MỤC LỤC
MỤC LỤC………………………………………………………………....................................................……1
LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................................................................... 3
Chương 1: tồng QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ............................................................... 4
1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh.......................................................................4
1.1.1. Công dụng.......................................................................................................................................4
1.1.2. Phân loại......................................................................................................................................... 4
1.1.3. Yêu cầu............................................................................................................................................4
1.2. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của hệ thống phanh trên ô tô..............................................................5
1.2.1. Cơ cấu phanh.................................................................................................................................. 5
1.2.2. Dẫn động phanh............................................................................................................................12
1.2.3. Điều khiển hệ thống phanh...........................................................................................................19
1.3. Giới thiệu xe AERO TOWN...............................................................................................................22
1.4. Lựa chọn phương án thiết kế...........................................................................................................23
1.5. Giới thiệu về hệ thống phanh xe AERO TOWN............................................................................... 28
1.6. Xác định momen phanh cần thiết......................................................................................................31
Chương 2: tính toán thiết kế HỆ THỐNG PHANH xe AERO TOWN. .................................................34
2.1. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh.......................................................................................................34
2.1.1.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh.....................................................................................................33
2.1.2. Xác định góc δ, bán kính ρ và điểm đặt lưc r0 của lực R................................................................34
2.1.3. Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ........................36
2.1.4 . Xác định các thông số guốc phanh................................................................................................38
2.2.Tính toán thiết kế dẫn động và điều khiển hệ thống phanh.................................................................39
2.2.1. Tính bền đường ống dẫn động phanh..............................................................................................39
2.2.2. Tính lực ép lò xo của bộ tích luỹ năng lượng (Plx2).........................................................................39
2.2.3. Tính toán dẫn động khí nén.............................................................................................................39.
2.2.4.Tính toán dẫn động phần thủy lực.....................................................................................................57
2.2.5.Tính toán kiểm nghiệm......................................................................................................................57
2.2.6.Tính bền guốc phanh........................................................................................................................64
Chương 3: chẩn đoán, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH.........................................66
3.1. Mục đích và yêu cầu của chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh dẫn động khí nén ...66
3.1.1 Hiện tượng sai hỏng và nguyên nhân................................................................................................ 66
3.2 Yêu cầu bảo dưỡng và sửa chữa..........................................................................................................68
3.2.1 Kiểm tra bên ngoài các bộ phận dẫn động phanh...............................................................................68
3.2.2 Kiểm tra khi vận hành...........................................................................................................................68
3.2.3 Kiểm tra bên ngoài các bộ phận của cụm máy nén khí.......................................................................68
3.2.4. Kiểm tra khi vận hành..........................................................................................................................68
3.2.5 Quy trình bảo dưỡng............................................................................................................................ 68
3.3. Quy trình sửa chữa................................................................................................................................70
3.3.1. Bàn đạp phanh và ty đẩy.....................................................................................................................70
3.3.2. Van điêù khiển.....................................................................................................................................70
3.3.3. Bầu phanh bánh xe.............................................................................................................................70
3.3.4. Máy nén khí..........................................................................................................................................71
3.3.5. Van an toàn và điều chỉnh áp suất ......................................................................................................71
3.3.6. Bình chứa khí nén và các ống dẫn khí nén..........................................................................................71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................74
LỜI NÓI ĐẦU
Ở nước ta hiện nay, ngành giao thông vận tải luôn giữ một vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế, nó được coi như là mạch máu của 2.2.6 quốc gia. Kinh tế của quốc gia muốn phát triển thì chắc chắn phải phát triển ngành giao thông, đặc biệt là ngành ô tô.
Ngành công nghiệp ô tô là một trong số những ngành công nghiệp mũi nhọn, giúp thúc đẩy sự phát triển kinh tế của đất nước. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại, từ những chiếc ô tô thô sơ đến hiện nay ngành công nghiệp ô tô đã có sự phát triển vược bậc nhằm đáp ứng nhu cầu của con người.
Trong việc sử dụng ô tô làm phương tiện vận chuyển đi lại, thì hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn chuyển động của ô tô, giúp giảm thiểu tai nạn giao thông.
Chính vì tầm quan trọng của nó, nên em đã quyết định chọn hệ thống phanh làm đề tài để tìm hiểu và nghiên cứu khi làm đồ án tốt nghiệp. Em đã quyết định chọn đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe Hyundai AERO TOWN ” để đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh.
