4.3.1. Giới thiệu mụ hỡnh.
Hỡnh 4.1. Thiết kế mụ hỡnh 3D cơ cấu phanh ABS.
Cơ cấu bao gồm: Cụm xylanh chớnh và bốn bỏnh xe cú đầy đủ cơ cấu phanh (loại tang trống), cảm biến tốc độ bỏnh xe, hộp điều khiển ECU, bộ chấp hành thuỷ lực (loại 8 van điện 2 vị trớ), cỏc đồng hồ đo ỏp suất dầu phanh của cỏc bỏnh xe.
Toàn bộ cơ cấu được thiết kế trờn một khung sắt di động được nhờ cỏc bỏnh xe. Khung cú độ cứng vững tốt vỡ phải đỡ một khối lượng tương đối lớn, và phải chịu một tải trọng động vỡ cỏc chi tiết quay với khối lượng quỏn tớnh lớn và tốc độ cao. Hỡnh 4.1 là sơ đồ phỏc thảo của mụ hỡnh, trờn đú xỏc định vị trớ cỏc cụm chi tiết và cỏc bộ phận chớnh.
Trờn mụ hỡnh thiết kế 4 bỏnh xe cú đầy đủ cơ cấu phanh, 2 bỏnh trước được dẫn động độc lập, 2 bỏnh sau phụ thuộc. Bỏnh xe được dẫn động bởi một bỏnh cao su tiếp xỳc với quả lụ ( tượng chưng cho mặt đường) và cú thể thay đổi được hệ số bỏm. Trờn cỏc bỏnh xe cú lắp cỏc cảm biến đo tốc độ bỏnh xe. Cỏc quả lụ được dẫn động bởi bộ truyền đai từ khối lượng quỏn tớnh trung tõm ( giả tưởng là khối lượng quỏn tớnh của xe). Khối lượng quỏn tớnh trung tõm là một trục trung tõm cú lắp một bỏnh đà trờn trục mà cú khối lượng khỏ lớn và được dẫn động bởi một động cơ 3 pha 2,2 Kw thụng qua bộ truyền đai. Trờn trục trung tõm cú lắp cảm biến đo tốc độ ( giả thiết đõy là tốc độ của xe). Trờn bảng điều khiển cú lắp 3 đồng hồ đo ỏp suất dầu của cơ cấu phanh. 1đồng hồ đo ỏp suất dầu phanh của xylanh phanh chớnh, 1 đồng hồ đo ỏp suất dầu phanh của của 1 bỏnh trước độc lập và 1đồng hồ đo ỏp suất dầu phanh của bỏnh sau
phụ thuộc. Ngoài ra trờn bảng điều khiển cũn lắp cỏc cụng tăc điều khiển, cơ cấu đốn bỏo hiệu.
Động cơ điện 3 pha cú cụng suất 2,2 KW để dẫn động trục trung tõm thụng qua bộ truyền đai giảm tốc độ với tỉ số truyền 3:1. Từ trục truyền trung tõm được dẫn động ra 2 trục quả lụ thụng qua bộ truyền đai với tỷ số truyền giảm tốc 1:0,8. Quả lụ lại dẫn động ma sỏt đối với cỏc bỏnh cao su khi đú tốc độ của bỏnh xe giảm xuống, việc lựa chọn đường kớnh vành và lốp cho một xe điển hỡnh nào đú sẽ cho vận tốc thực của xe. Cỏc con lăn đúng vai trũ như một mặt đường, mặc dự khỏc xa với thực tế nhưng vẫn đảm bảo vấn đề cơ bản về sự bỏm của bỏnh xe và hoạt động của cơ cấu. Để đảm bảo hoạt động của cơ cấu giống như thực tế thỡ 3 vấn đề cần quan tõm là tải trọng tỏc dụng lờn bỏnh xe, khối lượng quỏn tớnh của bỏnh xe và khối lượng quỏn tớnh của toàn xe. Phương ỏn giải quyết trờn mụ hỡnh như sau:
+ Tạo tải trọng tỏc dụng lờn bỏnh xe bằng cỏch thay đổi lực ộp của quả lụ lờn con lăn, sử dụng gớa đỡ quả lụ cú thể thay đổi được gúc độ truyền thụng qua cỏc lũ xo. Ta biết rằng gớa trị phanh cực đại bị giới hạn bởi điều kiện bỏm (PMax=Z.ửX). ở đõy xem như hệ số bỏm ửX giữa bỏnh xe và con lăn khụng đổi, vậy tải trọng Z thay đổi sẽ ảnh hưởng lớn đến giỏ trị PPMax. Khi cho giỏ trị Z tăng thỡ hiện tượng trượt của bỏnh xe khi phanh khú xảy ra hơn, phạm vi điều khiển của ABS cũng khỏc đi. Khảo sỏt quỏ trỡnh phanh khi thay đổi tải trọng sẽ thấy rừ ảnh hưởng của điều kiện bỏm đối với lực phanh.
