MỤC LỤC

MỤC LỤC.....3

LỜI NÓI ĐẦU.. 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH.. 6

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại 6

1.1.1 Công dụng. 6

1.1.2 Yêu cầu. 6

1.1.3 Phân loại 7

1.2 Kết cấu hệ thống phanh: 8

1.2.1 Cơ cấu phanh. 8

1.2.1.1 Cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực. 8

1.2.1.2 Cơ cấu phanh guốc dẫn động dẫn động phanh khí nén. 9

1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa. 10

1.2.2 Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh. 11

1.2.2.1 Dẫn động cơ khí 11

1.2.2.2 Dẫn động thủy lực. 13

1.2.2.3 Dẫn động khí nén. 14

1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén. 16

1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không. 17

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 19

2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh. 19

2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước và phanh sau. 19

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH.. 26

3.1. Các thông số. 26

Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật xe. 26

3.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh. 26

3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe. 26

3.2.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước. 29

3.2.3. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh sau. 36

3.2.4. Xác định kích thước má phanh. 44

3.2.5. Tính bền một số chi tiết trong cơ cấu phanh. 47

3.3. Tính toán dẫn động phanh. 58

3.3.1. Tính toán đường kính các xi lanh. 58

3.4 Thiết kế bộ điều hòa lực phanh. 67

3.4.1 Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh. 67

3.4.2 Bộ điều hòa lực phanh kiểu pit tông – vi sai 68

3.4.3. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh. 69

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH LẮP RÁP, ĐIỀU CHỈNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH.. 78

4.1 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính. 78

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh. 78

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh. 78

4.2 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay. 82

4.3 Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh. 84

4.3.1 Điều chỉnh khe hở má phanh. 84

4.3.2 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh. 84

4.3.3 Điều chỉnh phanh tay. 84

4.4 Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh. 85

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khí 85

4.4.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh. 85

KẾT LUẬN.. 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 91

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải.

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội bộ bằng ôtô.

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng phát triển hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay ngành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn… để theo kịp xu thế của thời đại.

Hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng nhất nó đảm bảo tính an toàn chuyển động của ôtô, giúp giảm thiểu đáng kể tai nạn trên các tuyến đường giao thông. Vì vậy em đã quyết định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu và nghiên cứu khi làm đồ án tốt nghiệp, em đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh xe tải với đề tài tốt nghiệp là “Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe tải 1,5 tấn’’. Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS .................... cùng các thầy trong Bộ Môn Ôtô và xe chuyên dụng. Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức có hạn và thời gian làm đồ án tốt nghiệp còn hạn chế cho nên không tránh khỏi những sai xót kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để em có thể hoàn thiện hơn trong tương lai.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                    Hà Nội, ngày …. tháng …. năm 20…

                                                                        Sinh viên thực hiện:

                                                                       ……………..

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1  Công dụng, yêu cầu và phân loại

1.1.1 Công dụng

– Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.

– Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.

1.1.2 Yêu cầu

1  Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

– Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất qũy đạo phanh ổn định khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.

– Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.

– Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn.

– Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.

2. Điều kiện sử dụng :

–        Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe.

–        Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài.

1.1  Kết cấu hệ thống phanh:

Hệ thống phanh gồm có 2 phần chính sau:

–        Cơ cấu phanh

–        Dẫn động phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh

1.2.1.1 Cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực

 a. Sơ đồ cấu tạo:

  Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ là mâm phanh. Mâm phanh được bắt cố định trên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các trục lệch tâm, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, các má phanh luôn ép chặt hai piston của xy lanh phanh làm việc gần nhau. Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm. Cam lệch tâm cùng với trục lệch tâm có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát.

b. Nguyên lý hoạt động

Khi tác dụng vào bàn đạp chất lỏng với áp suất cao truyền đến xy lanh tạo nên áp lực ép trên piston đẩy các guốc phanh, các má phanh được ép vào trống phanh tạo nên sự phanh. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ cấu phanh và lò xo giữa các piston sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu. 

