Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu
2.1: Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh
Trên ô tô HINO FF3H loại phanh đ−ợc sử dụng là loại phanh thuỷ lực khí nén. Không khí nén tạo ra lực dẫn động, còn truyền động thuỷ lực thì dẫn động lực
đó tới cơ cấu phanh bánh xe.
a. Sơ đồ cấu tạo:
Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống phanh ô tô HINO FF3H
1. Công tắc đèn báo; 2. Van phanh; 3. Đồng hồ báo áp suất; 4. Cụm phanh bánh xe tr−ớc; 5. Bình chứa khí nén dòng phanh tr−ớc; 6. Bình chứa khí nén dòng phanh sau; 7. Van kiểm tra; 8. Van an toàn; 9. Bình chứa khí nén chung; 10.
Công tắc đèn báo áp suất; 11. Bộ điều chỉnh áp suất; 12.Bộ sấy khí; 13. Bầu dầu phanh; 14. Công tắc đèn báo mức dầu phanh; 15. Xy lanh khí nén thuỷ lực;
16. Công tắc đèn báo áp suất; 17. Cụm phanh bánh xe sau; 18. Van điện từ; 19.
Van điều khiển phanh động cơ; 20. Máy nén khí.
Qua sơ đồ cấu tạo, ta có thể có thể nhận thấy hệ thống phanh đ−ợc chia thành ba côm chÝnh:
+ PhÇn cung cÊp khÝ nÐn:
Gồm máy nén khí, các bình chứa khí nén, bộ điều chỉnh khí nén, bộ điều chỉnh áp suất, bộ phận sấy khô khí nén tr−ớc khi cung cấp khí nén vào các bình chứa và các van một chiều.
+ Phần điều khiển bằng khí nén:
Các đ−ờng ống dẫn khí từ các bình khí nén qua van điều khiển khí nén 2 và
đến van xy lanh khí nén thuỷ lực 15. Qua xy lanh khí nén thuỷ lực, áp suất khí nén chuyển thành áp suất dầu.
+ Phần dẫn động thuỷ lực:
Gồm bình chứa dầu 13 cung cấp dầu cho xi lanh chính. Các đ−ờng ống dầu truyền áp suất thuỷ lực từ xi lanh chính đến các xi lanh công tác trên các cơ cấu phanh bánh xe.
b. Nguyên lý hoạt động:
Khi động cơ làm việc, nhờ cơ cấu dẫn động từ trục khuỷu đến máy nén khí làm cho máy nén khí 20 hoạt động. Máy nén khí sẽ bơm khí nén vào bình 9 qua van kiểm tra 7 áp suất trong bình 9 đ−ợc xác định qua đồng hồ 1 đặt trong buồng lái. Khi mới bắt đầu khởi động động cơ, áp suất trong bình 9 còn thấp, đèn 10 sáng.
Sau vài phút, áp suất trong bình 9 đã đủ mức cần thiết, đèn 10 báo hiệu phanh đã
sẵn sàng và xe có thể khởi hành. Bộ điều chỉnh áp suất khí 11 có tác dụng điều chỉnh mức áp suất trong bình 9. Nếu áp suất trong bình 9 v−ợt quá mức điều chỉnh thì van hạn chế áp suất mở ra cho khí nén từ bình 9 về ng−ợc lại máy nén khí 20, giảm sự tiêu hao công suất cho máy 20. Vì một lý do nào đó mà áp suất trong bình 9 vọt lên qúa cao thì một l−ợng khí nén đ−ợc xả ra thông qua van an toàn 8. Khí nén từ bình 9 đ−ợc chia làm hai dòng riêng riêng biệt cấp vào bình 5 và 6 qua các van kiểm tra 7. Khi phanh, người lái tác động lên bàn đạp phanh, van phanh 2 mở cung cấp khí nén từ bình 5 và 6 đến các xy lanh khí nén thuỷ lực 15. Các xy lanh khí nén thuỷ lực 15 chuyển áp suất khí nén thành áp suất dầu phanh truyền đến các xi lanh công tác tại các cơ cấu phanh bánh xe tr−ớc và sau. Tại các xi lanh công tác, áp suất dầu tạo áp lực lên các piston đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh, tiến hành quá trình phanh.