+ Trờn trống phanh của bỏnh xe cú lắp 1 bỏnh đà để tạo mụ men quỏn tớnh của bỏnh xe. Khi phanh, cắt nguồn điện của động cơ điện dẫn động bỏnh xe ( tương tự khi phanh cú cắt ly hợp), bỏnh xe chỉ quay nhờ mụ men khối lượng quỏn tớnh của bỏnh đà. Nếu khối lượng quỏn tớnh của bỏnh xe quỏ nhỏ thỡ lực cản của cơ cấu truyền động và một lực phanh rất nhỏ cũng đủ làm cho bỏnh xe dừng lại ngay sau khi cắt nguồn dẫn động. Với khối lượng quỏn tớnh đủ lớn, bỏnh xe sẽ cũn quay nhanh khi bắt đầu phanh. Do đú, cơ cấu phanh phải cần một mụ men phanh lớn mới làm dừng bỏnh xe được, thời gian phanh kộo dài giỳp cho việc khảo sỏt hoạt động của quỏ trỡnh phanh ABS rừ ràng hơn, điều này phự hợp với thực tế hơn.
+ Để tạo ra khối lượng quỏn tớnh tương tự như khối lượng quỏn tớnh của xe thỡ tại trục trung tõm cú lắp 1 bỏnh đà dạng chậu với đường kớnh 370 mm, trọng lượng 70 Kg, ngoài ra cũn cú 1 puly dạng vành cú đường kớnh 300 mm, trọng lượng 10Kg, đõy là 2 khối lượng quỏn tớnh để tạo ra mụ men quỏn tớnh dẫn động cho cỏc quả lụ khi cắt nguồn động cơ điện.
4.3.2. Ưu điểm và nhược điểm.
- Ưu điểm.
+ Thể hiện tương đối đầy đủ cỏc chế độ hoạt động của cỏc cụm chi tiết. + Cú sự so sỏnh hoạt động của cỏc bỏnh xe.
+ Cú thể thay đổi được tốc độ, thay đổi được tải trọng tỏc dụng lờn bỏnh xe.
+ Mụ hỡnh cú bảng tỏp lụ cú gắn cỏc cụng tắc để dễ dàng điều khiển khi cho mụ hỡnh hoạt động.
+ Mụ hỡnh cú kết nối mỏy tớnh nờn cú thể quan sỏt được cỏc xung điện ỏp của cỏc cảm biến, vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe.
+ Mụ hinh được sử dụng động cơ 3 pha và cỏch bố trớ dẫn động hợp lý làm cho + do được cõn băng động tốt nờn mụ hỡnh làm việc ờm.
- Nhược điểm.
+ Mụ hỡnh giỏ thành cũn cao.
+ Mụ hỡnh cú nhiều chi tiếp phức tạp nờn cồng kềnh khú vận chuyển, thỏo lắp gỏ đặt khú.
Kết luận.
Từ những ưu nhược điểm của cỏc phương ỏn trờn ta thấy rằng phương ỏn 3 là phương ỏn thể hiện rừ được cỏc chế độ hoạt động, sự so sỏnh tốc độ của cỏc bỏnh xe khi hoạt động, và cú hiểu dễ dàng tỡm hiểu tớnh chất và nguyờn lý hoạt động của hệ thống …. Do vậy chỳng em đó chọn phương hướng thiết kế là phương ỏn 3.