1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa

  a. Sơ đồ cấu tạo

   Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa gồm các bộ phận chính :

- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xy lanh bánh xe.

- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của xy lanh bánh xe

b. Nguyên lý hoạt động

Khi tác dụng lực vào bàn đạp, qua các cơ cấu dẫn động, dầu có áp suất cao được bơm vào trong các xy lanh công tác tại cơ cấu phanh đẩy các piston ép vào má phanh. Đầu piston có gắn các tấm ma sát.

1.2.2       Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh

1.2.2.1 Dẫn động cơ khí

   a. Sơ đồ cấu tạo:

1 – Tay phanh ; 2 – Thanh dẫn   ;  3,5–Con lăn của dây cáp ; 4 – Dây cáp phía trước  ; 7 – Trục; 6 – Thanh dẫn trung gian.; 8,10 – Dây cáp dẫn động phanh ; 9 – Thanh cân bằng ; 12 –Trục lệch tâm của thanh ép

b. Nguyên lý hoạt động:

Thanh dẫn cùng với tay phanh 1 ở dưới vùng bảng điều khiển. Thanh dẫn 2 nối liền với dây cáp. Các con lăn 3,5 dẫn hướng cho dây cáp. Dây cáp 4 bắt vào mút thanh dẫn trung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9. Thanh dẫn 6 lắp với bản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 phân bố đều lực phanh truyền qua dây cáp 8 và 10 tới cơ cấu phanh bánh xe trái và phải phía sau. 

1.2.2.3 Dẫn động khí nén

a. Sơ đồ cấu tạo:

1 – Máy nén khí ; 2 – Bộ điều chỉnh áp suất  ;   3 – Bình khí nén ; 4 – Lò xo hồi vị  ;  5 – Bầu phanh  ; 6 – Tổng van phanh

b. Nguyên lý hoạt động

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì van tổng 6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến các bầu phanh 5. Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. Do đó ép má phanh vào trống phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định.

1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

     a. Sơ đồ cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động :

–  Dẫn động thủy lực: có hai xy lanh chính dẫn hai dòng đầu đến các xy lanh bánh xe phía trước và phía sau.

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và các xy lanh nén khí

b. Nguyên lý hoạt động

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén.

Phần xy lanh chính loại đơn và các xy lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực.

c. Đặc điểm:

Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các xe tải.

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước và phanh sau

          Đối với cơ cấu phanh trước và phanh sau ta lựa chọn cơ cấu phanh guốc. Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa…

2.2. Lựa chọn phương án dẫn động

Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là: dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay. Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí chủ yếu được sử dụng trên xe tải trung bình và xe tải lớn,kế. 

Phương án 1: Dẫn động thủy lực một dòng

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe.

Khi không phanh lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.

Khi người lái tác động vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào piston   nằm trong xi lanh, ép dầu trong xi lanh phanh chính đi đến các đường ống dẫn. Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng vào các piston ở xi lanh bánh xe và piston ở cụm má phanh. Hai piston này sẽ thắng lực 

Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại tăng đem).

Phương án 3:  Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô.

Kết luận phương án dẫn động: Qua phân tích ở trên =>chọn dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không .

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án phù hợp nhất cho xe cần thiết kế.

Về cơ cấu phanh:

-    Cơ cấu phanh trước: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực;

-    Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.

Về dẫn động phanh: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không .

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

3.1. Các thông số

Các thông số xe thiết kế được thê rhieenj như bảng.

3.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe

Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường bằng (Hình 3.1). Xe chịu các lực: trọng lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z_1, Z_2; lực quán tính P_­j­ (xe đang phanh có gia tốc chậm dần). Bỏ qua lực cản lăn P_­f ­ và lực cản không khí P_­w­.

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe với đường.

=> P_Pmax = P_φmax

=> m.j_max = G.φ = m.g.φ

=> j_max  = g.φ = 9,81.0,5 = 4,905 (m/s²)                  

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Chọn φ = 0,5

r_bx- Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

3.2.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước

a. Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Với: r_t- Bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự)

Theo tài liệu đường kính tang trống nằm trong khoảng (m). chọn =300(mm)

Đường kính tang trống pha  r_t = 0,15 (m).

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

P_t = P_s = P

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.

v Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P;

v Tính góc và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R;

v Tính góc  và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của R_t và P cắt nhau tại O^’, kéo dài phương của P và R_s cắt nhau tại O^’’;

v Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: ;

v Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O^’ và O^’’. Để xác định phương của các lực U chỉ cần nối O^’ với O₁ và O^’’ với O₂;

v Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ;

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tượng tự xiết. Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh. Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người lái thôi phanh nhưng xe vẫn bị phanh do vậy đây là hiện tượng cần tránh đối với hệ thống phanh. Trên Hình 3.3 ta thấy hiện tương tự xiết sẽ không xảy ra khi phương của lực R đi qua phía trên tâm quay của guốc phanh.Khi thôi phanh (tức là khi đó thôi tác động của lực P), phản lực R từ trống phanh vào guốc phanh sẽ đưa má phanh vào vị trí ban đầu (vị trí không phanh). 

Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết.

3.2.3. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh sau

Với: r_t- Bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự)

Theo tài liệu đường kính tang trống nằm trong khoảng (m). Chọn =240(mm)

Đường kính tang trống pha  r_t = 0,12 (m).

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β₁, β₂, β₀, r₁) ta tính được góc  và bán kính ρ. Do đó ta xác định được hướng và điểm đặt lực N₁ (lực N₁ hướng vào tâm O).

Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.

v    Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P;

v    Tính góc và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R;

v    Tính góc  và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của R_t và P cắt nhau tại O^’, kéo dài phương của P và R_s cắt nhau tại O^’’;

v    Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: ;

v    Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O^’ và O^’’. Để xác định phương của các lực U chỉ cần nối O^’ với O₁ và O^’’ với O₂;

v    Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ;

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tượng tự xiết. Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh. Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người lái thôi phanh nhưng xe vẫn bị phanh do vậy đây là hiện tượng cần tránh đối với hệ thống phanh. 

3.2.4. Xác định kích thước má phanh

 Kích thước má phanh được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của cơ cấu phanh.

- Đối với cơ cấu phanh trước

Chiều rộng má phanh b. Chọn b = 90 mm

Bán kính tang trống r_t = 150 mm

- Với cơ cấu phanh cầu trước

          F_Σ1- Tổng diện tích các má phanh cơ cấu phanh trước (4 má phanh)

          F_Σ1 = 2.(F^’+F^’’) = 2.(0,0283+0,0236)  0,104 (m²)

-    Với cơ cấu phanh cầu sau

          F_Σ2- Tổng diện tích các má phanh cơ cấu phanh sau (4 má phanh)

          F_Σ2 = 2.(F^’+F^’’) = 2.(0,0226+0,0188)  0,083 (m²)

Kết luận: Vậy áp suất trên bề mặt cơ cấu phanh trước nằm trong giới hạn cho phép.

3.2.5. Tính bền một số chi tiết trong cơ cấu phanh

Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh

 R_G=R’₂ + Y_C2 = 119,5+ 9,8=129,3 mm

+ Kiểm tra bền guốc phanh

Đây là bài toán thanh cong phẳng trong sức bền vật liệu.

Các bước giải:

·   Xác định lực cắt, mô men uốn, vẽ biểu đồ nội lực.

·   Tính ứng suất pháp trên mặt cắt ngang.

·   Tính ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang.

·   Kiểm tra điều kiện bền:

-    Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất.

-    Hoặc theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng.

*Xác định lực cắt, mô men uốn, vẽ biểu đồ nội lực:

Nếu tính toán chính xác guốc phanh thì rất phức tạp. Bởi vì áp lực phân bố trên bề mặt guốc phanh không đều mà theo quy luật hình sin.

 Vì vậy ta áp dụng phương pháp tính gần đúng. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ được biểu đồ nội lực.

Ở phần trên khi xây dựng hoạ đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta đã xác định được lực P₁ ,U₁ ,R₁. Đặt các giá trị lực P₁ ,U₁, R₁ vào guốc phanh. Tại điểm đặt lực tổng hợp R₁ ta phân tích thành hai thành phần lực N₁ và T₁. Tại chốt quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U₁ ra hai thành phần lực U_Y1 và U­_X1.

Sau đó tại điểm đặt lực R₁ ta cắt guốc phanh thành hai nửa thay vào mặt cắt đó lực hướng tâm N₁ và Q₁, M_U1 ở nửa dưới là các lực N₂ và Q_2, M_U2 ngược với các thành phần lực và mômen ở phần trên.

+ Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:

          N₁ + P₁. cos(φ +γ) = 0

          Q₁ + P₁. sin(φ + γ) = 0

          M_U1 + P₁.[a – r_t.cos(φ + γ)] = 0

- Xét sự cân bằng tại điểm A: γ = 0⁰.

          N₁ + P₁.cosφ = 0

          Q₁ + P₁.sinφ = 0

          M_U1  = 0.

Ta có: φ = 20⁰ , P = 5463 N.

          N₁ = - P₁.cosφ = - 5463.cos20⁰ = - 5134 N

          Q₁ = - P₁.sinφ = - 5463.sin20⁰ = - 1868 N

          M_U1  = 0.

- Xét sự cân bằng tại điểm B: γ = 63,65⁰, φ = 20⁰, P = 5463 N

          N₁ = - P₁.cos(φ + γ) 

          Q₁ = - P₁.sin(φ + γ) 

          M_U1 = - P₁.[a – r_t.cos(φ + γ)]

Ta có:

          N₁ = - 5463.cos83,65⁰ = -604 N.

          Q₁ = - 2922.sin83,65⁰ = - 5429 N.

          M_U1 = - 5463.(120 - 150.cos83,65⁰).10^-3 = - 565 Nm. 

Mặt khác: U₁ = 13857 N .góc hợp bởi U₁  và U_1X  bằng 25,07 (góc này được lấy trên họa đồ lực phanh)

          U_1X = U₁.cos17,25⁰ =13857.cos25,07⁰ =  12552 N.

          U_1Y = U₁.sin 17,25⁰ =13857.sin25,07⁰ = 5872 N.

3.3.2. Tính toán thiết kế cường hóa chân không

a. Phân tích phương án trợ lực chân không

Hiện  nay trên ô tô hiện đại nhằm mục đích cải tiến các hệ thống giảm cường độ lao động cho người lái, để người lái ít mắc những sai sót kỹ thuật khi xử lý, nâng cao an toàn khi chuyển động, ít xảy ra tai nạn giao thông như thiết kế cường hóa lái, cường hóa phanh, bộ chống hãm cứng bánh xe… Vì vậy thiết kế bộ cường hóa phanh để giảm cường độ lao động cho người lái là rất cần thiết. 

b. Thiết kế bộ trợ lực chân không

Trạng thái không đạp phanh: van nối 17 được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 13, van điều khiển 16 bị đẩy sang trái bởi van điều khiển 15 do đó van khí 17 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 16 vì vậy khí từ bên ngoài qua lọc khí và bị chặn lại không vào được buồng thay đổi áp suất D. Lúc này van chân không bị tách ra khỏi van điều khiển 16 làm thông các cửa thông khí giữa buồng thay đổi áp suất D với buồng áp suất không đổi A, do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng A và D. Vì vậy piston trợ lực đẩy sang phải bởi lò xo màng.

Khi nhả phanh: lúc này van khí theo cần điều khiển dịch chuyển sang phải, van điều khiển luôn có xu hướng dịch sang trái dưới tác dụng của lò xo van điều khiển nên vẫn đóng đường khí vào khoang D, nhưng van khí kéo van điều khiển tách ra khỏi van trợ lực thì lại thông khoang A với D nên không còn sự chênh áp nữa nên piston trợ lực và van điều khiển trở về trạng thái không phanh.

Khi có trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái 300 N, kết hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cự đại ứng với trường hợp phanh gấp vào 7 MPa.

3.4 Thiết kế bộ điều hòa lực phanh

  3.4.1 Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh

Mômen phanh cực đại trên mỗi bánh xe chỉ có thể bằng momen bám của bánh xe đó. Như vậy để đạt được momen phanh cực đại trên cả xe thì momen phanh sinh ra trên các cơ cấu phanh (đặt trên mỗi bánh xe) phải tương ứng với trọng lượng của xe phân bố lên mỗi bánh xe đó. Tuy nhiên trong quá trình làm việc của xe, trọng lượng phân bố lên mỗi bánh xe đó có thể thay đổi do nhiều yếu tố như:

Tải thay đổi (giá trị và cách phân bố tải trên xe).

Khi phanh do xe chuyển động có gia tốc lực quán tính của xe làm thay đổi tải trọng: cầu trước trọng lượng tăng lên, cầu sau giảm đi so với xe chuyển động đều.

Do địa hình đường mấp mô khi phanh có một bánh xe nào đó không tiếp xúc với mặt đường.

Trong khi đó momen phanh trên các cơ cấu phanh bình thường (không có điều hòa lực phanh, không có bộ chống hãm cứng bánh xe) thường bằng nhau hoặc có khác nhau thì theo một tỷ lệ nhất định không thay đổi được trong quá trình sử dụng. Do đó trên các hệ thống phanh bình thường này có thể xảy ra tình trạng momen phanh trên một số bánh xe nào đó vượt quá lực bám (làm cho bánh xe đó bị trượt lết) trong khi đó các bánh xe còn lại chưa đạt đến giá trị lực bám của bánh xe.

Ta xét một xe có hai cầu, trọng lượng toàn bộ của xe là G, trọng lượng cầu trước và cầu sau khi phanh là G_1p và G_2p. Momen phanh hợp lý trên các cơ cấu phanh của cầu trước và cầu sau khi phanh cực đại tương ứng là M_1p= G_1p.φ.r_bxvà  M_2p= G_2p.φ.r_bx. Giá trị G_1p và G_2p

3.4.2 Bộ điều hòa lực phanh kiểu pit tông – vi sai

Khi lò xo cảm biến tải tì vào một đầu của piston. Tuỳ theo mức độ chở tải mà lực tác dụng lên piston nhiều hay ít.

Khi chưa hoạt động, lò xo đẩy piston lên trên làm piston không tiếp xúc với phớt nên đường dầu thông từ xilanh chính ra xilanh bánh sau.

Khi áp suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên đầu trên của piston sẽ cân bằng với lực đẩy lên (lực đẩy của lò xo cảm biến tải, của lò xo, của áp suất dầu tác dụng lên đầu dưới của piston) nên piston tiếp xúc với phớt ngăn không cho dầu ra bánh sau do đó p₂ được hạn chế. Sau đó, nếu tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu vào p₁ tăng làm cân bằng trên bị phá vỡ khi đó piston mở ra và p₂ lại tăng lên cho đến khi đạt được sự cân bằng mới.

Để xác định áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe ta lập bảng xác định cho từng trường hợp cụ thể khi xe không tải và đầy tải với từng loại đường có hệ số bám khác nhau.

Từ các kết quả tính được ở bảng trên ta vẽ được đồ thị các đường đặc tính biểu diễn giữa áp suất cần thiết tác dụng lên các cơ cấu phanh cầu trước p₁ và các cơ cấu phanh cầu sau p₂ ở hai trường hợp xe đầy tải và xe không tải có hệ số bám φ khác nhau.