Hiện nay các xe đ−ợc trang bị thêm bộ phận sấy khô khí nén 12. Nh− vậy khí nén đi từ máy nén khí 20 tr−ớc khi vào bình 9 qua bộ điều chỉnh áp suất sẽ đ−ợc bộ phận 12 sấy khô nhằm hạn chế tối đa l−ợng hơi n−ớc lọt vào bình 9. Hơi n−ớc có
trong khí nén có thể tạo ra cặn tại các bình khí nén, làm chậm tác dụng của khí nén và giảm áp suất khí nén.
Năng lượng do người lái tạo ra thông qua các bàn đạp phanh chỉ dùng để mở van điều khiển khí nén. Năng l−ợng tạo nên áp lực dầu thể hiện qua máy nén khí.
Các guốc phanh đ−ợc điều khiển bằng áp suất thuỷ lực.
Khi phanh xe, người lái tác dụng lên bàn đạp phanh một lực làm cho van phân phối mở thông đ−ờng khí nén tới van điều khiển thuỷ lực, không khí nén có áp suất cao qua đường ống đến bên sau của piston đẩy piston, cần đẩy về phía trước, nén dầu trong xilanh đến các xilanh bánh xe, đẩy các piston, cúp pen trong xy lanh bánh xe dịch chuyển làm cho các má phanh bung ra thực hiện quá trình phanh.
Khi không phanh, van phân phối sẽ ở trạng thái đóng các đường thông với van điều khiển thuỷ lực, mở đ−ờng thông với khí trời làm cho khí nén không đ−ợc
đ−a tới van điều khiển thuỷ lực, lò xo hồi vị piston truyền lực về vị trí ban đầu, lò xo hồi vị của các má phanh trong cơ cấu phanh cũng ép các piston trong xy lanh bánh xe lại, đẩy dầu hồi về xy lanh chính kết thúc quá trình phanh.
Trong hệ thống phanh có các van hạn chế áp lực để đảm bảo áp suất khí nén trong hệ thống luôn ổn định ở một giá trị nhất định giúp cho hệ thống phanh luôn
đảm bảo hoạt động an toàn.
- ¦u ®iÓm:
Hệ thống này kết hợp đ−ợc −u điểm của cả phanh khí và phanh dầu cụ thể là
độ nhạy cao, hiệu suất lớn, phanh đ−ợc đồng thời các bánh xe, điều khiển nhẹ nhàng.
- Nh−ợc điểm:
Có kết cấu phức tạp, giá thành cao, nhiều cụm kích th−ớc lớn, bảo d−ỡng kỹ thuật phức tạp, luôn phải kiểm tra sự bao kín của hệ thống khí nén và thuỷ lực.
2.2. kết cấu phanh các phần tử của hệ thống phanh:
2.2.1. Cơ cấu phanh tr−ớc:
Hình 2.2: Cơ cấu phanh tr−ớc
1. Má phanh; 2. Guốc phanh; 3. Lò xo hồi vị guốc phanh; 4. Lỗ kiểm tra; 5.
Đai ốc hãm guốc phanh; 6. Đinh tán; 7. Xy lanh bánh xe; 8. Trống phanh;
9. ốc điều chỉnh khe hở má phanh; 10. Tấm hãm ê cu điều chỉnh.
Cơ cấu phanh có nhiệm vụ áp sát guốc phanh cùng với má phanh vào trống phanh tạo ma sát lớn hãm cứng các bánh xe khi cần thiết hoặc từ từ khi thay đổi tốc
độ xe. Cơ cấu phanh đ−ợc chia làm hai phần:
- Phần quay gồm tang trống đ−ợc bắt với moay ơ bánh xe nhờ các bu lông, bên ngoài có các bánh xe lắp thành khối cùng quay.
- Phần tĩnh là các chi tiết còn lại lắp trên mâm phanh nh− xy lanh bánh xe, các guốc phanh, lò xo hồi vị v.v...
Giữa phần tĩnh và phần động cùng đ−ợc định vị với nhau thông qua hai ổ bi côn. Trống phanh hình trụ đ−ợc bắt cố định với moay ơ bánh xe bằng vít, phía trong tròn nhẵn để tiếp xúc với má phanh, xương má phanh hình cung tròn, mặt cắt ngang chữ T để tăng khả năng chịu lực, có các lỗ để tán má phanh. Má phanh đ−ợc làm bằng vật liệu sợi át bét có kết dính hữu cơ để tăng ma sát và độ bền. Các lò xo hồi vị đ−ợc lắp vào hai đầu của guốc phanh để kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu khi thôi phanh.