4.4. chế tạo mụ hỡnh
Mụ hỡnh được thiết kế trờn cơ sở cỏc cụm chi tiết thật của một cơ cấu ABS trờn xe. Ta chọn cơ cấu phanh cú ABS được trang bị trờn xe lexus ES 300 đời 2000
Đõy là mụ hỡnh hệ thống phanh ABS đó xõy dựng hoàn thiện trong xưởng cơ khớ động lực trường ĐHSPKT Hưng Yờn. Mụ hỡnh được xõy dựng nhằm mục đớch phục vụ cho quỏ trỡnh học tập của sinh viờn và giảng dạy của của cỏc thầy cụ trong khoa cơ khớ động lực. Đõy là một mụ hỡnh rất hữu ớch cho sinh viờn học tập và nghiờn cứu tỡm hiểu về hệ thống phanh ABS trờn ụ tụ hiện đại. Mặc dự mụ hỡnh khụng mụ phỏng được hết và hoàn thiện như hệ thống ABS trờn xe thực tế nhưng cũng xõy dựng được những chi tiết quan trọng cơ bản cần thiết cho sự hoạt động thực tế trờn xe. Sinh viờn nghiờn cứu cú thể hiểu được kết cấu và sự hoạt động của hệ thống phanh ABS trờn mụ hỡnh này.
Hỡnh 4.2. Mụ hỡnh hệ thống phanh ABS
4.4.1. Cỏc bộ phận chớnh trờn mụ hỡnh.
- 01 Cụm xy lanh phanh chớnh loại kộp (2 dũng) và bầu trợ lực chõn khụng. - 01 Cơ cấu chấp hành thuỷ lực (loại 8 van điện 2 vị trớ).
- 01 Hộp điều khiển ECU. - 03 Cảm biến tốc độ bỏnh xe. - 03 đồng hồ đo ỏp suất dầu phanh. - 04 puly và đai truyền.
- 04 cơ cấu phanh loại tang trống và moay ơ. - 03 bỏnh cao su dẫn động cỏc bỏnh xe, - 04 bỏnh đà(khối lượng quỏn tớnh). - 04 trục truyền.
- 02 cụm con lăn (quả lụ) và 6 gối đỡ. - 02 cơ cấu thay đổi tải trọng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- 01 bảng điều khiển.
- 01 sơ đồ mạch điều khiển thuỷ lực. - 01 bỡnh ắc quy 12V.
- 01 khung mụ hỡnh + 04 bỏnh xe chõn bàn cú thể di chuyển được.
4.4.2. Cỏc thụng số cơ bản của mụ hỡnh.
- Kớch thước khung: 1,2 x 0,8 x 1,3m. - Động cơ dẫn động cỏc bỏnh xe:
+ Nguồn điện: 3 pha, điện thế 220 – 250V. + Cụng suất: 2,2 KW.
- Bỏnh đà: (khối lượng quỏn tớnh của xe). + Đường kớnh: 370 mm.
+ Khối lượng: 70 Kg.
- Bỏnh đà:(khối lượng quỏn tớnh cỏc bỏnh xe). + Đường kớnh:360 mm. + Khối lượng: 15 Kg. - Con lăn:(quả lụ). + Đường kớnh: 135 mm. + Khối lượng: 1,5 Kg. - Bỏnh cao su dẫn động bỏnh xe. + Đường kớnh: 220 mm. + Khối lượng: 2 Kg. - Cụm cơ cấu phanh. + Đường kớnh: 280 mm. + Khối lượng: 8,5 Kg. - Kớch thước puly.
+ Puly dẫn động:160 mm.
4.5. Kết cấu cỏc chi tiết của hệ thống ABS trờn mụ hỡnh.
4.5.1. Cơ cấu chấp hành xe lexus ES 300.
Hỡnh 4.3. Cơ cấu chấp hành xe Lexus ES 300
Hỡnh 4.4: Sơ đồ cơ cấu phanh cú ABS (Cho xe LEXUS ES 300).
Bộ chấp hành của hệ thống ABS xe Lexus ES 300 về hệ thống điện sử dụng 8 van 2 vị trớ điều khiển độc lập cho từng bỏnh xe.