Trong quá trình thực hiệ đồ án, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy: Ths……………….. cùng các thầy cô dậy bộ môn ô tô. Mặc dù em đã rất cố gắng nhưng do kiến thức hiểu biết của em có hạn nên không tránh khỏi những sai sót, kính mong được sự chỉ bảo của các thầy để em có thể hoàn thiện hơn sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày …. tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………….
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh
1.1.1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi ngừng hẳn, hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó và dùng để giữ cho ô tô đứng ở trên dốc.
Hệ thống phanh đảm bảo cho xe ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, nâng cao năng suất vận chuyển.
1.1.2. Phân loại
a.Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau
- Hệ thống phanh chính (phanh chân).
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay).
- Hệ thống phanh dự phòng.
c.Theo dẫn động phanh được chia thành các loại sau
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí.
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực (phanh dầu)
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén (phanh hơi)
1.1.3. Yêu cầu
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong bất kì 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.
1.2. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của hệ thống phanh trên ô tô
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe.
Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ôtô khi chuyển động và dừng hẳn. Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
1.2.1. Cơ cấu phanh
1.2.1.1. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa sử dụng trên ô tô gồm có 2 loại là loại có giá đỡ cố định và loại có giá đỡ di động
a.Loại có giá đỡ cố định:
Nguyên lí làm việc: Khi đạp bàn đạp phanh sẽ làm tăng áp suất dầu trong các đường ống dầu và xi lanh, đẩy piston(3) làm má phanh(1) ép vào đĩa phanh, tạo nên lực ma sát làm cho đĩa phanh(5) giảm dần tốc độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu của người lái.
b.Loại có giá đỡ di dộng:
Nguyên lý làm việc: khi đạp bàn đạp phanh, áp suất dầu thủy lực tăng đẩy piston(3) sang trái làm má phanh bên phải ép vào đĩa phanh đồng thời càng phanh sang bên phải, kéo theo má phanh bên trái cũng ép vào đĩa phanh(5) tạo ra ma sát làm giảm tốc độ quay của đĩa phanh(5) hoặc dừng hẳn.
1.2.1.2. Cơ cấu phanh kiểu tang trống
a.Cơ cấu phanh đối xứng qua trục:
- Cơ cấu phanh đối xứng qua trục loại dẫn động thủy lực: thường dùng trên ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ.
+) Nguyên lý làm việc:
Khi không phanh: dưới tác dụng của lò xo hồi vị 5, má phanh và tang trống tồn tại khe hở nhỏ, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh , các bánh xe được quay trơn.
Khi phanh: dầu có áp suất sẽ được đưa đến xi lanh bánh xe 1. Khi áp lực dầu trong xi lanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị 5 đẩy đầu trên của các guốc phanh về hai phía. Các guốc phanh chuyển động quay quanh điểm tựa dưới (chốt phanh), ép má phanh vào trống phanh, phát sinh ra lực ma sát cản trở tốc độ quay tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường.
a. Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm:
Nguyên lý làm việc: khi đạp phanh, dầu được dẫn động từ xylanh tổng qua đường ống dẫn đi tới các xylanh bánh xe(1). Dưới tác dụng của áp suất dầu piston(2) dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh tạo ra ma sát, quá trình phanh được thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị(7) sẽ kéo các guốc phanh trở về vị trí ban đầu, giữa trống phanh và má phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc.
b.Cơ cấu phanh dạng bơi:
Nguyên lý làm việc: đặc điểm chính của các loại cơ cấu phanh trên là: đều có một điểm tựa cố định (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do, còn ở cơ cấu phanh dạng bơi, ở guốc phanh có hai bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Cơ cấu phanh dạng bơi hai xylanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh
1.2.2. Dẫn động phanh
1.2.2.1. Dẫn động phanh bằng cơ khí
Dẫn động phanh bằng cơ khí như hình 1.8.
Nguyên lý làm việc: Dùng cho phanh tay (phanh dừng) thanh dẫn(2) cùng với phanh tay (1)đặt dưới bảng đồng hồ. Thanh dẫn(2) nối liền với dây cáp(4), các con lăn(3,5) dẫn hướng cho dây cáp. Dây cáp(4) bắt vào thanh dẫn trung gian(6), trục(7) lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng(9), thanh dẫn(6) lắp 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 bánh xe phải phía sau.
1.2.2.2. Dẫn động phanh thủy lực (chất lỏng dầu):
a.Dẫn động phanh bằng thủy lực một dòng:
Dẫn động phanh thủy lực một dòng như hình 1.9.