3.4.3.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh:

- Vẽ đường đặc tính thực tế khi không có bộ điều hoà lực phanh (đặc tính không điều chỉnh) bằng cách vẽ một đường thẳng nghiêng với trục hoành một góc 45⁰.

- Qua đồ thị ta có thể xác định được điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ không tải và đầy tải:

+ Điểm a’: Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ không tải.

+ Điểm a : Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ đầy tải.

Ta có thể xác định được điểm a, a’ bằng cách lấy giao điểm của đường đặc tính thực tế và hai đường đặc tính lý tưởng khi xe không tải và đầy tải.

3.4.3.3 Xác định hệ số bám  đạt hiệu quả phanh cao nhất ( _TN):

Từ quan hệ p_1a = p_2a ta lập được một biểu thức quan hệ áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau.

+ Giá trị _TN là hệ số bám của xe với mặt đường ở thời điểm bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc ở chế độ đầy tải tức là điểm a nằm trên đường đặc tính.

Vậy tại các giá trị _TN và ’_TN thay vào các phương trình p₁, p₂ và p₀₁, p₀₂ ta có:

Tại _TN: p₁ = p₂ = 7,95 (MPa)

Tại ’_TN: p₀₁= p₀₂ = 4,33 (MPa)

3.4.3.5 Lập phương trình quan hệ áp suất p₁, p₂ của đường đặc tính điều chỉnh

Đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh là những đường xiên tạo với đường biểu diễn áp suất p­₁ những góc b. Mối quan hệ này biểu thị sự quan hệ áp suất trong dẫn động của cơ cấu phanh cầu sau. Mối quan hệ này biểu thị bằng đường đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà lực phanh khi làm việc, như vậy p₂ phụ thuộc p₁,tức là phụ thuộc vào cường độ phanh và sự phân bố tải trọng tác dụng lên các cầu xe khi phanh.

Tải trọng tác dụng lên cầu sau là thông số được đánh giá gần đúng thông qua tín hiệu phản hồi bằng cách thay đổi khoảng cách f giữa vỏ xe và vỏ cầu. Sự thay đổi này là thông tin tác dụng vào bộ đàn hồi của bộ điều hoà lực phanh từ đây tín hiệu được truyền tới cụm van thuỷ lực dưới tác dụng của lực đàn hồi.

CHƯƠNG 4

QUY TRÌNH LẮP RÁP, ĐIỀU CHỈNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH

4.1 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh

Quy trình lắp ráp phanh tang trống: Lắp ráp các chi tiết theo thứ tự đánh số các chi tiết như hình.

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh

4.1.2.1 Lắp ráp xylanh phanh chính

a. Quy trình lắp ráp

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số các chi tiết trên hình.

1. Cụm chi tiết piston, cupben và lò xo xy lanh phanh; 2. Vòng chặn ; 3. Bu lông định vị;  4, 5. Đệm;  6. Cút nối đầu ống dẫn dầu ; 7. Chốt cắm có rãnh ;  8. Vòng đệm.

b. Điều chỉnh sau khi lắp xy lanh

    Điều chỉnh khe hở cần đẩy:

- Điều chỉnh sao cho cần đẩy tiếp xúc nhẹ nhàng với piston của xylanh phanh chính như hình vẽ (Có dụng cụ chuyên dụng để điều chỉnh).

- Điều chỉnh cần đẩy để khe hở giữa piston và cần đẩy tiến tới 0.

Chú ý: khi kiểm tra khe hở, cần cung cấp độ chân không 500 mm Hg vào bộ trợ lực phanh đang lắp trên xe, có thể thay bơm chân không bằng cách dẫn chân không từ ống hút khi động cơ chạy ở chế đọ không tải.

4.1.2.2 Lắp ráp trợ lực phanh

Quy trình lắp ráp

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số các chi tiết trên hình.