Đặc điểm của cơ cấu phanh tr−ớc của xe HINO FF3H là cơ cấu phanh dạng tang trống đối xứng nhau qua tâm bánh xe. Đầu tựa dưới của guốc phanh có hình dạng cong, do đó khả năng tự lựa, đảm bảo cho các má phanh tiếp xúc và mòn đều
trong quá trình sử dụng. Guốc phanh đ−ợc các lò xo hồi vị kẹp chặt giữ cho 2 má
phanh ở kích th−ớc nhỏ nhất. Má phanh đ−ợc tán trên bề mặt guốc phanh bằng
đinh tán. Guốc phanh đ−ợc định vị trên mâm phanh bằng đai ốc hãm guốc phanh 5. Cơ cấu định vị này chạy trên một rãnh tròn có kích thước lớn hơn đường kính của đai ốc 5, tâm rãnh là đầu tựa của guốc phanh, bán kính bằng khoảng cách từ đầu tự đến đai ốc 5. Các đầu của guốc phanh đ−ợc tì lên các rãnh trên xi lanh công tác
đảm bảo cho guốc phanh không bị xê dịch theo phương trục của bánh xe. Cơ cấu
điều chỉnh má phanh 7 có hình dạng hoa khế, trên rãnh có tì lên bởi một lẫy chống tự xoay. Khe hở giữa má phanh và tang trống đ−ợc điều chỉnh bằng cách xoay vít 5 cho má phanh ép sát vào tang trống cho đến khi không xoay đ−ợc nữa thì xoay ng−ợc lại khoảng 2 rãnh, nhận biết nhờ tiếng động của lẫy tì trên ốc điều chỉnh 7.
+ Nguyên lý làm việc:
Khi ch−a đạp phanh, khí nén trong bình chứa không đ−ợc đ−a đến van điều khiển thuỷ lực nên piston trong xy lanh chính ch−a dịch chuyển. Dầu phanh ch−a bị nén, áp suất dầu trong xy lanh không có do đó lò xo hồi vị kéo cho guốc phanh cụp vào không cho má phanh tì vào tang trống đồng thời trong xilanh bánh xe, lò xo luôn đẩy cho piston tỳ sát vào guốc phanh giúp cho khi hoạt đông không gây ra tiếng kêu.
Khi tác dụng lực vào bàn đạp phanh, cần đẩy của van phanh sẽ đẩy piston
điều khiển đi xuống, ti đẩy sẽ ấn van đi xuống làm mở đ−ờng thông khí từ cửa vào tới cửa ra tới các van điều khiển thuỷ lực làm dịch chuyển piston của xi lanh chính làm tăng áp suất dầu và đẩy qua van một chiều, qua đường ống đến xi lanh bánh xe, xy lanh bánh xe nhận đ−ợc dầu có áp suất cao lập tức đẩy piston bung ra tác dụng vào guốc phanh làm hai má bung ra hai bên, tác dụng vào trống phanh, sinh ra ma sát hãm trống phanh không cho chuyển động. Khi thôi phanh, người lái không tác dụng vào bàn đạp phanh, van phanh đóng đường khí nén tới các van điều khiển thuỷ lực, piston trong xy lanh chính không bị lực đẩy, dầu trong xy lanh chính bị tụt
áp suất, dầu trong xilanh bánh xe có áp lực cao sẽ đẩy ng−ợc lại về xy lanh chính làm giảm áp suất, đồng thời lò xo hồi vị kéo guốc phanh ra khỏi trống phanh trở về vị trí ban đầu khi ch−a làm việc. Dầu trong xy lanh bánh xe theo các đ−ờng dầu trở về xy lanh chính, giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thóc.
+ Ưu điểm: Do cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua tâm nên khi xe chuyển
động tiến, cả 2 má phanh đều là má xiết, đạt hiệu quả phanh cao. Guốc phanh trước và guốc phanh sau làm việc nh− nhau nên 2 má phanh mòn đều trong quá trình sử dông.
+ Nh−ợc điểm: Khi xe lùi các guốc phanh làm việc phải giống guốc sau của cơ cấu phanh 1 xi lanh bố trí đối xứng trục, vì vậy mà hiệu quả phanh khi xe lùi sẽ giảm đi đáng kể, thấp hơn 2 lần khi xe tiến. Tuy nhiên khi xe lùi vận tốc thưởng nhỏ, do đó vẫn đảm bảo men phanh cần thiết.