Nguyờn lý làm việc:
- Về mặt thủy lực: Khi thực hiện quỏ trỡnh phanh. Người lỏi đạp vào bàn đạp phanh, tạo ra ỏp suất thủy lực truyền từ xilanh chớnh tới cỏc van điện, khi độ trươt của xe nhỏ hơn 10% thỡ thực hiện quỏ trỡnh phanh thường van giữ mở cửa A cho dũng thủy lực ỏp suất cao được truyền qua cửa B tới cỏc xilanh bỏnh xe để thực hiện quỏ trỡnh phanh. Van giảm ỏp đúng cửa D lại. Khi độ trượt của xe tới 10-30% thỡ ABS hoạt động. Ở chế độ giữ cả van giảm và van giữ đúng, cửa A và D đúng lại ỏp suất được giữ trong xi lanh bỏnh xe. Do đú, bỏnh xe bị khúa cứng. Khi thực hiện quỏ trỡnh giảm cửa A đúng do van giữ vẫn đúng, van giảm mở cửa D được mở ra dũng dầu thủy lực ỏp suất cao bị giảm và xe lại tiếp tục lăn bỏnh. Quỏ trỡnh tăng, giảm và giữ thực hiện trong một phần nhỏ của giõy cho tới khi xe dừng lại an toàn và khụng cú hiện tượng trượt lết xảy ra.
- Về mặt điều khiển điện của ABS ECU: Khi ABS ECU nhận được tớn hiệu phản hồi từ cỏc cảm biến bỏnh xe, cảm biến G(cảm biến giảm tốc). Dựa vào tớn hiệu điện khỏc nhau từ cỏc cảm biến ABS ECU phõn tớch mức độ trượt của xe khoảng 10-30% thỡ sẽ điều khiển sự hoạt động của ABS.
+ Chế độ giảm: Khi hiện tượng trượt xảy ra.ABS ECU truyền tớn hiệu điện ỏp tới van giảm ỏp với điện ỏp 5V. Van giảm mở ra làm cửa D mở dũng thủy lực ỏp suất cao giảm bớt ỏp suất rồi thực hiện quỏ trỡnh giữ trong giõy lỏt. Khi đú van giữ đúng
+ Chế độ giữ ỏp: Khi ỏp suất phanh giảm thỡ ABS ECU tiếp tục điều khiển van giảm giữ đúng đúng lại,van thực hiện quỏ trỡnh giữ ỏp.
+ Chế độ tăng ỏp: Khi bỏnh xe chuyển động ABS ECU nhận ra tốc độ xe nhờ cảm biến tốc độ bỏnh xe và cảm biến giảm tốc. ABS ECU tiếp tục điều khiển van giữ ỏp mở ra, đúng van giảm ỏp mụ tơ bơm tiếp tục hoạt động và bơm thờm dầu phanh lờn xilanh chớnh và bơm trực tiếp vào cơ cấu chấp hành phanh, xilanh con.
4.5.2. Bảng tỏp lụ xõy dựng trờn mụ hỡnh.
Hỡnh 4.5. Bảng tỏp lụ trờn mụ hỡnh.
1. Bộ chấp hành (van 2 vị trớ); 2. Bỏnh sau phải; 3.ABS ECU; 4.Đồng hồ bỏo ỏp suất tổng phanh; 5.cỏc dồng hồ bỏo: đốn phanh,bỏo mỳc dầu phanh, đốn 12V, đốn ABS; 6. Đốn 220V; 7. Khúa điện; 8. Bỏnh sau trỏi; 9. Bỏnh trước trỏi; 10,11. Đồng hồ
ỏp suất; 12. Bỏnh truocs phải;13. Giắc DLC3; 114. Giắc đo thụng mạch và cụng tắc đỏnh pan.
Bảng tỏp lụ bố trớ rất nhỏ gọn, mang tớnh thẩm mỹ và thể hiện được cỏc chi tiết quan trọng của hệ thống phanh ABS. (Hỡnh 4.4 ) thể hiện sơ đồ mạch điều khiển thủy lực trong cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS, ABS ECU: bộ điểu khiển trung tõm của hệ thống. Cỏc nỳt đo thụng mạch giữa ABS ECU và cỏc chi tiết của cảm biến như: cỏc van của cơ cấu chấp hành, cỏc chõn điều khiển của ABS ECU. Đồng hồ ỏp suất giỳp ta
nhỡn thấy ỏp suất của xilanh chớnh và ỏp suất cỏc bỏnh xe khi thực hiện quỏ trỡnh phanh trờn mụ hỡnh. Cỏc cụng tỏc đỏnh pan nhằm mục đớch giỳp ta xỏc định lỗi khụng thụng mạch của một số dõy nối trờn hệ thống như: đo sự thụng mạch cỏc van trờn cơ cấu chấp hành với ABS ECU, giữa rơ le với ABS ECU…Bộ phận đốn bỏo để bỏo sự hoạt động của hệ thống khi thục hiện cỏc bước trong quỏ trỡnh khởi động hệ thống và quỏ trỡnh thực hiện phanh.
4.5.3. Kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực.4.5.3.1. Cấu tạo. 4.5.3.1. Cấu tạo.
Hỡnh 4.6. kết cấu bộ phận truyền lực và thủy lực.
1. Động cơ lai 3 pha; 2. Bỏnh đà tạo mụ men; 3.cơ cấu phanh trước phải; 4.Quả lụ và bỏnh truyền chuyển động tới bỏnh trước phải; 5. Xilanh phanh chớnh; 6. Bu ly dẫn động; 7. Cơ cấu phanh trước trỏi; 8. Quả lụ và bỏnh dẫn động sau trỏi và phải.9. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đường ống thủy lực
4.5.3.2. Nguyờn lý làm việc.
- Khi bắt đầu khởi động hệ thống ta cắm giắc điện 3 pha để thực hiện khởi động động cơ lai 3 pha, bật cụng tắc nguồn động cơ 3 pha o vi trớ ON. Khi động cơ lai 3 pha hoạt động momen sẽ được truyền tới bu ly nhờ cơ cấu dõy đai dẫn động.momen tiếp tục được truyền tới bỏnh đà. Bỏnh đà cú chức năng tạo momen xoắn lớn và truyền momen lớn đú tới quả lụ, truyền tới bỏnh dẫn động truyền momen xoắn tới bỏnh xe
làm bỏnh xe và cơ cấu phanh quay. Khi hệ thống đạt được tốc độ như mong muốn ta nhấn nỳt OFF của cụng tắc động cơ 3 pha. Và thực hiện quỏ trỡnh phanh.
- Thực hiện quỏ trỡnh phanh: Sau khi tắt cụng tắc nguồn ta thực hiện đạp bàn đạp phanh tạo ra ỏp suất thủy tĩnh lớn trờn xilanh phanh chớnh. Khi tốc độ thấp cơ cấu thực hiện quỏ trỡnh phanh thường. Áp suất thủy tĩnh lớn sẽ truyền từ xilanh phanh chớnh tới cơ cấu chấp hành, qua cỏc van điện từ ở vị trớ phanh thường dẫn tới xilanh bỏnh xe để thực hiện quỏ trỡnh phanh. Nếu hệ thống ABS cú được đủ cỏc yếu tố như: Tốc độ hơp lý, ABS ECU hoạt động tốt, cỏc cảm biến hoạt động tốt, cơ cấu chấp hành hoạt động tốt, dĩa sẻ rónh đạt tiờu chuẩn như thiết kế của hóng thỡ hệ thống ABS cú thể hoạt đụng tốt. Khi đú cỏc van giảm và giữ trong cơ cấu chấp hành sẽ hoạt động đúng mở theo sự điều khiển của ABS ECU và đúng mở cỏc van làm đúng mở dũng thủy lực. Tuy nhiờn do mụ hỡnh của chỳng em là khụi phục một phần hệ thống nhằm tạo ra mụ hỡnh để phục vụ cho học tập, đồng thời do kinh phớ cú hạn nờn chung em chỉ thực hiện được tới bước tạo ra mụ hỡnh tham khảo để học tập. Mụ hỡnh cũn thiếu sút mong cỏc bạn sinh viờn và cỏc thầy cụ trong khoa cơ khớ động lực làm cho mụ hỡnh cú thể hoạt động được trong quỏ trỡnh nghiờn cứu. Mong cỏc bạn sinh viờn sử dụng mụ hỡnh thụng cảm và nghiờn cứu thờm giỳp mụ hỡnh cú thể hoạt động bỡnh thường như mong muốn.
4.5.4. Cỏc chõn giắc kiểm tra sự thụng mạch xõy dựng trờn mụ hỡnh.
Hỡnh 4.7. Chõn giắc kiểm tra thụng mạch.
Mụ hỡnh được xõy dựng nhằm mục đớch phục vụ cho quỏ trỡnh học tập và nghiờn cứu, tỡm hiểu của sinh viờn khoa cơ khớ động lực. Do đú mụ hỡnh cú thiết kế cỏc chõn giắc nối ra từ ABS ECU và bộ chấp hành ra bảng tỏp lụ. Tiện lợi cho việc đo kiểm tra sự thụng mạch của cỏc chi tiết trờn hệ thống như ABS ECU, cơ cấu chấp