Nguyên lí làm việc:
Khi đạp phanh: (hình 1.9.a)
Khi cần giảm tốc độ xe hoặc dừng hẳn xe lại, người lái tác dụng vào bàn đạp phanh(1), thông qua cơ cầu dẫn động tác động lên piston(2) di chuyển trong xy lanh phanh chính(3) đẩy dầu vào hệ thống các đường ống dẫn(6) và đi đến các xy lanh bánh xe (7), dưới tác dụng của lực sinh ra do áp suất dầu phanh trong hệ thống tác động lên các piston(4,5,9) xy lanh phanh bánh xe sẽ đẩy ra ngoài theo chiều mũi tên để tác dụng lên cơ cấu phanh (phanh tang trống hoặc phanh đĩa) thực hiện việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe
Khi giữ phanh:
Các trang thái được giữ nguyên trạng thái các piston.
1.2.2.4 Dẫn động phanh bằng liên hợp thủy khí
Sơ đồ dẫn động phanh liên hợp thủy khí như hình 1.13.
Nguyên lý làm việc: dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển của hệ thống dẫn động, còn dẫn động thủy lực đảm nhận chức năng bộ phận chấp hành. Phần khí nén gồm có: tổng van(1) kết hợp với những cơ cấu tùy động cơ kiểu piston và xylanh(4) và(6), nối với nhau bằng đường ống(3) và với ngăn dưới của tổng van(1). Ngăn trên của tổng van thông qua đường ống dẫn(2) phanh khí nén của rơmooc. Áp suất khí nén tác động lên các piston ở trong hai xylanh tạo lực đẩy các piston các xylanh thủy lực khí(4) và(6).
1.3. Giới thiệu xe AERO TOWN
Hyundai Aero Town 35 chỗ có kiểu dáng trẻ trung, mới lạ. Mặt trước xe thiết kế đep, tạo điểm nhấn ở hệ thống đèn pha với công nghệ mới nhất, kết hợp đèn led kiểu mắt liếc ấn tượng. Màu sắc xe trang nhã, đáp ứng màu sơn theo yêu cầu của khách hàng. Nước sơn bền bỉ với thời gian và thời tiết khắc nghiệt, với độ phẳng và độ bóng bề mặt cao nhờ dây chuyền công nghệ căng tole hiện đại và sử dụng tole chuyên dụng sản xuất vỏ ô tô bus nhập khẩu từ Hàn Quôc.
Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô. Hệ thống này có tác dụng giúp xe giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe khi đang chuyển động, hay có thể giữ cho xe đứng yên trên đường dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần sự có mặt của người lái xe.
Có hiệu quả phanh cao nghĩa là đảm bảo điều khiển theo ý muốn, quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;
Phanh êm dịu 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 mà vẫn đảm bảo được lực phanh yêu cầu;
Hiệu quả phanh ít thay đổi kể cả khi phanh liên tục nhiều lần;- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;
Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào;
Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;
1.4. Lựa chọn phương án thiết kế
Bảng thông số kỹ thuật xe tham khảo nhưu bảng 1.1.
1.4.1. Một số kết cấu phanh chọn thiết kế
1.4.1.1. Dẫn động phanh khí nén
Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và trung bình, đặc biệt lớn. Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của khí nén, lực của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà giảm được sức lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng.
* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:
Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi như hình 1.19
1.4.1.2. Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực
Dẫn động phanh bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đến các xi lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép má phanh vào trống\đĩa phanh.
Dẫn động bằng thủy lực có đặc điểm là độ nhạy cao, kết cấu đơn giản nhưng nếu không có cường hóa dẫn động lực người lái cần để điều khiển phanh lớn hơn so với dẫn động bằng khí nén. Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
- Dẫn động một dòng:
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao. Vì một lý do nào đó, bất kỳ một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh.
Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng.
- Dẫn động hai dòng (hình 1.10):
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe của 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").
1.4.2. Kết luận phương án thiết kế
Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp còn lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất).
Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén
Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn.
1.5. Giới thiệu về hệ thống phanh xe AERO TOWN
1.5.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe AERO TOWN
Sơ đồ dẫn động phanh xe AERO TOWN như hình 1.21.
Nguyên lý làm việc:
Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suất nhất định và được kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi được đưa tới các bình chứa khí nén.
Khi phanh, van bình chứa khí nén mở và khí nén từ bình chứa đến mở van ở các bầu phanh chính của các cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới ép piston màng trong bầu phanh chính đẩy pitong dầu trong bầu phanh chính và đưa dầu tới các xy lanh bánh xe và thực hiện quá trình phanh.
1.5.3. Bộ điều chỉnh áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xylanh của máy nén khí, nó có tác dụng giữ nguyên áp suất khí nén trong một giới hạn nhất định là trong khoảng (0,6 - 0,77Mpa). Áp suất này bảo đảm cho luồng khí nén từ các bình chứa vào các bầu phanh với tốc độ giới hạn không đổi và với lưu lượng trong một giây lớn nhất do vậy bảo đảm được thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh là ngắn nhất.
1.5.4. Van an toàn
Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng áp suất quá lớn trong trường hợp tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng. Van được bố trí ở bình chứa khí nén gần máy nén khí và được điều chỉnh áp suất bị hư hỏng. Van bố trí gần nén khí và được điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mở van khoảng 0,9 - 0,95Mpa. Van được điều chỉnh nhờ áp suất khí và được hãm lại nhờ lò xo
1.6. Xác định momen phanh cần thiết
Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết, trong quá trình trượt mô men phanh không tăng được nữa mà thậm chí còn có xu hướng giảm. Vì vậy, ta thường tính toán mô men phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng tối đa khả năng bám của bánh xe.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở các bánh xe thì mô men phanh cần thiết sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh ở mỗi bánh xe.
=> PPmax = Pφmax
=>m.jmax = G.φ = m.g.φ
=>jmax = g.φ = 9,81.0,6= 5,886≈ 6,0 m/s2
hg- chiều cao trọng tâm của ô tô, lấy hg= 1,3(m).
g- gia tốc trọng trường : g= 9, 81(m/s2).
G- trọng lượng ôtô khi đầy tải : G= 4650.9, 81= 45616(N).
G1- trọng lượng tĩnh trên cầu trước : G1=1850.9, 81=18148 (N).
G2- trọng lượng tĩnh trên cầu sau : G2=2800.9, 81=27468(N).
L- chiều dài cơ sở ô tô : L= 2800(mm) = 2,8(m).
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là: Mp1 = 2635 N.m
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là: Mp2 = 1357N.m
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE AERO TOWN
2.1. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh
2.1.1.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh
Đối với phanh guốc, momen phanh tại bánh xe đươc tạo bởi 2 guốc phanh.
Các thông số hình học của cơ cấu phanh gồm:
rt: bánh kính tang trống. β0: góc ôm của má phanh. a: tọa độ điểm đặt lực.
Ngoài ra để phục vụ tính toán người ta xây dựng hệ trục vuông góc X-X và Y-Y, trong đó trục Y-Y được lấy đi qua tâm O của cơ cấu phanh và tâm quay O1 của guốc phanh.
Các góc β1, β2 được tính từ trục Y-Y, nên: β0 = β2 - β1
2.1.2. Xác định góc δ, bán kính ρ và điểm đặt lưc r0 của lực R
Xét 1 phần tử nhỏ trên má phanh có vị trí được xác định bởi góc β và bị giới hạn bởi góc dβ. Lực tác dụng lên phần tử này được phân tích thành 2 thành phần: Hướng kính dN và tiếp tuyến dT.
N: Lực pháp tuyến tác dụng lên bề mặt tiếp xúc của má phanh.
T: Lực ma sát. dT = μdN với: μ là hệ số ma sát.
=> Chọn µ = 0,3
=> = 17,70
=> r0 = 43,74 (mm).
=> ta có kết quả như bảng.
2.1.3. Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ
* Các bước xây dựng họa đồ lực phanh:
Hai guốc phanh như nhau chịu tác dụng của các lực:
Lực tác dụng từ dẫn động phanh thông qua xilanh công tác P’, P’’. Do dẫn động thủy lực với 1 xilanh công tác chung cho cả 2 piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau P’=P’’=P. Lực P’, P’’ có phương ngang.
Lực tác dụng từ trống phanh vào má phanh (toàn bộ áp lực từ trống phanh vào má phanh được quy về lực giả định tương đương) R’, R’’.
Phản lực tâm quay của guốc phanh U’, U’’.
Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỷ lệ, vẽ các lực P.
Tính góc δ và bán kính ρ, từ đó xác định được điểm đặt của lực R.
2.2. Tính toán thiết kế dẫn động và điều khiển hệ thống phanh
2.2.1. Tính bền đường ống dẫn động phanh
Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn có khi lên tới 10 (MN/m2). Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.
Chọn loại đường ống làm bằng hợp kim đồng có [e]= 2600 N/cm2.
So sánh ta có: e < [e] . Vậy dẫn động đủ bền.
2.2.2. Tính lực ép lò xo của bộ tích luỹ năng lượng (Plx2)
Plx1 - Lực ép lò xo 1, theo kinh nghiệm lấy Plx1 = 140 N.
D3: Đường kính của bộ tích luỹ năng lượng, chọn theo xe tham khảo: D3 = 0,190 (m)
h1 – Hệ số tính đến độ nạp khí vào bầu phanh, h1 = 1.
h2 – Hệ số tính đến tổn hao do ma sát, h2 = 0,95
Pj - Áp suất khí nén, yêu cầu với Pj = 0,4 MN/m2 phải nén lại được lò xo tích năng khi nhả phanh.
DP – Lực ép lò xo từ vị trí đang làm việc trở về vị trí ban đầu.
Xét bất phương trình (*):
Ta có: Lực phanh do phanh tay sinh ra (PP) bằng 16% trọng lượng toàn bộ của xe (G): PP = 0,16.G
Vậy lực phanh sinh ra tại mỗi bánh xe (T) là (Khi sử dụng phanh tay thì chỉ có bốn bánh xe cầu sau được phanh): T = PP/4 = 0,04.G
Mô men sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh cầu giữa và cầu sau sẽ là: MP// = T.rbx = 0,04.G.rbx
Thay số vào ta có: MP// = 0,04.196200.0,496 = 3892,6Nm
Làm tương tự như tính toán P1// và P2// trong hoạ đồ lực phanh ta có:
P1// = 6513,84 N
P2// = 14793,48 N.
+ Xét cân bằng tại cơ cấu cam ép
Phương trình cân bằng lực:
Q2/.L.hT = (P1// + P2//).h/2
Xét bất phương trình (**) ta có:
Tính DP: DP = C.Dl
C - Độ cứng của lò xo.
Dl – Hành trình của ty đẩy bầu phanh.
Chọn theo xe tham khảo: Dl = 20 mm = 0,02 m.
Thay các giá trị vào bất phương trình (**) ta được: 6603 (N) < 10768 (N)
Như vậy: bất phương trình (**) được thoả mãn.
Kết luận: Lò xo của bộ tích luỹ năng lượng đã thiết kế đảm bảo các yêu cầu đề ra.
+ Số vòng toàn bộ của lò xo
Theo công thức kinh nghiệm: n = n0 + (1 – 2) vòng = 7 + 2 = 9 vòng.
+ Bước của lò xo (t)
Theo công thức: t = (0,15 – 0,3)Dlx
Lấy: t = 0,3.100 = 30 mm =0,03(m)
+ Chiều dài toàn bộ của lò xo (H)
Theo công thức kinh nghiệm: H = n.t = 9.0,03 = 0,27 (m.)
2.2.3. Tính toán dẫn động phần khí nén
* Máy nén khí:
* Bình chứa khí nén:
Bình chứa khí nén chế tạo bằng cách hàn thép lá, bên ngoài và bên trong có sơn để chống rỉ. Các bình chứa được đặt ở vị trí thấp nhất của hệ thống phanh để cho nước có thể ngưng tụ lại, nhờ có van đặt ở dưới đáy bình mà nước có thể ngưng thoát ra ngoài. Trên xe, hệ thống phanh chính có 2 bình chứa khí nén, mỗi bình chứa có thể tích là 35 lít. Dự trữ khí nén trong các bình đảm bảo phanh được 8 lần sau khi máy nén khí ngừng làm việc.
* Van phân phối khí:
Van phân phối dùng để đóng mở hệ thống phanh (cung cấp khí nén hoặc ngừng cung cấp) theo yêu cầu của người lái.
Van phân phối khí là bộ phận rất quan trọng của truyền động phanh bằng khí, nó đảm bảo độ nhậy của truyền động, cho áp suất không khí trong dẫn động tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên bàn đạp và quá trình phanh được tốt.
+ Tính toán van phân phối
Tính toán van phân phối khí phải bảo đảm nguyên tắc áp suất trong dẫn động tỷ lệ thuận với lực bàn đạp của người lái.
Điều kiện cân bằng của cơ cấu tùy động
Van và lò xo số 1 (không kể ma sát và các lò xo phụ) thể hiện như sau:
Q = C1.S
Lực của bàn đạp tỷ lệ thuận với dịch chuyển của bàn đạp, nghĩa là hiện tượng tùy động tiến hành theo chuyển dịch.
Bởi vì:
Q = Qbđ.ibđ = S.C1
Từ đây xét cơ cấu hồi vị của khoang trên ta có:
Q = Qbđ.ibđ ≤ Chv.S + Fv.ph
- Van bảo vệ 2 ngả
+ Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van bảo vệ 2 ngả.
Van bảo vệ 2 ngả có nhiệm vụ phân phối khí nén từ máy nén khí theo 2 mạch dẫn động tương ứng. Trong trường hợp một trong các mạch có hư hỏng thì các van có nhiệm vụ ngắt mạch hư hỏng ra khỏi hệ thống đảm bảo cho sự làm việc bình thường của mạch còn
+ Tính toán 1 số chi tiết trong van bảo vệ hai ngả.
Trong tính toán van bảo vệ thì dựa trên 2 trạng thái làm việc của van ta đi tính toán các pitong trung tâm và các lò xo của pitong đó.
Khi làm việc bình thường:
Ban đầu thì lò xo của van 1 chiều (3) có tác dụn đóng van 1 chiều lại lò xo này bị nén lại khi áp suất tác dụng trên bề mặt van tạo thành lực cân bằng với lực nén của lò xo.
Ta có phương trình cân bằng.
P.S = F1xc
Trong đó: P: áp suất để mở van P = 20N/cm2
S: diện tích của van.
Flxc: lực của lò xo con chọn Flxc = 40N
+ Xét lò xo của piston chặn.
Khi áp suất khí lớn hơn hay bằng 70N /cm 2 thì mở van 1 chiều ra và piston trung tâm dịch sang phải nhưng piston bị hạn chế bởi ụ hạn do đó mà lò xo của piston chặn bắt đầu làm việc ta lập lại được phương trình cân bằng sau.
P.S = Flxc
Trongđó: P = 70N/cm2
=> Flx = 70.2 = 140N
* Tính toán lò xo của piston trung tâm:
Chọn hệ số đường kính là C = D /d = 8; K = 1,2
Vậy ta chọn d = 3,1 mm.
Đường kính vòng lò xo từ C=D/d=8=>D=C.d=8.3,1=24,8mm =2,48 cm.
Đường kính vòng lò xo là D = 24,8mm
Số vòng toàn bộ của lò xo chịu nén. n = n0 + 2 = 5 + 2 = 7 vòng.
Bước của lò xo t = 0,2. D = 0,2 .246,8 = 4,96 mm
2.2.4. Tính toán dẫn động phần thủy lực
Nhiệm vụ của quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định các thông số cơ bản của nó: đường kính xi lanh công tác, đường kính xi lanh chính, tỉ số truyền dẫn động.
2.2.4.1. Đường kính xi lanh công tác
P - lực ép của xi lanh phanh lên guốc phanh, P = 62440 (N).
pi - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi= 10 (MPa);
=> thay số dduwwocj: d = 70 (mm).
2.2.4.2. Đường kính xi lanh chính
Kích thước của xi lanh chính, bầu khí và lực khí thể cần thiết đặt lên màng có thể được xác định trên cơ sở chọn trước một trong hai thông số.
Vậy lực khí thể cần thiết phải có để cung cấp cho hệ thống phanh là: Qht = 9640 (N)
2.2.5.Tính toán kiểm nghiệm
2.2.5.1.Kiểm nghiệm hiện tượng tự xiết
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 3.2.) 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).
Từ họa đồ ta có thể thấy ρ” – c.sinδ” >0 trong mọi trường hợp vì vậy:
c.cosδ” + μ (ρ” – sinδ”) >0
Vậy với guốc phanh sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.
Trên họa đồ lực phanh ta thấy rằng nếu đường kéo dài phương của R’ đi qua hoặc nằm dưới tâm quay của guốc phanh O1 thì sẽ xảy ra hiện tượng tự xiết. u = 0,740
Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết.
2.2.5.2.Áp suất lên bề mặt má phanh
Với cơ cấu phanh cầu trước
Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.
=> Vậy áp suất trên bề mặt cơ cấu phanh sau nằm trong giới hạn cho phép.
2.2.5.3. Công ma sát riêng
Ta có:
m: Khối lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải có m = G/g
v: Tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh v = 60km/h = 16,67 (m/s)
g: Gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2)
Vậy công ma sát riêng là: l = 6,31.106 (J.m2)
2.2.5.4.Kiểm tra nhiệt độ tang trống
Trong trường hợp phanh ngặt, thời gian phanh quá 150.
τ: Độ gia tăng nhiệt độ
G: Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải G = 45616 (N)
g: Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2
C: Nhiệt rung riêng của trống phanh làm bằng gang, C = 500 J/kg. độ
mt: Khối lượng trống phanh; mt = 4m0 = 4γV
γ: Khối lượng riêng của gang, γ = 7,2 g/cm3
Như vậy, các kích thước của má phanh cần được tính toán lựa chọn sao cho thỏa mãn tất cả các điều kiện trên: mt = 21,51 (Kg)
2.2.5.5..Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh:
Ta có:
V1 - Tốc độ bắt đầu phanh. V1= 30(km/h) =8,33(m/s)
V2 - Tốc độ kết thúc phanh. V2= 0.
=> mt >=74,4 (Kg)
Trên thực tế, xe buýt loại này có khối lượng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 80 kg. Do đó điều kiện bền nhiệt thoả mãn.
2.2.6. Tính bền guốc phanh
Áp lực từ tang trống tác dụng qua má phanh lên guốc phanh là rất phức tạp. Để đơn giản trong tính toán ta coi áp lực này phân bố đều trên toàn bộ diện tích guốc phanh tiếp xúc với má phanh.
Để tính bền guốc phanh ta cần xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh.Do đó ta phải vẽ biểu đồ nội lực của guốc phanh.
Như vậy: etk < [e] = 8,5.108 (N/m2)
Vậy guốc phanh đủ bền.
Chương 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH
3.1. Mục đích và yêu cầu của chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh dẫn động khí nén
3.1.1 Hiện tượng sai hỏng và nguyên nhân
3.1.1.1 Hiện tượng sai hỏng và nguyên nhân sai hỏng của dẫn động phanh khí nén
+) Khi phanh xe có tiếng kêu ồn khác thường
a. Hiện tượng
- Khi phanh xe có tiếng ồn khác thường ở cụm dẫn động phanh, đạp phanh càng mạnh tiếng ồn càng tăng.
b. Nguyên nhân
- Dẫn động phanh: bàn đạp phanh và ty đẩy cong, mòn lỏng các chốt xoay.
+) Phanh kém hiệu lực, bàn đạp phanh chạm sàn xe (phanh không ăn)
a. Hiện tượng
- Khi phanh xe không dừng theo yêu cầu của người lái và bàn đạp phanh chạm sàn, phanh không có hiệu lực.
b. Nguyên nhân
- Dẫn động phanh: áp suất khí nén thấp ( mòn xi lanh, pit tông, xéc măng và các van của máy nén khí, điều chỉnh sai áp suất của các van) hở hệ thống dẫn khí nén hoặc điều chỉnh sai hành trình tự do (quá lớn).
3.1.1.2 .Hiện tượng sai hỏng và nguyên nhân sai hỏng của cơ cấu phanh khí nén
+) Khi phanh xe có tiếng kêu ồn khác thường ở cơ cấu phanh
a. Hiện tượng
- Khi phanh xe có tiếng ồn khác thường ở cụm cơ cấu phanh, đạp phanh càng mạnh tiếng ồn càng tăng.
b. Nguyên nhân
- Cơ cấu phanh: má phanh mòn nhiều đến đinh tán, bề mặt má phanh chai cứng hoặc bị dính nước, đinh tán lỏng, chốt lắp guốc phanh mòn và thiếu dầu bôi trơn hoặc ổ bi moayơ mòn vỡ.
+) Khi phanh xe, xe bị kéo lệch về một bên
a. Hiện tượng
- Khi phanh xe bị kéo lệch về một bên hay bị lệch đuôi.
b. Nguyên nhân
- Áp suất lốp và độ mòn của hai bánh xe phải và trái không giống nhau.
- Má phanh dính dầu, mỡ, hoặc khe hở má phanh và tang trống của hai bánh xe trái và phải khác nhau.
3.2 Yêu cầu bảo dưỡng và sửa chữa
3.2.1 Kiểm tra bên ngoài các bộ phận dẫn động phanh
- Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt, chảy rỉ bên ngoài tổng van điều khiển, các đường ống dẫn khí nén, các bầu phanh bánh xe và xả nước.
- Kiểm tra tác dụng của bàn đạp phanh và áp suất khí nén, nếu bàn đạp không có tác dụng và áp suất không đủ quy định cần tiến hành sửa chữa kịp thời.
3.2.4. Kiểm tra khi vận hành
- Khi vận hành ô tô kiểm tra áp suất của khí nén và nghe tiếng kêu ồn khác thường ở cụm máy nén khí, nếu có tiếng ồn khác thường và áp suất không đủ quy định theo yêu cầu cần phaỉ kiểm tra và sửa chữa kịp thời.
3.2.5 Quy trình bảo dưỡng.
+) Chuẩn bị
a. Dụng cụ:
- Thiết bị kiểm tra áp lực phanh.
- Dụng cụ tháo lắp hệ thống phanh.
- Khay đựng dụng cụ, chi tiết.
b. Vật tư:
- Giẻ sạch. - Giấy nhám. - Nhiên liệu rửa, dầu mỡ bôi trơn và dầu phanh.
- Má phanh, đinh tán, các van khí nén, màng cao su, lò xo và các joăng đệm.
- Tài liệu phát tay về các quy trình và tra cứu các yêu cầu kỹ thuật sửa chữa hệ thống phanh.
- Bố trí nơi làm việc cho nhóm học viên đủ diện tích, ánh sáng và thông gió.
3.3. Quy trình sửa chữa
3.3.1. Bàn đạp phanh và ty đẩy
a. Hư hỏng và kiểm tra
- Hư hỏng chính của bàn đạp phanh và ty đẩy là: cong, nứt và mòn lỗ, chốt của ty đẩy
- Kiểm tra: dùng thước cặp đo độ mòn của lỗ, chốt so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài bàn đạp phanh và thanh đẩy.
b. Sửa chữa
- Bàn đạp phanh bị mòn lỗ, chốt xoay có thể hàn đắp gia công lại lỗ, bị cong, vênh tiến hành nắn hết cong, lò xo gãy phải thay thế.
3.3.4. Máy nén khí
a. Hư hỏng và kiểm tra
- Hư hỏng máy nén khí: nứt, mòn rỗ trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly và các van.
- Kiểm tra: Dùng thước cặp, pan me và đồng hồ so để đo độ mòn của trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, pu ly và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt, rỗ và so với tiêu chuẩn kỹ thuật.
b. Sửa chữa
- Hư hỏng máy nén khí: nứt, mòn rỗ trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly và các van.
- Sửa chữa các hư hỏng và bảo dưỡng các chi tiết của máy nén khí giống như sửa chữa các chi tiết trục khuỷu, vòng bi, xi lanh, pít tông, xéc măng, puly của động cơ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Hệ thống phanh ngày nay được dùng rộng trên các phương tiện giao thông, góp phàn tạo nên bước ngoặt mới cho ngành ôtô động cơ nhiệt.
Đây là loại hệ thống phanh được đưa vào sử dụng chủ yếu trong các dòng xe hiện đại. Với mục đích tăng độ tin cậy của xe khi làm việc tức là tăng độ an toàn khi sử dụng bằng cách điều khiển trợ lực phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực. Từ đó nâng cao hiệu quả phanh và đặc biệt tăng tính an toàn của xe khi đi trên đường.
Trong quá trình làm đồ án em đã cố gắng tham khảo các tài liệu liên quan, quan sát các mô hình thực tế và xin ý kiến thầy giáo hướng dẫn, với mong muốn sau khi kết thúc đồ án sẽ nắm vững thêm về cấu tạo, hoạt động cũng như các hư hỏng thường găp của cơ cấu phanh. Từ đó tìm hiểu thêm về xu hướng phát triển của cơ cấu phanh điện tử sau này.
Đến nay em đã đưa ra được cấu tạo và hoạt động cũng như tính toán thiết kế hệ thống phanh cũng như những hư hỏng thường gặp của cơ cấu trong quá trình hoạt động của ôtô. Xây dựng được quy trình kiểm tra, sửa chữa , tháo, lắp và cách khắc phục hư hỏng của các bộ phận trong cơ cấu phanh
Em hy vọng đồ án của mình sẽ là tài liệu hữu ích cho các em sinh viên thế hệ sau, các chú thợ sửa chữa và cho những ai đang dành niềm đam mê cho ngành Ô tô và muốn phát triển nó.
Cuối cùng em xin cảm ơn các thầy trong bộ môn ô tô, đặc biệt là thầy hướng dẫn cùng các bạn trong lớp đã giúp đỡ me hoàn thành đề tài Tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô lưu hành nội bộ của PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan (2009).
[2]. Hệ thống phanh AERO TOWN. Tài liệu đào tạo TEAM giai đoạn 2 tập 13.
[3]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và tập 2 của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ( 2007 )
[4]. Phanh Ô tô cơ sở khoa học và thành tựu mới của GS.TSKH.Nguyễn Hữu Cẩn (2004).
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"