2.2.2. Cơ cấu phanh sau:
Hình 2.3: Cơ cấu phanh sau
1. Má phanh; 2. Guốc phanh; 3. Lò xo hồi vị guốc phanh; 4. Lỗ kiểm tra; 5. Đai ốc hãm guốc phanh; 6. Đinh tán; 7. ốc điều chỉnh khe hở má phanh; 8. Tấm hãm ê cu điều chỉnh; 9. Xy lanh bánh xe; 10. Trống phanh.
Cơ cấu phanh sau đ−ợc lắp trên các bánh xe cầu sau. Cơ cấu phanh tr−ớc là loại cơ cấu phanh có hai xy lanh hai điểm đẩy và lực đặt lên các guốc phanh bằng nhau. Cơ cấu phanh sau là loại cơ cấu phanh có hai xy lanh bốn điểm đẩy (còn gọi là phanh bơi). Như vậy cơ cấu phanh sau có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự nh− của cơ cấu phanh tr−ớc. Tuy nhiên do mô men phanh cầu sau hơn cầu tr−ớc nên xi lanh công tác, guốc phanh và chiều rộng má phanh cơ cấu phanh sau lớn hơn của cơ cấu phanh tr−ớc. Ngoài ra, khi cần kiểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, người ta đưa thước lá vào lỗ 4 để đo khe hở. Khe hở giữa má phanh và trống phanh ở vị trí cách đầu trên của má phanh 30mm và cách đầu d−ới của má phanh 25mm.
+ Nguyên lý làm việc: Cũng tương tự như cơ cấu phanh trước, khi chưa đạp phanh, dầu phanh ch−a bị nén, áp suất dầu trong xi lanh không có do đó lò xo hồi vị kéo cho guốc phanh cụp vào không cho má phanh tì vào tang trống đồng thời lò xo trong xy lanh bánh xe đẩy cho piston tỳ sát vào guốc phanh giúp cho khi hoạt đông không gây ra tiếng kêu. Khi tác dụng lực vào bàn đạp phanh, dầu áp suất cao qua van một chiều, qua đường ống đến xy lanh bánh xe, xy lanh bánh xe nhận được dầu có áp suất cao lập tức đẩy piston bung ra tác dụng vào guốc phanh làm hai má bung ra hai bên, tác dụng vào trống phanh, sinh ra ma sát hãm trống phanh không cho bánh xe quay làm cho ô tô giảm tốc độ hoặc dừng hẳn.
Do kết cấu cơ cấu phanh kiểu phanh bơi nên cơ cấu phanh có khả năng tự c−ờng hoá làm tăng hiệu quả phanh.
2.2.3 Van phanh khÝ nÐn:
- Cấu tạo:
H×nh 2.4: Van phanh khÝ nÐn
1. Bàn đạp phanh; 2. Lò xo hồi vị; 3. Vòng hãm; 4. Piston số 2; 5. Lò xo hồi vị; 6.
Thân van số 2; 7. Van xả khí; 8. Đế van xả khí; 9. Đế van số 2; 10. Lò xo hồi vị piston số 2; 11. Lò xo hồi vị piston số 1; 12. Đế van số 1; 13. Lò xo đế piston số 1;
14. Lò xo hồi vị số 1; 15. Piston số 1; 16. Thân van số 1; 17. Nắp van phanh; 18.
Vít điều chỉnh; 19. Ty đẩy; 20. Chốt; 21. Bàn đạp phanh.
A- Đ−ờng tới dòng phanh bánh sau; B- Đ−ờng tới dòng phanh bánh tr−ớc C- §−êng tõ b×nh khÝ nÐn cho phanh sau; D- §−êng tõ b×nh khÝ nÐn cho phanh tr−íc E- Đ−ờng khí xả
Van phanh khí nén dùng để điều khiển và phân phối dòng khí nén tới các bầu trợ lực phanh để thực hiện quá trình phanh. Van phanh đ−ợc dẫn động điều khiển bởi bàn đạp phanh do người lái điều khiển. Trong van phanh có hai cụm van điều khiển hai dòng khí nén đến dòng phanh trước và dòng phanh sau. Mỗi cụm van có một hệ thống ti đẩy, đế van và các doăng cao su làm kín. Kết cấu của van phanh
đ−ợc chia thành 3 cụm chính (hình 2.4).
+ Cụm bàn đạp: Bàn đạp phanh 21 có cơ cấu hoạt đông kiểu đòn bẩy với một
đầu là vít điều chỉnh 18, đầu kia là trục lăn 20. Vít 18 tì vào nắp 17 để hạn chế hành trình của trục lăn 20 khi nhả phanh.