4.2 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay

a. Quy trình lắp ráp:

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số ở hình 

b. Điều chỉnh phanh tay

Vặn êcu điều chỉnh để điều chỉnh hành trình làm việc của cần phanh tay

Chú ý: việc điều chỉnh cần phanh tay được điều chỉnh khi khe hở guốc

phanh bánh sau đạt giá trị quy định.

4.3 Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh

4.3.1 Điều chỉnh khe hở má phanh

Khe hở của má phanh và trống phanh được điều cỉnh như sau:

–  Dùng kích nâng bánh xe về phía trước và đồng thời quay chốt lệch tâm của guốc phanh trước cho đến khi bánh xe không quay được nữa thì dừng lại.            

–  Xoay chốt lệch tâm theo chiều ngược lại và dần dần bánh xe theo chiều ngược lại khi nào bánh xe trong trạng thái tự do là được lúc đó dùng căn lá kiểm tra khe hở thuộc trong khoảng (0,1 – 0,15mm).

4.3.3 Điều chỉnh phanh tay

Vì đặc điểm phanh dừng chỉ có tác động chính khi xe dừng hẳn cho nên khe hở giữa má phanh và trống phanh không lớn cho phép khoảng 0,1-0,15mm.

Phanh dừng trong hệ thống phanh xe thiết kế là dẫn động bằng cơ khí cho nên khi điều chỉnh cần biết chỉnh các đòn dẫn động và độ dài thanh kéo.

Điều chỉnh khe hở của chốt giữa cần và chạc của dẫn động phanh tay. Nếu điều chỉnh đúng thì kép phanh tay từ 5-6 răng. 

4.4 Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khí

Ta có trình tự xả như sau :

–  Tháo mũ (nắp) cao su ra khỏi van thông của cơ cấu xylanh bánh xe rồi chụp lên van một ống cao su còn đầu kia của ống thì đặt vào một hộp hoặc một chai chứa dầu phanh không ít hơn 0,2 lít.

–  Đạp bàn đạp phanh cho đến khi nào có cảm giác phanh có tác dụng thì vặn van xả ra khoảng 1/2-3/4 vòng ren (chú ý vặn từ từ) làm như thế nhiều lần cho đến khi không khí trong hệ thống được xả hết thì thôi.

4.4.2 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh

 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục trong hệ thống phanh được thể hiện như bảng.

KẾT LUẬN

Trong thời gian ngắn em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế hệ thống phanh xe tải 1,5 tấn” gồm có: Dẫn động phanh, trợ lực phanh, điều hòa lực phanh…em đã cố gắng s­ưu tầm tài liệu và vận dụng kiến thức đã được học tập để hoàn thành nhiệm vụ được giao.

Trong một thời gian ngắn em đã hoàn thành được việc thiết kế một số cơ cấu như: Cơ cấu phanh, trợ lực phanh…

Qua tính toán thấy rằng các cụm thiết kế đều đảm bảo về thông số làm việc và đủ bền.

Trong quá trình làm đồ án, với thời gian có hạn nh­ưng bản thân em đã có cố gắng tìm hiểu thực tế và giải quyết các nội dung kĩ thuật hợp lý. Đây là bước khởi đầu quan trọng  giúp cho em có thể nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô hiện nay của nước ta. Em rất mong nhận đ­ược những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy, và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng xe ở Việt Nam hiện nay.

Một lần nữa em xin cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy: TS .................... cùng các thầy trong môn ôtô đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] - Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô máy kéo – Dương Đình Khuyến – ĐHBK Hà Nội – 1995.

[2] - Lý thuyết ôtô máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phan Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng – Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội  – 1996.

[3] - Tính toán và thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục – 1993.

[4] - Sổ tay Alat và đồ gá – Phạm Văn Địch – Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội 2000.

[5] - Tập bài giảng Cấu tạo Ôtô – Hồ Hữu Hải – ĐHBK Hà Nội – 2008.

[6] - Kỹ thuật đo – Ninh Đức Tốn, TS Nguyễn Trọng Hùng – Nhà xuất bản giáo dục – 2007.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"