MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.. 1
Chương 1. 6
GIỚI THIỆU Ô TÔ VẬN TẢI VÀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ VẬN TẢI ...6
1.1. Giới thiệu về ô tô vận tải 6
1.1.1. Công dụng của ô tô vận tải 6
1.1.2. Cấu tạo chung và phân loại 7
1.2. Giới thiệu về hệ thống phanh trên ô tô tải 10
1.2.1. Công dụng. 10
1.2.2. Phân loại hệ thống phanh trên xe tải 10
1.3. Thông số một số loại phanh trên các loại ô tô tải phổ biến. 11
Chương 2. 13
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ TẢI ...13
2.1. Yêu cầu của hệ thống phanh. 13
2.2. Phân tích kết cấu hệ thống dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén. 14
2.2.1. Cấu tạo chung. 14
2.3.2 Nguyên lý làm việc. 15
2.2.3. Ưu, nhược điểm của hệ thống dẫn động phanh khí nén loại hai đường dẫn 16
2.3. Phân tích kết cấu một số cụm của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén. 16
2.3.1. Máy nén khí 16
2.3.2. Van điều chỉnh áp suất 18
2.3.3. Van bảo vệ 3 ngả. 20
2.3.4. Van phanh hai tầng. 22
2.3.5. Điều hoà lực phanh. 25
2.3.6. Van phanh tay. 29
2.3.7. Van gia tốc. 32
2.3.9. Bầu phanh cùng với bộ tĩch trữ năng lượng. 33
2.3.10. Van hạn chế áp suất 36
2.4. Phân tích kết cấu của cơ cấu phanh. 38
2.4.1. Cấu tạo. 39
2.4.2. Nguyên lý hoạt động. 41
2.4.3. Ưu, nhược điểm của cơ cấu phanh. 41
2.5. Hệ thống chống bó cứng phanh trên ô tô vận tải 42
2.5.1. Công dụng. 42
2.5.2. Cấu tạo chung. 42
2.5.3. Nguyên lý làm việc cơ bản. 43
2.5.4. Module điều khiển áp lực phanh. 44
Chương 3. 49
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH.. 49
3.1. Sơ đồ tính toán và các số liệu ban đầu. 49
3.2. Tính toán xác định công ma sát riêng. 50
3.3. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh. 51
3.4. Tính toán xác định tỷ số khối lượng toàn bộ ô tô trên tổng diện tích ma sát má phanh 51
3.5. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh. 52
Chương 4. 54
HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH.. 54
4.1. Những chú ý trong quá trình khai thác, sử dụng. 54
4.2. Bảo dưỡng. 55
4.2.1. Bảo dưỡng kỹ thuật thường xuyên. 55
4.2.2. Bảo dưỡng cấp 1. 56
4.2.3. Bảo dưỡng cấp 2. 57
4.2.4. Bảo dưỡng 3. 60
4.3. Sửa chữa. 63
4.3.1. Sửa chữa cơ cấu phanh. 63
4.3.2. Sửa chữa dẫn động phanh. 64
4.4. Những hỏng hóc thường gặp và cách khắc phục. 66
TỔNG KẾT. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 73
LỜI MỞ ĐẦU
Ô tô ra đời từ cách đây gần hai thế kỷ và ngày càng trở nên thiết yếu trong cuộc sống của con người. Theo báo cáo từ Hiệp hội Các nhà sản xuất ô tô của Mỹ thì hiện nay trên thế giới đang có hơn 1 tỷ xe ô tô đang lăn bánh và con số này đang ngày càng tăng lên. Xu hướng tăng này được thể hiện rõ nhất ở các quốc gia đang phát triển thuộc khu vực Châu Á như Trung Quốc, Việt Nam,...
Tại Việt Nam, theo ước tính có khoảng hơn 7 triêu ô tô các loại đang lưu hành trên các cung đường ở nước ta, và mỗi năm, số lượng ô tô lại tăng thêm 10%. Không những vậy, chủng loại ô tô ở Việt Nam cũng rất đa dạng, mỗi năm lại có thêm sự xuất hiện của các hãng xe mới từ trong và ngoài nước, điển hình nhất là sự ra mắt của Công ty Vinfast trong năm 2017 đã đánh dấu một kỷ nguyên mới trong ngành sản xuất ô tô trong nước khi chúng ta lần đầu tiên có mẫu ô tô được trình diễn trong Triển lãm ô tô quốc tế và được giới chuyên môn đánh giá cao.
Đóng góp một vai trò không nhỏ trong sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô ở Việt Nam cũng như sự phát triển kinh tế của đất nước là ô tô vận tải. Ô tô vận tải là phương tiện dùng để chuyên chở hàng hóa phục vụ cho nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng, giao thương giữa các vùng, miền trong và ngoài nước. Có thể nói, ô tô vận tải chính là xương sống của ngành vận tải đường bộ không chỉ ở nước ta mà toàn thế giới nói chung.
Hệ thống phanh trên ô tô vận tải là một trong số các hệ thống an toàn ở trên ô tô. Nó có công dụng giữ ô tô đứng yên, giảm vận tốc của ô tô theo ý muốn của người lái. Nhờ có hệ thống này mà vận tốc trung bình của ô tô được cải thiện, năng suất vận chuyển được nâng cao, đặc biệt là khi nó được kết hợp cùng với một số hệ thống bộ trợ khác như hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), hệ thống cân bằng lực phanh (EBD),...
Vì tầm quan trọng của hệ thống phanh mà việc khai thác hệ thống phanh rất cần thiết, đặc biệt là khi sử dụng ô tô ở Việt Nam. Với địa hình đồi núi và khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm nên yêu cầu về khai thác, sử dụng hệ thống phanh có những yêu cầu đặc biệt. Không những vậy, việc khai thác hệ thống phanh chưa được quan tâm đúng mức, quá trình bảo dưỡng, sửa chữa còn chưa sát với tài liệu hướng dẫn khiến cho hiệu quả khai thác giảm. Đặc biệt là đối với ô tô vận tải, khi di chuyển ở địa hình đèo núi, nếu việc vận hành, bảo dưỡng sai sẽ dẫn đến những tai nạn đáng tiếc.