+ Cụm điều khiển dòng phanh sau: Piston chính 15 đ−ợc cân bằng bởi các lò xo đỡ 13, lò xo hồi vị và lò xo chính 14. Dưới tác dụng của lực căng lò xo 11, đế van 12 tiếp xúc với thân van phanh, đóng đường cung cấp khí nén từ C sang A.
+ Cụm điều khiển dòng phanh tr−ớc: Piston 4, lõi là một đ−ờng ống làm nhiệm vụ xả khí. Đế van 9 tiếp xúc với thân van phanh dưới tác dụng của lò xo 5, đóng
®−êng khÝ nÐn tõ D sang B.
- Nguyên lý làm việc:
+ Trạng thái phanh: Lực đạp của người lái tác dụng lên bàn đạp 21, qua lò xo 14 đẩy piston 15 đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van 12 đi xuống để mở van cung cấp để khí nén đi từ bình chứa (C) đến dòng phanh bánh sau (khoang A). Khí nén ở khoang A qua lỗ thông vào khoang G, đẩy piston 4 đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van 9 đi xuống, mở van cung cấp để khí từ bình chứa (khoang D) đến dòng phanh bánh tr−ớc (khoang B).
+ Trạng thái nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất khí nén trong khoang A đẩy piston 15 đi lên, dưới tác dụng của lò xo 11 đế van 12 đi lên đóng van cung
1 2 3 4 5 6 7 8 9
cấp lại, ngăn không cho khí nén từ khoang C truyền sang khoang A. Piston 15 tiếp tục đi lên mở van xả, khí nén từ khoang A và dòng phanh sau ra ngoài không khí qua đ−ờng E. Khí nén trong khoang G trên Piston 4 xả ra không khí qua khoang A.
Do lực lò xo 10 và áp lực khí nén bên d−ới Piston, Piston 4 đi lên, t−ơng tự nh− với dòng phanh sau, đóng van cung cấp khí từ khoang D sang khoang B, mở van xả cho khí nén trong khoang B và dòng phanh tr−ớc thoát ra ngoài.
+ Trạng thái rà phanh: Phanh và giữ phanh ở mức độ nhất định: ở dòng phanh sau, áp suất khí nén trong khoang A tác động lên đáy piston 15 cùng với lực lò xo 2 đến khi thắng đ−ợc lực lò xo 14 sẽ đẩy piston đi lên, đóng van cung cấp lại.
áp suất dòng phanh sau (khoang A) duy trì ở một giá trị nhất định, không tiếp tục tăng do không có khí nén cung cấp từ khoang C. Trạng thái cân bằng của piston 15
đ−ợc thiết lập bởi lực lò xo 14 (lực đạp phanh), lực các lò xo phản hồi và áp suất khí nén trong khoang A. T−ơng tự nh− dòng phanh sau, khi áp suất khoang B bên d−ới piston tăng lên cùng với lực lò xo 10 đến khi thắng lực do áp suất bên trên piston (áp suất phanh sau) gây nên sẽ đẩy piston 4 đi lên, đóng van cung cấp lại. áp suất dòng phanh trước được duy trì ở giá trị nhất định tương ứng với mức độ phanh. Trạng thái cân bằng đ−ợc xác lập bởi áp suất bên trên và d−ới piston cùng với lực lò xo 10 ở trạng thái cân bằng, lò xo 11 và lò xo 5 đóng các van xả lại, ngăn không cho khí trong các dòng phanh thoát ra ngoài. áp suất dòng phanh sau và dòng phanh tr−ớc
được giữ ở một mức độ nhất định, tương ứng với áp suất dầu ở trạng thái rà phanh.
+ Khi dòng phanh tr−ớc bị hỏng: Giả sử dòng phanh tr−ớc bị hở, khí nén ở dòng phanh sau được ngăn cách với dòng phanh trước bởi piston 4, đảm bảo cho dòng phanh sau vẫn họat động bình thường.
+ Khi dòng phanh sau bị hỏng: Giả sử dòng phanh sau bị hở, không còn áp lực khí nén lên trên piston 4 để đẩy piston 4 đi xuống. Khi tiếp tục đạp nhanh, piston15 đi xuống cho đến khi tiếp xúc với piston 4, đẩy piston 4 đi xuống, đóng van xả và mở van cung cấp, đảm bảo cho dòng phanh trước vẫn họat động bình thường.
2.2.4. Xy lanh khÝ nÐn thuû lùc:
a. Cấu tạo: