MỤC LỤC
MỤC LỤC...............................................................................................1
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................ 3
DANH MỤC BẢNG BIỂU........................................................................... 4
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................... 5
CHƯƠNG I: Khái quát về hiệu quả phanh ô tô............................................ 7
1.1. Vai trò và tầm quan trọng của hệ thống phanh.................................. 7
1.2. Hiệu quả phanh và ý nghĩa của việc xác định hiệu quả phanh........... 8
1.2.1. Hiệu quả phanh............................................................................... 8
1.2.2. Ý nghĩa của việc xác định hiệu quả phanh...................................... 8
1.3. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh................................................. 9
1.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh và một số công thức thường dùng để xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.......... 9
1.3.1.1. Gia tốc chậm dần khi phanh...................................................... 10
1.3.1.2. Thời gian phanh......................................................................... 10
1.3.1.3. Quãng đường phanh................................................................... 11
1.3.1.4. Lực phanh riêng......................................................................... 11
1.3.2. Một số tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh.................................. 12
1.3.2.1. Tiêu chuẩn dùng cho nhà máy chế tạo ô tô và trong nghiên cứu khoa học. 12
1.3.2.2. Tiêu chuẩn dùng cho cơ sở sử dụng ô tô. 14
1.3.2.3. Tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ. 14
CHƯƠNG II: Mô hình toán học mô tả quá trình phanh............................. 18
2.1. Các giai đoạn của quá trình phanh ô tô............................................ 18
2.2. Các giả thuyết và sơ đồ khảo sát...................................................... 22
2.2.1. Các giả thuyết................................................................................ 22
2.2.2. Sơ đồ khảo sát............................................................................... 23
2.3. Phương trình động lực học quá trình phanh xe hai cầu.................... 24
CHƯƠNG III: Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả quá trình phanh............ 28
3.1. Khả năng bám của bánh xe với mặt đường...................................... 28
3.2. Sử dụng trọng lượng bám trong quá trình phanh............................. 36
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số bám trong quá trình phanh............. 41
3.3.1. Ảnh hưởng của hệ số trượt............................................................ 41
3.3.2. Ảnh hưởng của góc lệch bên bánh xe............................................ 43
3.3.3. Quan hệ giữa khả năng bám dọc và bám ngang............................ 44
CHƯƠNG IV: Tính toán hiệu quả phanh trên xe ZIL-130.......................... 47
4.1. Các thông số chung của xe và hệ thống phanh xe ZIL-130.............. 47
4.2. Khái quát hệ thống phanh khí nén trên xe ZIL-130.......................... 49
4.2.1. Máy nén khí.................................................................................. 49
4.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất.................................................................... 51
4.2.3. Tổng van phanh............................................................................ 52
4.2.4. Van an toàn................................................................................... 53
4.2.5. Bầu phanh..................................................................................... 54
4.2.6. Cơ cấu phanh................................................................................ 55
4.3. Chương trình và kết quả tính toán................................................... 57
4.3.1. Giao diện chương trình.................................................................. 59
4.3.2. Kết quả khảo sát hiệu quả phanh đối với xe ZIL-130................... 60
4.3.2.1. Ảnh hưởng của hệ số bám.......................................................... 60
4.3.2.2. Ảnh hưởng của vận tốc bắt đầu phanh....................................... 63
4.3.2.3. Mô men phanh theo điều kiện bám............................................ 65
4.3.2.4. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra.................................... 66
KẾT LUẬN......................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... 71
PHỤ LỤC.................................................................................................... 72
LỜI NÓI ĐẦU
Giao thông giữ vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế và đời sống xã hội. Trong đó ôtô đang dần trở thành phương tiện giao thông phổ biến nhất nước ta, số lượng, chủng loại cũng như tốc độ chuyển động của ôtô trên đường ngày càng tăng cao.Và chất lượng đường giao thông cũng không ngừng được nâng cao để đáp ứng nhu cầu vận chuyển khối lượng lớn hàng hóa và hành khách. Bên cạnh mật độ giao thông cũng như vận tốc chuyển động cho phép của ôtô trên đường tăng lên, thì việc đảm bảo an toàn giao thông có tầm quan trọng đặc biệt để tránh tai nạn giao thông trên đường. Vì thế vai trò của hệ thống phanh là rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn chuyển động của ôtô.
Ngày nay dựa trên hệ thống phanh cổ điển người ta dùng rất đa dạng các bộ phận như bộ phận trợ lực, bộ điều hòa lực phanh và đặc biệt là hệ thống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS, do đó ô tô có tốc độ chuyển động trung bình cao hơn nhiều so với trước đây.
Trong Quân đội ta trang bị một số lượng lớn xe vận tải, phần lớn là các xe của Liên Xô trước đây. Nhiệm vụ chính của các xe này là phục vụ công tác vận chuyển vũ khí, trang thiết bị của quân đội và đang hòa chung vào mạng giao thông đường bộ của cả nước. Vì vậy để bảo đảm xe hoạt động an toàn một trong các yêu cầu đặt ra là chất lượng quá trình phanh xe phải cao. Chất lượng quá trình phanh xe được thể hiện qua các chỉ đánh giá tiêu hiệu quả phanh và các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh.
Mục đích của việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình phanh xe là xác định quy luật tác động của từng yếu tố độc lập đến hiệu quả phanh xe. Từ đó khẳng định có cơ sở khoa học về những chỉ dẫn và chú ý trong quá trình sử dụng xe nhằm nâng cao hiệu quả và độ an toàn chuyển động của xe. Với mục đích làm quen với công tác khoa học, củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phanh xe em đã nhận thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh ô tô hai cầu”
Mặc dù đã hết sức cố gắng trong quá trình làm đồ án và đã hoàn thành nhiệm vụ song vì khả năng còn nhiều hạn chế, thời gian thực hiện có hạn nên đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự giúp đỡ và góp ý của quý thầy cô và đồng nghiệp. Nhân đây em xin cảm ơn các thầy giáo trong Khoa Động lực và Bộ môn ô tô Quân sự đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Đặc biệt, em được thầy hướng dẫn : TS. …………….. đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn và tạo điều kiện nghiên cứu cũng như tinh thần rất nhiều.
Hà Nội,ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
………………
Chương 1
KHÁI QUÁT VỀ HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ
1.1.Vai trò và tầm quan trọng của hệ thống phanh
Theo quan điểm về an toàn chuyển động hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng của ô tô, nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm, nhờ vậy mà nâng cao vận tốc trung bình của xe cũng như nâng cao được năng suất vận chuyển và an toàn cho người và hàng hoá trong quá trình xe vận hành.
Trong đó tình trạng kỹ thuật của các phương tiện tham gia giao thông chỉ chiếm khoảng 10-15% trong tổng số các nguyên nhân gây ra tai nạn, nếu phân tích một cách cụ thể hơn thì tỷ lệ tai nạn do các hệ thống trên ôtô gây nên được thống kê như sau:
+ Hệ thống phanh : 52,2 – 74,4%
+ Hệ thống lái : 4,9 – 19,2%
+ Hệ thống chiếu sáng tín hiệu : 2,3 – 8.7%
+ Bánh xe : 2.5 – 10%
+ Hệ thống khác : 2,0 – 18,2%
1.2. Hiệu quả phanh và ý nghĩa của việc xác định hiệu quả phanh
1.2.1. Hiệu quả phanh
Hiệu quả phanh ô tô được đánh giá bằng các chỉ tiêu như quãng đường phanh, gia tốc phanh, thời gian phanh và lực phanh riêng ở các bánh xe. Trong đó mỗi một chỉ tiêu lại có một ý nghĩa đánh giá riêng nhưng quãng đường phanh ngắn nhất lại là chỉ tiêu có ý nghĩa đặc biệt để đánh giá hiệu quả phanh ô tô.
1.2.2. Ý nghĩa của việc xác định hiệu quả phanh
Việc xác định hiệu quả phanh có ý nghĩa quan trọng trong quá trình chế tạo cũng như khai thác xe ô tô:
Trong chế tạo thì đó là quá trình đánh giá các thông số về độ tin cậy, tính năng kỹ, chiến thuật cũng như độ an toàn chuyển động của ô tô trên đường.
Trong khai thác việc xác định hiệu quả phanh có ý nghĩa cần thiết nhằm nâng cao chất lượng sử dụng cũng như an toàn chuyển động của cả người và phương tiện trên đường.
1.3. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh
1.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh và một số công thức thường dùng để xác định các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh
Có nhiều tiêu chí để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh một chiếc xe ô tô nhưng đặc trưng nhất là bốn chỉ tiêu sau:
- Gia tốc phanh lớn nhất
- Thời gian phanh
- Quãng đường phanh ngắn nhất
- Lực phanh riêng
1.3.2. Một số tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh
Hiện nay tiêu chuẩn về chất lượng phanh của các nước khác nhau, điều này phụ thuộc vào trình độ phát triển công nghiệp ô tô, tình hình trang thiết bị, tình hành đường sá và trình độ cán bộ của nước đó. Mặc dù Liên Hiệp Quốc có đề xuất tiêu chuẩn chung về phanh ô tô nhưng mỗi nước vẫn có tiêu chuẩn riêng để áp dụng cho nước mình.
Do công nghiệp ô tô ngày một phát triển nhanh và đường sá hoàn thiện tốt nên tiêu chuẩn về phanh ô tô cũng thay đổi qua từng thời gian.
Về tiêu chuẩn chất lượng phanh, hiện nay có ba loại tiêu chuẩn:
- Tiêu chuẩn dùng cho nhà máy chế tạo ô tô và trong nghiên cứu khoa học.
- Tiêu chuẩn dùng cho cơ sở sử dụng ô tô.
- Tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ.
1.3.2.1. Tiêu chuẩn dùng cho nhà máy chế tạo ô tô và trong nghiên cứu khoa học.
Đặc điểm của tiêu chuẩn này là yêu cầu chất lượng phanh cao, khi thí nghiệm phải tiến hành ở tốc độ bắt đầu phanh lớn, ô tô chất đầy tải, tất các các ô tô phải thí nghiệm ở chế độ 0, chế độ I, một số loại ô tô cần tiến hành thí nghiệm ở cả chế độ II.
1.3.2.2. Tiêu chuẩn dùng cho cơ sở sử dụng ô tô
Đặc điểm của tiêu chuẩn này là yêu cầu chất lượng phanh có thấp hơn so với tiêu chuẩn dùng cho ô tô mới xuất xưởng. Tốc độ xe chạy khi thí nghiệm yêu cầu cũng thấp hơn. Chế độ thử chỉ yêu cầu ở chế độ phanh nguội (chế độ 0). Thí nghiệm được tiến hành lúc đầy tải hoặc khi không tải.
1.3.2.3. Tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ
Kiểm tra phanh định kỳ được tiến hành sau thời gian sử dụng quy định tùy theo loại ô tô. Kiểm ta phanh định kỳ có thể tiến hành trên đường hoặc trên bệ thử. Tiêu chuẩn dùng cho kiểm tra phanh định kỳ có đơn giản hơn so với hai chỉ tiêu đã xem xét ở trên. Kiểm tra phanh định kỳ thường được tiến hành ở trạng thái không tải và ở tốc độ ban đầu thấp.
Kết luận: Việc nghiên cứu các chỉ tiêu cũng như các tiêu chẩn đánh giá hiệu quả phanh của Việt Nam và các nước cho thấy thực trạng việc đánh giá hiệu quả phanh. So với các nước tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ trên đường của Việt Nam hiện nay còn thấp so với các nước, vận tốc bắt đầu thử nhỏ (V=30km/h). Tiêu chuẩn của Việt Nam hiện nay giống tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ trên đường của của Liên Xô (cũ) những năm 1960 đến 1980. Tiêu chuẩn này đã lạc hậu và chỉ sát thực khi kiểm tra các xe thế hệ cũ.
Chương 2
MÔ HÌNH TOÁN HỌC MÔ TẢ QUÁ TRÌNH PHANH
2.1. Các giai đoạn của quá trình phanh ô tô
Quá trình phanh ô tô là quá trình tạo ra và thay đổi lực cản chuyển động nhân tạo với ô tô nhằm mục đích giảm vận tốc chuyển động của nó hoặc giữ cố định ô tô trên đường. Các giai đoạn của quá trình phanh ô tô có thể được thực hiện thông qua các đồ thị thực nghiệm biểu thị quan hệ của lực phanh Pp và gia tốc chậm dần Jp theo thời gian t. Qua đó cũng có thể xác định được các thông số đánh giá hiệu quả của quá trình phanh.
- Giai đoạn gia tốc phanh tăng dần đến giá trị ổn định tương ứng với khoảng thời gian t3, thời gian này phụ thuộc vào cường độ đạp phanh của người lái. Với giả thuyết gia tốc phanh tăng tuyến tính, vận tốc ô tô trong giai đoạn này sẽ giảm theo quy luật bậc hai đối với thời gian.
- Giai đoạn gia tốc phanh ổn định tương ứng với khoảng thời gian t4, gia tốc phanh có thể đạt giá trị cực đại Jpmax hoặc được duy trì ở một giá trị không đổi Jp= const nào đó. Trong thời gian này vận tốc ô tô giảm tuyến tính theo thời gian cho đến khi xe dừng hẳn.
t= t1+ t2+ t3+ t4
Xét trường hợp tổng quát khi giảm tốc độ chuyển động của ô tô từ vận tốc ban đầu v0 đến vận tốc cuối v nào đó với gia tốc phanh chậm dần Jp, quãng đường phanh tổng cộng khi đó được xác định bởi:
Spv = S1-2 + S3 + S4 [m] (2.1)
Với S1-2, S3 và S4 là quãng đường phanh tương ứng với các giai đoạn khác nhau của quá trình phanh, có giá trị tương đương với phần diện tích đồ thị nằm dưới đường cong vận tốc v – t.
2.2. Các giả thuyết và sơ đồ khảo sát
2.2.1. Các giả thuyết
Khi đang chuyển động trên đường cũng như khi bắt đầu vào chế độ phanh ôtô chịu tác dụng của nhiều nội lực và ngoại lực phức tạp. Để đơn giản và thuận tiện cho việc khảo sát, ta đưa ra một số giả thiết sau nhằm đơn giản hóa vấn đề nghiên cứu nhưng về bản chất vấn đề không thay đổi, các giá trị tính toán nhận được chỉ sai khác rất nhỏ và nằm trong phạm vi sai số cho phép:
2.2.2. Sơ đồ khảo sát
Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 2.2.
Ta có:
+ Pj : là lực quán tính đặt tại trọng tâm của ôtô, cùng chiều chuyển động của ôtô.
+ G : là trọng lượng toàn bộ của ôtô, đặt tại trọng tâm ôtô.
+ Rk1 và Rk2 : là các phản lực pháp tuyến của đường, tương ứng đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước, cầu sau với đường.
+ Mf1, Mf2 : là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, bánh xe cầu sau của ôtô.
+ PW : là lực cản không khí.
2.3. Phương trình động lực học quá trình phanh xe hai cầu
Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 2.2 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có:
Pj = Pp + Pf + Pw (2.10)
+ Pp : là tổng lực phanh ở tất cả các bánh xe, [N].
Lực phanh lớn nhất PPmax bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, ta có:
PPmax = Pj = G . = Rk . (2.12)
=> Rk = Rk1 + Rk2
Biểu thức (2.22) là chính điều kiện đầy đủ đảm bảo phanh xe có hiệu quả nhất, nghĩa là muốn phanh đạt hiệu quả nhất thì trong quá trình phanh xe, quan hệ lực phanh ở các bánh xe trước Pp1 với lực phanh ở các bánh xe sau Pp2 phải luôn thỏa mãn biểu thức (2.22).
Kết luận: Nghiên cứu các giai đoạn của quá trình phanh và động lực học quá trình phanh xe cho chúng ta cái nhìn tổng quan về quá trình hình thành cũng như xuất hiện các lực tác dụng lên ô tô khi phanh. Từ đó, có thể đánh giá một cách toàn diện hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phanh xe.
Chương 3
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH PHANH
3.1. Khả năng bám của bánh xe với mặt đường
Chất lượng bám của bánh xe với mặt đường là yếu tố quan trọng quyết định tới cường độ phanh của ô tô. Mô-men xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động làm xuất hiện các phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe từ mặt đường. Bản chất của phản lực này là lực bám và lực ma sát. Để xe chuyển động ta phải tác dụng một lực cân bằng với tổng lực cản của xe. Và phải nhỏ hơn lực bám Pφ để bánh xe không bị trượt quay.
Giá trị lớn nhất của lực kéo trong thực tế có thể có được theo điều kiện bám gọi là lực kéo theo bám hay lực bám. Lực bám của bánh xe thứ i được xác định theo công thức:
Pφi = φi.Gφi (3.1)
trưng bằng ma sát trong của đất.
Khi đó lực cản trượt (lực ăn khớp) được xác định theo công thức:
Ptr = Pb + P’ms
Trong đó:
- Pb: lực bám dính giữa các hạt đất
Pb = Cb. Ftr
+ Cb: hệ số cản trượt của đất phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất và tải thẳng đứng tác dụng lên bề mặt trượt;
+ Ftr: tổng diện tích bề mặt trượt.
- P’ms: lực cản nén của đất
P’ms = G’. µ’
Như vậy, độ bền của vết tiếp xúc được xác định bằng tổng các lực cản kể trên của đất. Tổng lực cản này là lực bám của bánh xe:
Pφ = Pb + P’ms + P”ms (3.2)
Biểu thức (3.2) biểu thị bản chất vật lý của lực bám, nghĩa là bản chất vật lý của các hiện tượng đặc trưng cho độ bền của vết tiếp xúc.
Trong tính toán thực tế, để thuận lợi thường sử dụng công thức (3.1) để xác định lực bám Pφ.
Trong thực tế, trị số của hệ số bám phụ thuộc vào điều kiện làm việc của bánh xe, vào đặc điểm các lực tác dụng trong vùng tiếp xúc của bánh xe so với mặt phẳng lăn ban đầu của nó.
Do vậy, sẽ có các giá trị hệ số bám sau:
- Hệ số bám giới hạn (toàn phần): φtp
- Hệ số bám dọc : φx
- Hệ số bám ngang : φy
Qk có giá trị lớn nhất là Qkmax là đường tròn có tâm là tâm vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đường có bán kính φ.Rk.
Nếu lực phanh đạt giá trị lớn nhất Pp = Ppmax = φ.Rk thì lực ngang Yk = 0, nghĩa là bánh xe sẽ không tiếp nhận lực ngang.
Nếu lực phanh lớn hơn Ppmax thì bánh xe bị trượt lết.
3.2. Sử dụng trọng lượng bám trong quá trình phanh
Như trên đã biết, lực phanh tỉ lệ với trọng lượng của xe khi phanh (PP=γP.G) hay tỉ lệ với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe khi phanh (PP = γP.Rk).
Như vậy, các lực phanh phải tỉ lệ thuận với phản lực pháp tuyến:
PP1 = γP.Rk2
PP2 = γP.Rk1
Nếu điều kiện trên không được thỏa mãn thì trước hết, các bánh xe của một cầu nào đó sẽ bị hãm cứng (khi PPi > γP.Rki), sau đó đến các bánh xe của các cầu khác. Kết quả sẽ làm mất độ ổn định chuyển động của xe và xe có thể bị trượt ngang. Khi có sự phân bố lí tưởng các lực phanh, gia tốc phanh lớn nhất sẽ được xác định theo công thức:
Jpmax = g.γpmax = .g [m/s2]
Gia tốc phanh trong trường hợp này không phụ thuộc vào trọng lượng xe mà chỉ phụ thộc vào hệ số bám của bánh xe với mặt đường.
Hệ số k phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và nó có thể thay đổi trong một phạm vi rộng. Tuy nhiên, đối với một ôtô cụ thể, khi trong dẫn động phanh không có các bộ điều hòa lực phanh, hệ số k có thể coi là hằng số; và giá trị của k được xác định bởi các thông số kết cấu của từng hệ thống phanh ôtô. Như vậy, lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở các bánh xe cầu trước và các bánh xe cầu sau bằng:
Pp1 = k1.p0
Pp2 = k2.p0
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số bám trong quá trình phanh
3.3.1. Ảnh hưởng của hệ số trượt
Khi bánh xe lăn, do biến dạng vòng của các phần tử lốp trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường, vận tốc chuyển động tịnh tiến thực tế của bánh xe vx và vận tốc vòng tương đương rbω không bằng nhau.
Trên hình vẽ, giá trị λ = 0 đặc trưng cho chuyển động tự do của bánh xe trong trường hợp bánh xe tách khỏi mặt đường, khi đó các phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe đều bằng không. Trong trường hợp các bánh xe bị bó cứng khi phanh (ω = 0) hoặc bị trượt quay khi kéo (vx = 0), hệ số trượt đạt giá trị cực đại λ = 1. Hệ số bám dọc φx trên các loại đường khác nhau thay đổi theo hệ số trượt λ và đạt giá trị cực đại trong vùng hệ số trượt λ= 0,1÷ 0,2.
3.3.2. Ảnh hưởng của góc lệch bên bánh xe
Góc lệch bên của bánh xe α là góc tạo bởi phương của bánh xe và véc tơ vận tốc chuyển động v của bánh xe.
3.3.3. Quan hệ giữa khả năng bám dọc và bám ngang
Khi phanh lốp xe sinh ra lực bên chống lại sự trượt ngang. Lực bên giữ cho lốp xe khỏi trượt theo phương vuông góc với phương chuyển động và đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Hệ số bám ngang giảm nhanh khi lốp xe bắt đầu bị trượt lết.
Các phân tích ở trên cho thấy hệ số trượt có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả và sự ổn định hướng của ô tô khi phanh. Để giảm quãng đường phanh và tăng sự ổn định hướng của ô tô khi phanh, cần duy trì hệ số trượt của các bánh xe ở giá trị tối ưu λ = 0,1÷ 0,2.
Chương 4
TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ PHANH TRÊN XE ZIL-130
4.1. Các thông số chung của xe và hệ thống phanh xe ZIL-130
Hệ thống phanh trên xe ZIL-130 hiện nay là hệ thống phanh dẫn động khí nén một dòng. Truyền động phanh gồm có máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bình chứa khí nén, van phân phối, các ống dẫn khí và bầu phanh.
Thông số chung xe ZIL-130 như bảng 4.1.
4.2. Khái quát hệ thống phanh khí nén trên xe ZIL-130
Trên hình 4.1 trình bày sơ đồ bố trí hệ thống phanh công tác của xe vận tải ZIL-130.
Sơ đồ bố trí hệ thống phanh công tác xe ZIL130 như hình 4.1.
4.2.1. Máy nén khí
Máy nén khí - với vai trò là nguồn năng lượng của hệ thống có nhiệm vụ tạo ra khí nén nạp đầy cho các bình chứa, từ đó khí nén được cung cấp cho hệ thống phanh và các bộ phận khác như cụm gạt nước, còi...
Thân của máy nén khí 7, khối xilanh 9 và nắp máy 21 được đúc từ gang xám. Mỗi piston 16 có 3 xec măng: 2 xec măng khí 14 và xec măng dầu 11. Piston 16 được nối với thanh truyền bằng chốt 13. Chốt này được hạn chế dọc trục bằng nắp hãm 12. Thanh truyền 10 lắp ghép với trục khuỷu 53 nhờ bạc 52 và các nắp rời 50.
4.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xilanh của máy nén khí là một phần tử thuộc khối điều khiển trong dẫn động phanh khí nén, có tác dụng tự động giữ áp suất khí nén trong hệ thống nằm trong giới hạn 0,6 ¸ 0,77 MPa đồng thời giảm tải cho máy nén khí.
4.2.3. Tổng van phanh
Khí nén sau khi được nạp đầy trong các bình chứa sẽ được điều khiển thời điểm và lưu lượng cung cấp vào hệ thống thông qua một thiết bị có tác dụng như một van khóa gọi là tổng van phanh. Tuỳ thuộc vào dẫn động một dòng, hai dòng hoặc có phanh rơmoóc mà kết cấu của tổng van phanh có những đặc điểm khác nhau.
4.2.5. Bầu phanh
Bầu phanh chính là khối chấp hành của dẫn động phanh khí nén.
Nhiệm vụ của bầu phanh là tạo lực ép lên cần đẩy để quay được cam quay của cơ cấu phanh.
Hình 4.6 thể hiện cấu tạo chi tiết của bầu phanh loại màng: cần đẩy 3 của bầu phanh được ghép nối với đòn điều chỉnh 11 nhờ nạng 10 và chốt. Khí nén đi vào ống mềm 5 ép màng 2 dịch chuyển cùng cần đẩy sang phải, thông qua đòn 11 làm quay cam của cơ cấu phanh thực hiện phanh xe. Sau khi nhả bàn đạp phanh, nhờ các lò xo hồi vị 7 và 8 cộng với sự giảm áp từ phía đường ống mà màng 2 trở về vị trí ban đầu.
4.3. Chương trình và kết quả tính toán
Tính toán khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh xe được tiến hành theo trình tự: Trên cơ sở các giả thiết, xây dựng mô hình cho bài toán khảo sát; từ mô hình thiết lập được các công thức tính toán cho từng chỉ tiêu; xây dựng chương trình phần mềm để tính toán khảo sát; trên cơ sở kết quả tính toán dạng bảng, đồ thị tiến hành phân tích, đánh giá ảnh hưởng của từng thông số đến từng chỉ tiêu hiệu quả phanh.
Sơ đồ thuật toán của chương trình gồm các khối sau:
* Bắt đầu.
* Nhập số liệu: Các số liệu đầu vào cho bài toán khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả phanh xe chỉ huy gồm:
- Các thông số chung về xe: Trọng lượng toàn bộ xe (G); Trọng lượng phân bố lên cầu trước (Gt), cầu sau (Gs), trọng lượng xe không tải G0; Chiều dài cơ sở của xe (L), chiều cao trọng tâm (hg),...
- Các thông số hệ thống phanh: bao gồm cơ cấu phanh, dẫn động phanh như: m, b1, b2 , a1, c1, d1...
4.3.1. Giao diện chương trình
Sử dụng phần mền MATLAB 7.0 xây dựng chương trình tính có giao diện như hình 4.10.
Trên đó trình bày đầy đủ các thông số cần thiết cho quá trình tính toán đánh giá hiệu quả phanh đối với một xe vận tải 4x2 có hệ thống phanh khí nén đơn giản bất kỳ.
4.3.2. Kết quả khảo sát hiệu quả phanh đối với xe ZIL-130
4.3.2.1. Ảnh hưởng của hệ số bám
Hệ số bám là đặc trưng cơ bản của các loại đường. Hệ số bám của đường ảnh hưởng rất lớn đến gia tốc phanh.
Ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào, khi tăng giá trị hệ số bám j sẽ cho phép tăng gia tốc phanh. Tùy thuộc vào từng loại đường và tình trạng của mặt đường có các hệ số bám khác nhau.
Kết quả khảo sát sự thay đổi các chỉ tiêu hiệu quả phanh và hệ số bam j của đường thể hện trên bảng 7.
4.3.2.3. Mô men phanh theo điều kiện bám
Trước hết ta tính toán và vẽ đồ thị mô men phanh theo bám (Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu).
Qua đồ thị ta thấy, ở chế độ toàn tải, điều kiện bám tốt (j = 0,75), mô men phanh cầu sau theo bám MjS=16000 Nm. Nếu mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu sau mà lớn hơn giá trị này bánh sau sẽ bị khóa cứng và xảy ra hiện tượng trượt ngang.
4.3.2.4. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra
Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra được tính toán theo áp suất trong dẫn động phanh.
Quan sát đồ thị ta thấy rằng mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra tỷ lệ bậc nhất với áp suất trong dẫn động phanh.
Kết luận: Như vậy qua chương trình khảo sát kết quả cho thấy quy luật thay đổi của các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh vào các thông số về xe, các thông số của hệ thống phanh, các thông số của điều kiện đường và thông số sử dụng.
Điều kiện đường ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả phanh xe. Ảnh hưởng chủ yếu là hệ số bám của đường. Hệ số cản lăn ảnh hưởng rất nhỏ (<3,2%) do đó có thể bỏ qua trong quá trình tính toán. Đối với hệ số bám, phanh xe đạt hiệu quả nhất khi phanh trên đường có hệ số bám lớn hơn 0,6. Điều này phù hợp với mặt đường của nền kinh tế quốc dân hiện nay – chủ yếu là đường nhựa và đường bê tông.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học và tính toán nội dung của đồ án, đồng thời được sự hướng dẫn kiểm tra tận tình, chu đáo, tỉ mỉ của thầy giáo : TS …………… cùng với sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ Môn Ô Tô Quân Sự và với sự nỗ lực của bản thân, đến nay đồ án của tôi đã hoàn thành được các nội dung sau:
1. Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của quá trình phanh xe phanh xe.
2. Nghiên cứu các tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh xe của Việt Nam và các nước. Đưa ra các giả thiết và thiết lập mô hình tính toán hiệu quả quá trình phanh xe.
3. Thiết lập sơ đồ thuật toán, xây dựng chương trình khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả quá trình phanh của xe vận tải 4x2.
- Khảo sát sự thay đổi các thông số của điều kiện đường đến các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh (j, f).
- Khảo sát sự thay đổi của vận tốc bắt đầu phanh V1 đến các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh.
- Xác định được lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra và xây dựng được đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lượng bám khi phanh.
Hạn chế của đồ án là mới chỉ tính toán khảo sát cho một loại xe, chưa tính được cho nhiều xe đồng thời chưa khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng trong mối quan hệ mật thiết giữa chúng.
Mặc dù nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy giáo trong bộ môn. Nhưng do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít. Cho nên trong quá trình tính toán khảo sát và thực hiện các bản vẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được sự đóng góp của các thầy giáo và các đồng chí.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Cẩn, Phanh ôtô – Cơ sở khoa học và thành tựu mới, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 2004.
2. Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1968.
3. Nguyễn Phúc Hiểu – Vũ Đức Lập, Lý thuyết ôtô quân sự (Giáo trình và Phụ lục giáo trình), Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội, 2002.
4. Nguyễn Trọng Hoan, Bài giảng động lực học các hệ thống thuỷ khí trên ôtô, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội, 2004
5. Nguyễn Văn Kiều, Thuỷ khí động lực kỹ thuật, Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội, 2002
6. Vũ Đức Lập – Phạm Đình Vi, Thử nghiệm xe, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội, 1996.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"