Xuất phát từ những yêu cầu trên đây, đồ án tốt nghiệp “Khai thác hệ thống phanh trên ô tô vận tải” là cần thiết, nhằm tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân tích kết cấu của hệ thống phanh trên ô tô vận tải. Từ đó đưa ra được những chú ý trong sử dụng, hướng dẫn khai thác, bảo dưỡng hệ thống phanh trên ô tô vận tải theo các tiêu chuẩn của nhà sản xuất cũng như phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam.
Để thực hiện mục đích trên, ngoài mở đầu và kết luận, thuyết minh của đồ án gồm có bốn chương. Trong đó, chương một tập trung giới thiệu về ô tô vận tải và hệ thống phanh trên ô tô vận tải; chương hai đi sâu vào phân tích kết cấu của hệ thống phanh trên ô tô vận tải; phần tính toán kiểm nghiệm một số yếu tố của hệ thống phanh được trình bày trong chương ba, và cuối cùng là chương bốn với nội dung chính là hướng dẫn khai thác hệ thống phanh.
…., ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
……...……..
Chương 1.
GIỚI THIỆU Ô TÔ VẬN TẢI VÀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ VẬN TẢI
Chương này sẽ trình bày về công dụng, phân loại xe vận tải, một số mẫu xe điển hình của mỗi loại ô tô vận tải. Đồng thời, cũng giới thiệu sơ qua về các hệ thống phanh thường gặp trên ô tô vận tải.
1.1. Giới thiệu về ô tô vận tải
1.1.1. Công dụng của ô tô vận tải
Ô tô là phương tiện vận tải đường bộ chủ yếu. Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng. Do vậy, trên toàn thế giới ô tô hiện đang được sử dụng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng.
Vận tải ô tô có ưu thế hơn hẳn các phương thức vận tải khác, đó là vận chuyển một cách triệt để, có thể vận chuyển “từ cửa đến cửa, từ kho đến kho” cho nên thông thường, vận tải ô tô là phương thức tiếp chuyển cho các hình thức vận tải khác.
1.1.2. Cấu tạo chung và phân loại
1.1.2.1. Cấu tạo chung
Ô tô là phương tiện vận tải đường bộ có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng. Ô tô gồm năm phần chính: động cơ, khung gầm, hệ thống điện, vỏ xe và các thiết bị phụ trợ khác.
1.1.2.2. Phân loại
Tiêu chuẩn phân loại được thực hiện theo nhiều mục đích khác nhau: theo công dụng, theo khối lượng toàn bộ, theo kết cấu, theo công suất động cơ, theo công thức bánh xe,...nhưng có thể phân loại ô tô vận tải theo một số tiêu chí sau: công dụng, khối lượng toàn bộ, đặc điểm kỹ thuật.
1.1.2.2.a. Phân loại theo công dụng
Đối với ô tô tải, theo công dụng, có các loại xe tải sau
Ô tô vận tải có công dụng chung: Ô tô có thùng chứa hàng (Hình 1.1).
Ô tô tải tự đổ: có thùng tự đổ (Hình 1.3).
1.1.2.2.b. Phân loại theo khối lượng toàn bộ
Xe tải được xếp vào loại N, bao gồm:
Loại N1: Khối lượng toàn bộ ≤3,5 tấn.
Loại N2: Khối lượng toàn bộ >3,5 tấn đến ≤12 tấn.
Loại N3: Khối lượng toàn bộ >12 tấn.
1.1.2.2.c. Phân loại theo đặc điểm kỹ thuật
Xe tải được phân loại dựa theo khối lượng tải có ích:
Loại rất nhỏ: tải trọng chở hàng 0,3÷ 1 tấn;
Loại nhỏ: tải trọng chở hàng 1÷ 3 tấn;
Loại trung bình: tải trọng chở hàng từ 3÷5 tấn;
1.2. Giới thiệu về hệ thống phanh trên ô tô tải
1.2.1. Công dụng
Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô với công dụng: giảm dần tốc độ của ô tô hoặc dừng hẳn ô tô khi đang chuyển động; giữ ô tô đứng yên trên đường trong thời gian dài mà không cần sự có mặt của lái xe.
1.2.2. Phân loại hệ thống phanh trên xe tải
Trên ô tô hiện nay được trang bị một số hệ thống phanh có các công dụng khác nhau.
Hệ thống phanh công tác dùng để giảm vận tốc chuyển động của ô tô đến khi dừng hẳn hoàn toàn. Hệ thống phanh công tác có hiệu quả nhất trong các hệ thống phanh và nó thường được sử dụng để phanh thường xuyên và phanh cấp tốc ô tô. Hệ thống phanh công tác thường được gọi là hệ thống phanh chân vì điều khiển tác dụng phanh bằng chân người lái.
Phân loại theo đặc điểm kết cấu dẫn động phanh có 4 loại:
Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực;
Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén;
Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén;
Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực.
1.3. Thông số một số loại phanh trên các loại ô tô tải phổ biến
Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều hãng xe tải với các dòng sản phẩm khác nhau nhưng nhìn chung, hệ thống phanh của chúng không có nhiều khác biệt quá lớn với nhau. Thông số về một số loại xe cùng hệ thống phanh của chúng được trình bày trong bảng 1.1
Chương 2.
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ TẢI
Ở chương 1, đồ án đã giới thiệu công dụng, phân loại ô tô tải cũng như công dụng, phân loại hệ thống phanh trên ô tô vận tải và lựa chọn hệ thống phanh dẫn động điều khiển bằng khí nén hai dòng độc lập có tích hợp hệ thống chống bó cứng phanh ABS. Ở chương 2 này, đồ án sẽ đi sâu phân tích kết cấu của hệ thống phanh dẫn động điều khiển bằng khí nén có tích hợp ABS trên các ô tô vận tải hiện đại.
2.1. Yêu cầu của hệ thống phanh
Hệ thống phanh có ảnh hưởng đến an toàn chuyển động của ô tô, vì vậy nó có các yêu cầu sau đây:
- Quãng đường phanh ngắn nhất hoặc gia tốc phanh lớn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;
- Hiệu quả phanh ít thay đổi kể cả phanh liên tục nhiều lần;
- Quá trình phanh phải êm dịu, sự thay đổi gia tốc phanh phải đều đặn nhằm đáp ứng tính điều khiển, tính ổn định của ô tô trong mọi trạng thái hoạt động;
- Hệ thống phanh dừng phải đảm bảo giữ xe đầy tải trong thời gian dài trên dốc không nhỏ hơn 16%; Đối với đoàn xe bảo đảm trên dốc không nhỏ hơn 8%.
2.2. Phân tích kết cấu hệ thống dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén
2.2.1. Cấu tạo chung
Dẫn động phanh khí nén được sử dụng trên các ô tô vận tải loại trung bình, loại lớn, đặc biệt lớn và đoàn xe.
Ở dẫn động phanh khí nén để dẫn động các cơ cấu phanh, người ta sử dụng nguồn năng lượng của khí nén, lái xe chỉ cần sinh lực để điều khiển van phanh. Điều này cho phép giảm nhẹ sức lao động của lái xe và có thể tạo ra lực phanh lớn mà không cần lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn.
2.3.2 Nguyên lý làm việc
Hệ thống dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén có hai trạng thái làm việc làm trạng thái khi không phanh và trạng thái khi phanh.
- Khi không phanh:
Khi người lái không tác động vào bàn đạp phanh. Máy nén khí cung cấp khí nén cho bình chứa. Do tác động của lò xo hồi vị trong hệ thống dẫn động mà các chi tiết ở trạng thái ban đầu. Van phanh (2) đóng đường cấp khí nén cho bầu phanh, mở thông đường nối ra khí trời với bầu phanh (4), (5).
- Khi đạp phanh:
Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh. Lúc này, máy nén khí vẫn tiếp tục cung cấp khí nén cho bình chứa. Đồng thời, do có tác động từ người lái nên làm cho piston trong van phanh (2) dịch chuyển, đường nối ra khí quyển bị đòng lại, cùng lúc đó thì đường nối thông giữa bầu phanh với bình chứa khí nén được mở. Khí nén từ bình khí nén, qua van phanh (2), van an toàn,... đi đến bầu phanh (4), (5) đẩy cần đẩy di chuyển.
2.2.3. Ưu, nhược điểm của hệ thống dẫn động phanh khí nén loại hai đường dẫn
Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén là kết cấu đơn giản, tạo được lực phanh lớn, điều khiển hệ thống phanh khí nén nhẹ nhàng hơn, ngoài ra sử dụng được nguồn khí nén trên xe vào mục đích khác như bơm lốp, đóng và mở cửa xe,...
2.3. Phân tích kết cấu một số cụm của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
2.3.1. Máy nén khí
Máy nén khí bảo đảm nạp khí nén cho các bình chứa khí nén. Trên ô tô thường sử dụng máy nén khí một cấp hai xy lanh với năng suất đến 250 lít/phút ở vòng quay 1250 vòng/phút. Năng suất của máy nén khí được chọn trên cơ sở tính toán tổn hao khí nén khi phanh, mặt khác cũng tính đến nhu cầu bơm lốp xe và nhu cầu cho dẫn động các cụm khác.
Thân của máy nén khí 19 và nắp xy lanh 17 được đúc từ gang xám. Mỗi piston 16 có 3 vòng găng: 2 vòng găng khí 15 và một vòng găng dầu 13. Piston 16 được nối với thanh truyền 11 bằng chốt 14. Chốt này được hạn chế di chuyển dọc trục bằng các vòng hãm. Thanh truyền 11 được lắp với trục khuỷu 7 nhờ các bạc lót 10 và các nắp rời.
2.3.2. Van điều chỉnh áp suất
a. Công dụng:
Van điều áp có tác dụng duy trì áp suất của khí nén ở một giá trị xác định. Khi áp suất trong hệ thống vượt quá giới hạn này van điều áp sẽ hoạt động và có tác dụng phản hồi để lúc đó máy nén khí làm việc ở chế độ không tải.
b. Kết cấu:
Kết cấu van điều chỉnh áp suất được thể hiện như hình 2.4.
c. Nguyên lý làm việc:
Van điều chỉnh áp suất có hai trạng thái làm việc: khi áp suất khí nén nằm trong khoảng 6,2 ÷ 7,5 kG/cm2 và khí áp suất khí nén lớn hơn 7,5 kG/cm2.
- Khi áp suất khí nén nằm trong khoảng 6,2 ÷ 7,5 kG/cm2
Không khí từ đường ống IV qua phin lọc số 2 đi vào không gian bên trong ống 12 đi vào chi tiết số 10 đẩy van 11 mở ra không khí được nối thông với đường ống số II và đi vào bình chứa khí nén, đồng thời trong quá trính này không khí cũng được đi qua rãnh 9 lằm dưới piston số 8 mà piston số 8 được nén bởi lò xo cân bằng số 5 lúc này van xả số 4 được nối thông với khoang B lằm trên piston số 14 nối thông khoang A với khí trời qua cửa số I còn van nạp số 13 thì đóng lại dưới tác dụng của lò xo dưới tác dụng của các lò xo và đĩa lò xo 15 đẩy đóng van 1. Ơ tạng thái này khí nén được nạp vào trong bình khí.
2.3.3. Van bảo vệ 3 ngả
a. Công dụng:
Van bảo vệ 3 ngả dùng để phân phối khí nén từ máy nén khí ra 3 đường độc lập: Hai đường dẫn động chính (cho phanh các bánh xe trước và phanh các bánh xe ở hai cầu sau của hệ thống phanh công tác) và một đường dẫn động dùng cho hệ thống phanh bổ trợ.
c. Nguyên lý làm việc:
Van bảo vệ ba ngả có ba trạng thái làm việc, bao gồm: trạng thái áp suất đạt 0,52 MPa, trạng thái áp suất thấp hơn 0,52 MPa, trạng thái hư hỏng mạch dẫn động.
- Trạng thái áp suất đạt 0,52 MPa:
Khí nén đi từ máy nén khí qua cửa của thân đi vào khoang a và khoang b dưới van (3) và van (6). Khi áp suất trong các khoang này đạt đến 0,52 MPa thì các van này thắng được lực của lò xo cân bằng (4) sẽ được mở ra.
- Trạng thái áp suất dưới 0,52 MPa:
Khi các mạch dẫn động làm việc bình thường, các màng (5) bị uốn cong dưới tác dụng của áp suất khí nén ở các khoang a, b, d ở dưới các van và ở trong các bình chứa. Vì vậy van (3), (6), (8) được mở ra ngay cả khi áp suất trong các khoang a, b, d thấp hơn như đã chỉ ra.
Khi áp suất của khí nén ở đầu vào của thân đạt giá trị cao hơn so với mức quy định thì van của mạch hư hỏng sẽ được mở ra, lượng khí thừa sẽ thoát ra ngoài khí quyển, có nghĩa là trong các mạch không hư hỏng áp suất khí nén được giữ ở áp suất để mở van của các mạch hư hỏng (0,51 – 0,52 MPa) . Trong trường hợp hư hỏng mạch từ máy nén khí tới van, dưới tác dụng của các lò xo (4) các van (3), (6), (8) được đóng lại, áp suất khí nén trong các mạch dẫn động được đảm bảo.
2.3.4. Van phanh hai tầng
a. Công dụng:
Van phanh hai tầng dùng để điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh công tác của ô tô khi dùng dẫn động riêng phanh cầu trước và phanh cầu sau.
c. Nguyên lý làm việc:
Trạng thái làm việc của van phanh hai tầng gồm ba trạng thái: trạng thái phanh có hai trạng thái nhỏ: trạng thái phanh cấp tốc, trạng thái phanh tùy động; trạng thái không phanh và trạng thái một trong hai đường dẫn bị hư hỏng.
- Trạng thái đạp phanh
Khi đạp lên bàn đạp phanh, lực tác dụng sẽ được truyền đến van phanh và đến cần đẩy (6), phần tử đàn hồi (4) đến piston (3). Piston (3) chuyển dịch xuống dưới, ép lò xo (8) và đóng cửa xả khi nó tiếp xúc với van (2) để ngăn cách cửa II với khí quyển, và sau đó mở van (2). Khí nén được cung cấp đến cửa III qua van (2) mở đi đến cửa II và tiếp tục đi đến bầu phanh của các bánh xe sau.
- Trạng thái giữ phanh
Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh, quá trình tác động cũng giống như phanh cấp tốc nhưng khi áp lực khí nén và lực đàn hồi của lò xo (8) cân bằng với lực bàn đạp phanh thì piston (3) dừng lại, áp suất tại cửa II được xác lập tương ứng với lực đạp của người lái.
- Trạng thái không phanh
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, cần (5) dưới tác dụng của phần tử đàn hồi (4) được trở về vị trí ban đầu. Piston bậc (3) chuyển dịch lên trên do lực ép của lò xo (8), van (2) đóng lại, đường khí nén dẫn từ bình chứa đến cửa II bị ngừng lại. Khi piston (3) tiếp tục chuyển dịch lên phía trên, cửa xả được mở ra và nối thông cửa II với khí quyển qua cửa (13), áp suất ở cửa II, trong khoang a của không gian trên piston tăng tốc (1) giảm đi.
2.3.5. Điều hoà lực phanh
a. Công dụng:
Bộ tự động điều hoà lực phanh dùng để tự động thay đổi áp suất khí nén trong các bầu phanh các bánh xe hai cầu sau tuỳ thuộc vào tải trọng tác dụng lên các bầu khi phanh. Nhờ vậy tăng được khả năng sử dụng bám của bánh xe với đường, cho phép bảo đảm ổn định chuyển động của ôtô khi phanh.
c. Nguyên lý làm việc:
Bộ điều hòa lực phanh có 3 trạng thái hoạt động, bao gồm: trạng thái khí không phanh, trạng thái khi phanh với tải lớn nhất, trạng thái khi phanh với tải nhỏ nhất.
- Trạng thái khi phanh với tải nhỏ nhất
Ở vị trí ban đầu, van 1 dưới tác dụng của lò xo ép đế trong piston 2. Cửa I được ngăn cách với cửa II và nối thông với khí quyển qua tầng trên của van phanh. Các bầu phanh của các bánh xe sau thông với cửa II, cần đẩy rỗng 4 và cửa III được thông với khí quyển.
Diện tích công tác của màng 6 tác dụng lên piston 2 từ phía dưới trở thành lớn nhất. Trong trường hợp này, tỷ số diện tích công tác từ phía trên và dưới của piston 2, hiệu số của áp suất khí nén ở cửa I và ở cửa II là lớn nhất. Nói cách khác là để cân bằng lực tác dụng lên piston 2 từ phía trên và từ phía dưới khi van 1 ép vào đế trong piston 2 và khí nén sẽ ngừng cung cấp từ cửa I sang cửa II, áp suất ở cửa II (trong các bầu phanh) cần phải có giá trị nhỏ hơn rất nhiều so với cửa I. Trong thực tế khi không tải, thì áp suất ở cửa II nhỏ hơn áp suất ở cửa I gấp 3 lần.
- Trạng thái không phanh
Khi nhả phanh, áp suất ở cửa I giảm xuống. Khí nén qua màng 6 tác dụng vào piston 2 từ phía dưới làm piston 2 chuyển dịch lên trên, van 1 được ép vào đế trong piston 2 để đóng cửa nạp. Khi piston 2 tiếp tục chuyển dịch lên trên,van tách khỏi để của cần đẩy, khí nén từ các bầu phanh qua cửa II, cần đẩy rỗng 4 và qua cửa III, thoát ra khí quyển.
2.3.6. Van phanh tay
Van phanh tay dùng để điều khiển bộ tích trữ năng lượng lò xo của dẫn động phanh và phanh dự trữ. Theo nguyên lý làm việc thì van phanh tay thuộc loại van tác dụng ngược - nó điều khiển các cơ cấu khí nén làm việc khi xả khí nén.
2.3.7. Van gia tốc
Van gia tốc có tác dụng làm giảm thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh dừng và phanh dự trữ nhờ việc rút ngắn đường nạp khí nén vào bình tích trữ năng lượng lò xo và đường xả khí từ chúng ra khí quyển.
Van gia tốc có hai trạng thái làm việc, bao gồm: trạng thái không phanh và trạng thái phanh.
Khí nén được đưa tứ bình khí nén tới cửa III, cửa IV nối thông với van phanh tay, cửa I thông với các khoang xi lanh của bình tích trữ năng lượng, cửa
II thông với khí quyển.
- Trạng thái không phanh
Ở vị trí ban đầu (khi không phanh- hình 2.10b), piston 3 ở vị trí dưới, van xả 1 được đóng lại, van nạp 4 được mở ra, bởi diện tích phần trên của piston 3 lớn hơn ở dưới và áp suất ở khoang A và ở buồng 2 là như nhau. Cửa I được ngăn cách với cửa khí quyển II và các piston của bình tích trữ năng lượng đều chịu áp lực của khí nén.
- Trạng thái phanh
Khi phanh bằng hệ thống phanh dừng hoặc hệ thống phanh dự trữ (hình 2.10c), khí nén từ buồng 2 qua cửa khí quyển của van phanh tay thoát ra ngoài. Do áp suất ở khoang 2 giảm xuống, piston 3 chuyển dịch lên trên, van xả 1 được mở ra, van nạp 5 dưới tác dụng của của lò xo sẽ đóng lại.
2.3.10. Van hạn chế áp suất
a. Công dụng:
Dùng để giảm áp suất khí nén trong các bầu phanh của các bánh xe cầu trước khi phanh với cường độ nhỏ, với mục đích cải thiện tính ổn định và tính dẫn hướng.
b. Kết cấu:
Van hạn chế gồm có thân 8, nắp 10. Trong thân và nắp có piston lớn 2 và piston nhỏ 3, trục van 5 với van xả (phía dưới) 6 và van nạp (phía trên) 4 và lò xo piston. Cửa I được thông với các bầu phanh bánh xe cầu trước, cửa II của van 4 được nối thông với tầng dưới của van phanh, cửa III được nối thông với khí quyển.
c. Nguyên lý làm việc:
Van hạn chế áp suất có hai trạng thái, bao gồm trạng thái không phanh và trạng thái phanh.
Ở vị trí ban đầu (khi không phanh), cửa II được thông với khí quyển qua lỗ trên của van phanh. Piston lớn 2 dưới tác dụng của lò xo 1 sẽ ở vị trí trên. Các bầu phanh của các bánh xe được nối thông với cửa I và cửa III của van. Áp suất ở các khoang trên piston nhỏ và dưới chúng là như nhau và bằng áp suất khí quyển, khi này piston nhỏ ở vị trí cân bằng.
2.4. Phân tích kết cấu của cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mô men phanh cần thiết để thực hiện quá trình phanh xe và giữ ổn định về hiệu quả phanh trong quá trình sử dụng. Các cơ cấu phanh có thể thực hiện giảm tốc độ của ô tô bằng các phương pháp khác nhau: Ma sát, thủy lực, điện từ và ở ngoài bánh xe.
2.4.1. Cấu tạo
Cấu tạo chung của cơ cấu phanh tang trống chốt tựa cùng phía, khoảng dịch chuyển của các guốc là như nhau gồm có phần quay (tang trống), phần tử phanh (guốc phanh), phần tử ép (cam phanh), phần tử điều chỉnh (cam lệch tâm, chốt lệch tâm), và phần tử làm mát. Hình dáng cấu tạo của cơ cấu phanh được thể hiện trên hình 2.13.
2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Cơ cấu phanh tang trống, chốt tựa cùng phía, khoảng dịch chuyển các guốc là như nhau có 2 trạng thái làm việc bao gồm trạng thái khi không phanh và trạng thái khi phanh.
- Khi phanh:
Khi người lái đạp phanh, hệ thống dẫn động điều khiển chuyển sang trạng thái làm việc, lực tác động của người lái được truyền và biến đổi thành mô men xoay cam phanh thông qua hệ thống dẫn động điều khiển. Cam phanh khi có tác động của mô men xoay từ người lái sẽ xoay đi một góc tương ứng, đẩy các guốc phanh ép sát vào tang phanh.
- Khi không phanh:
Khi người lái không tác động lên bàn đạp phanh, nhờ tác dụng của các lò xo hồi vị đưa các chi tiết về trạng thái ban đầu. Hệ thống dẫn động điều khiển phanh trở về trạng thái không đạp phanh, do vậy, cam xoay trở về trạng thái ban đầu. Lực kéo do lò xo hồi vị sinh ra làm guốc phanh tách khỏi tang phanh và trở lại vị trí ban đầu.
2.4.3. Ưu, nhược điểm của cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh tang trống chốt tựa cùng phía, chuyển dịch hai guốc là như nhau, sử dụng cam biên dạng Ác-si-mét có các ưu điểm như:
- Kết cấu đơn giản;
- Độ bền lớn;
- Độ tin cậy cao;
- Chất lượng phanh ổn định;
- Cơ cấu phanh được cân bằng;
2.5. Hệ thống chống bó cứng phanh trên ô tô vận tải
2.5.1. Công dụng
Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS) được sử dụng để duy trì khả năng chống bó cứng bánh xe trong các trạng thái phanh ngặt với các mục đích sau đây:
- Duy trì độ trượt của bánh xe khi phanh trong vùng từ 10 ÷ 30% (độ trượt tối ưu) để đản bảo trị số bám của bánh xe với đường là cao nhất để rút ngắn quãng đường phanh, đặc biệt khi chuyển động trên đường tốt với vận tốc cao.
- Giữ ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh trên đường vòng, hay trên đường có trạng thái khác nhau.
2.5.2. Cấu tạo chung
Hệ thống phanh ABS được bố trí cho dẫn động phanh khí nén được thể hiện trong hình 2.26 với các phần tử cơ bản như sau.
Cảm biến vận tốc góc bánh xe có tác dụng xác định vận tốc góc bánh xe, tín hiệu của bộ cảm biến được đưa về bộ điều khiển điện tử.
Bộ điều khiển điện tử làm việc như một máy tính nhỏ theo chương trình định sẵn. Tín hiệu điều khiển van điện từ phụ thuộc vào tín hiệu của cảm biến và chương trình vi xử lý, xác định chế độ làm việc của bánh xe.
2.5.4. Module điều khiển áp lực phanh
Module điều khiển áp lực phanh là cơ cấu chấp hành của hệ thống ABS, nó thực hiện quá trình đóng, mở các van khí để tăng, giảm, giữ áp suất khí nén trong bầu phanh, nhờ đó thực hiện quá trình nhả phanh, phanh bánh xe.
Trạng thái giữ áp
Sau khi vận tốc trượt của bánh xe đạt ngưỡng trượt cho phép, module bước vào trạng thái giữ áp. Khi đó, ECU ngắt nguồn điện của cả hai cuộn dây điều khiển van nạp và xả ở tầng điều khiển của module. Khi bị ngắt mạch, do không có lực từ tác dụng nến các thân van nạp và van xả chịu tác dụng của lò xo hồi vị, đưa về trạng thái đọng. Khi này, khí nén không được cung cấp đến buồng tạo áp, đồng thời, lượng khí nén trong khoang lúc này bị giữ lại.
Trạng thái giảm áp
Sơ đồ nguyên lý trạng thái giảm áp được thể hiện trên hình 2.30.
Khi vận tốc giảm vượt quá ngưỡng trượt cho phép và bắt đầu sinh ra hiện tượng trượt lết thì thông qua tín hiệu từ cảm biến vận tốc ở bánh xe, ECU cấp điện đến cuộn dây của van xả ở tầng điều khiển của module. Khi này, lực hút do cuộn dây sinh ra thắng được lực đẩy của lò xo hồi vị nên van xả được mở, khí trong buồng tạo áp theo van xả, xả ra ngoài không khí. Do sự giảm áp của buồng tạo áp nên trên bề mặt piston áp lực giảm dần, lực đẩy của lò xo hồi vị thắng áp lực nên đẩy piston lên phía trên.
Chương 3.
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH
Sau khi phân tích kết cấu của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén có ABS ở chương hai, chương 3 tiến hành tính toán, kiểm nghiệm một số chi tiết của hệ thống phanh dẫn động, điều khiển bằng khí nén.
3.1. Sơ đồ tính toán và các số liệu ban đầu
Việc tính toán phải dựa trên một ô tô vận tải cụ thể, ở đây đồ án lựa chọn ô tô vận tải Kamaz- 5360 để làm thông số tính toán ban đầu. Các số liệu ban đầu của hệ thống phanh trên ô tô được thể hiện trong bảng 3.1.
Tương ứng với bảng thông số là sơ đồ tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kamaz-5360 (Hình 3.1).
3.2. Tính toán xác định công ma sát riêng
Công ma sát riêng được xác định trên cơ sở các má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô khi phanh ô tô ở vận tốc ban đầu v0
Thay số vào công thức được: lms=6890,37 [KNm/m2]
So sánh với giá trị cho phép ta thấy công ma sát riêng đạt giá trị cho phép.
3.3. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh
Giả thiết áp suất trên bề mặt má phanh phân bố đều, giá trị áp suất trên bề mặt ma sát.
+ Đối với cơ cấu phanh trước
Sau khi thay số vào công thức trên, kết quả được đưa ra : pt=0,088 (MN/m2)
+ Đối với cơ cấu phanh sau
Tương tự như trên được kết quả: ps=0,077(MN/m2)
So sánh với giá trị cho phép: [p]=2(MN/m2), áp suất trên bề mặt má phanh đạt giá trị yêu cầu.
3.5. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh
Trong quá trình phanh, động năng của ô tô sẽ chuyển thành nhiệt năng ở trong tang phanh và các chi tiết khác. Một phần nhiệt thoát ra môi trường không khí. Phương trình cân bằng nhiệt khi phanh do lực Pp gây lên sau quãng đường phanh dS và thời gian phanh dt.
Ta có:
g - gia tốc trọng trường (m/s2), g = 9,81 (m/s2);
Ga - trọng lượng ô tô khi đầy tải (kg), G = 18000 (kg);
v1, v2 - vận tốc ban đầu và vận tốc cuối quá trình phanh (m/s);
Gt - khối lượng của tang phanh và các chi tiết của tang phanh liên quan tới khôí lượng tang phanh (kg), Gt = 110 (kg);
c - nhiệt dung riêng của chi tiêt bị nung nóng (J/kg.độ), đối với thép và gang ta có c = 500 (J/kg.độ);
T - Hiệu nhiệt độ giữa tang phanh và không khí (0C);
k0 - hệ số truyền nhiệt tang trống và không khí (W/m2.0K);
Lấy vận tốc của tang phanh khi bắt đầu phanh V = 30 (km/h) cho đến khi dừng hẳn. Thay các giá trị vào công thức (3.18) được:
T = 14,2 0C
Theo tiêu chuẩn cho phép độ tăng nhiệt độ của tang phanh khi phanh với tốc độ ban đầu v1 = 30 (km/h) đến khi dừng hẳn v2 = 0 (km/h) không được vượt quá 15 0C, mà ta tính được độ tăng nhiệt độ của cơ cấu phanh xe KAMAZ-5360 trong trường hợp này là T = 14,2 0C vậy cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt tốt.
Như vậy, chương ba đã thực hiện tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh theo các yếu tố chính như áp lực phanh trung bình, nhiệt độ tỏa ra khi phanh và kết quả đã cho thấy cơ cấu phanh đạt giá trị yêu cầu, đảm bảo hoạt động tốt. Đây là cơ sở để đưa ra những hướng dẫn sử dụng trong khai thác nhằm kéo dài trạng thái hoạt động của hệ thống phanh.
Chương 4.
HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH
Chương ba đã tính toán kiểm nghiệm một số yếu tố chính của cơ cấu phanh, chương bốn tập trung vào hướng dẫn khai thác hệ thống phanh nhằm nâng cao tuổi thọ của hệ thống từ đó, tăng hiệu quả khai thác hệ thống phanh dẫn động điều khiển bằng khí nén.
Việc bảo quản, bảo dưỡng xe là việc làm thường xuyên của người lái xe và thợ sửa chữa. Có bảo quản, bảo dưỡng xe thường xuyên xe mới kịp thời phát hiện khắc phục những hư hỏng của xe, đảm bảo cho xe có thể hoạt động tốt trong mọi điều kiện, đồng thời nâng cao tính năng kinh tế, khả năng đảm bảo an toàn cho người, hàng hóa, phương tiện.
4.1. Những chú ý trong quá trình khai thác, sử dụng
*Khi xe chưa nổ máy cần kiểm tra
Kiểm tra toàn bộ bên ngoài xe theo một vòng tròn khép kín từ ca bin xe bên trái, vòng quanh xe, kiểm tra độ kín khít của phần dẫn động xem có sự rò khí ở các đường ống dẫn khí, đặc biệt ở các đầu nối và các bầu phanh.
*Khi nổ máy phải kiểm tra
Kiểm tra độ nạp khí nén của máy nén khí thông qua đồng hồ áp suất hơi và chỉ được phép cho xe chạy khi đồng hồ áp suất hơi báo chỉ số vào khoảng 5,2-5,4 KG/cm2 , đồng thời kiểm tra thử phanh xe để kiểm tra hiệu quả phanh chân và phanh tay, kiểm tra độ kín khít của phần dẫn động phanh, khi thử phanh chân và phanh tay không chạy quá tốc độ 10-15km/h.
* Chú ý khi sử dụng:
- Hạn chế việc phanh đột ngột làm lết bánh xe gây mòn lốp và làm giảm hiệu quả phanh.
- Tránh trường hợp sử dụng phanh quá nhiều. Cấm hiện tượng tắt động cơ khi xuống dốc dài.
4.2. Bảo dưỡng
4.2.1. Bảo dưỡng kỹ thuật thường xuyên
- Kiểm tra trạng thái của các ống mềm liên kết hệ thống phanh của rơ moóc (đối với đoàn ô tô kéo rơ moóc).
- Xả nước ngưng ra khỏi các bình chứa của hệ thống ( sau khi hết ca làm).
- Khi nước ngưng bị đóng băng trong các bình chứa. Phải hâm nóng nó bằng nước nóng hoặc không khí ẩm. Cấm dung ngọn lửa để hâm nóng. Sau khi xả hết nước ngưng, cần phải làm cho áp suất trong hệ thống khí nén đến mức định mức.
4.2.2. Bảo dưỡng cấp 1
- Xem xét bên ngoài các phần tử và theo những chỉ bảo của các dụng cụ có trên ô tô để kiểm tra độ hoàn hảo của hệ thống phanh, khắc phục những hư hỏng.
- Điều chỉnh hành trình các cần của các buồng hãm.
- Bơm mỡ vào để bôi trơn các tay đòn điều chỉnh các cơ cấu phanh cho đến khi nào mỡ mới trồi ra thì thôi.
- Cần phải điều chỉnh hành trình của cần các buồng hãm khi trống phanh đã nguội và nhả hệ thống phanh dừng.
4.2.3. Bảo dưỡng cấp 2
- Kiểm tra khả năng hoạt động của cơ cấu dẫn động khí nén thuộc hệ thống phanh theo các van kiểm tra cửa ra.
- Xem xét bên ngoài, kiểm tra chốt trẻ của các chốt cần các buồng hãm.
- Siết chặt các ê cu bắt chặt các buồng hãm lên giá đỡ.
Các van kiểm tra được bố trí:
- Mạch của cơ cấu dẫn động các cơ cấu phanh công tác của trục trước trên van hạn chế áp suất.
- Mạch của cơ cấu dẫn động các cơ cấu phanh công tác giá sau của ô tô trên dầm dọc phải ( nhìn theo chiều chuyển động của ô tô ) cả khung ô tô trong vùng cầu sau.
4.2.4. Bảo dưỡng 3
- Kiểm tra trạng thái các trống phanh, guốc phanh, các tấm đệm, ló xo giằng và cam nhả, khi tháo moay ơ khắc phục những hỏng hóc.
- Bắt chặt các giá của các bình chứa lên khung. Khi bảo dưỡng kỹ thuật coa cấu phanh cần phải chú ý đến khoảng cách từ bề mặt các tấm đệm đến mũ dinh tán. Nếu khoảng cách này nhỏ hơn 0,5 mm thì phải thay thế các tấm đệm. Đề phòng dầu mỡ dây lên các tấm đệm, bởi vì tính chất ma sát của các tấm đệm tẩm dầu không thể khôi phục lại bằng cách lau và rửa.
- Áp suất bật tín hiệu dừng cần phải xác định bằng áp kế kiểm tra được lắp vào đầu ra kiểm tra của đường quây ba, khi áp suất trong hệ thống ở mức định mức, ấn đều bàn đạp phanh để ghi nhận áp suất bật hoặc tín hiệu dừng khi đèn hiệu sáng hoặc tắt. Cũng bằng cách này xác định áp suất bật hoặc tín hiệu dừng khi cho khóa hãm điều khiển bằng tay làm việc.
- Áp suất tắt (bật) các đèn kiểm tra cần phải xác định cho tất cả các đường quây trong cơ cấu dẫn động khí nén. Muốn thế cần phải đấu các áp kế kiểm tra lên các bình chứa của tất cả các đường quây, khởi động động cơ và làm cho áp suất không khí lên tới mức định mức.
- Hiệu áp suất trên các cửa N và D cho ta đại lượng độ sớm của áp suất đường dẫn điều khiển.
4.3. Sửa chữa
4.3.1. Sửa chữa cơ cấu phanh
Khi cơ cấu phanh có các hư hỏng như mòn má và trống phanh, gãy các lò xo khứ hồi về hoặc kẹt trục guốc phanh thì cần phải tháo rời các chi tiết của cơ cấu để kiểm tra, sửa chữa.
Trước tiên tháo trống phanh ra khỏi moayơ bánh xe, tháo lò xo kéo và guốc phanh. Nếu mặt trống phanh bị xước phải tẩy sạch bằng vải ráp mịn, nếu xước sâu phải tiện lại nhưng không cho phép tăng đường kính trong trống phanh quá 1,5mm.
Sau đó đặt lên đồ gá kẹp chặt lại rồi cho vào tủ sấy hoặc lò nung có nhiệt độ (180-250) độ trong 45 phút sau đó để guốc phanh nguội dần ở nhiệt độ trong phòng rùi tháo đồ gá. Kiểm tra độ dính của má lên guốc bằng cách trượt trên máy ép, sau đó rà guốc với trống phanh để chúng tiếp xúc tốt với nhau.
4.3.2. Sửa chữa dẫn động phanh.
Những hư hỏng chính của cơ cấu dẫn động phanh xe là: các chi tiết cơ cấu khuỷu trục thanh truyền của máy nén khí và cơ cấu van bị mòn, rách màng của van phanh và bầu phanh, xước van và đế van, cần bị cong, lò xo gẫy hoặc mất tính đàn hồi, mòn ống lót và lỗ lắp cần bẩy. Trong máy nén khí, vòng bi van và đế van bị mòn, rò rỉ ở đệm khít đuôi trục khuỷu, rách màng của cơ cấu mang tải.
4.4. Những hỏng hóc thường gặp và cách khắc phục
Các hư hỏng thường gặp được trình bày trong bảng 4.1.
Như vậy, chương 4 đã tổng hợp được một số những chú ý trong quá trình khai thác, các cấp độ bảo dưỡng và nêu ra được một số hư hỏng thường gặp, cũng như là cách khắc phục.
TỔNG KẾT
Sau ba tháng làm việc, đồ án tốt nghiệp đã hoàn thiện phần thuyết minh. Trong thời gian đó, đồ án đã hoàn thiện phần giới thiệu sơ bộ ô tô vận tải bao gồm: công dụng, phân loại và đã đưa ra một số hình ảnh về các loại ô tô vận tải điển hình, thông dụng tại Việt Nam. Kế tiếp đó, đồ án đã giới thiệu được sơ bộ về công dụng, phân loại, cũng như liệt kê một số hệ thống phanh điển hình có trên ô tô vận tải. Từ hai phần trên đã hình thành nên chương 1 của đồ án với nội dung “Giới thiệu về ô tô vận tải và hệ thống phanh trên ô tô vận tải”. Vì hệ thống phanh trang bị trên ô tô vận tải rất đa dạng, trong khuôn khổ của đồ án không thể phân tích hết nên đồ án đã tập trung hướng đến hệ thống phanh dẫn động điều khiển bằng khí nén có ABS là nội dung chính trong quá trình thực hiện các chương sau. Ở chương 2, sau khi đã chọn được hệ thống phanh, đồ án tiến hành phân tích kết cấu của hệ thống, sau đó đi sâu phân tích một số thành phần chính của hệ thống phanh dẫn động điều khiển bằng khí nén có ABS như cơ cấu phanh; tổng van phanh; các van bảo vệ như van hạn chế áp suất, van bảo vệ ba ngả,....; module khí nén của hệ thống chống bó cứng phanh ABS. Các phân tích kết cấu của chương 2 là cơ sở để tiến hành tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh ở chương 3 và hướng dẫn khai thác hệ thống ở chương 4. Đồ án đã hoàn thiện được việc phân tích các phần tử cơ bản của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén có ABS và đã có các hướng dẫn khai thác cơ bản hệ thống này trên các dòng xe được trang bị nó. Đây là cơ sở để có thể tiến hành nghiên cứu sâu hơn các ảnh hưỡng của ABS đến động học và động lực học quá trình phanh của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén cũng như là nghiên cứu các phương án kết hợp thêm các hệ thống an toàn hiện đại khác như EBS, ESP, BAS,... Như vậy, đồ án đã khái quát được về kết cấu và khai thác hệ thống phanh dẫn động điều khiển bằng khí nén có ABS được trang bị trên ô tô vận tải. Nội dung của đồ án giúp sinh viên bổ sung thêm một số kiến thức thực tế, cũng như nắm được kỹ năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn từ đó nâng cao được chất lượng khai thác hệ thống phanh nói riêng và ô tô vận tải nói chung, góp phần tạo nên nguồn nhân lực có chất lượng cho ngành công nghiệp ô tô ở trong nước.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. GS.TS. Vũ Đức Lập, TS. Nguyễn Sĩ Đỉnh. Cấu tạo ô tô. Tập 2. NXB Quân đội Nhân dân – Hà Nội – 2015.
[2]. GS.TS. Vũ Đức Lập. Hướng dẫn thiệt kế môn học “Kết cấu tính toán ô tô quân sự”. Tập 5. NXB HVKTQS – Hà Nội – 1998.
[3]. GS.TS. Vũ Đức Lập. Kết cấu và tính toán ô tô. Tập 2
NXB HVKTQS – Hà Nội – 2015.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"