MỤC LỤC

MỤC LỤC....1

LỜI NÓI ĐẦU.. 5

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG.. 7

1.1. Giới thiệu chung về xe UAZ – 31512. 7

1.2. Cấu tạo chung về hệ thống phanh. 10

1.3.  Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động thủy lực. 11

Chương 2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ CHỈ HUY.. 16

2.1. Dẫn động điều khiển. 17

2.1.1. Bộ trợ lực chân không. 18

2.1.2. Xi lanh chính. 21

2.1.3. Cơ cấu truyền. 23

2.1.4. Bộ phận báo tín hiệu. 24

2.1.5. Xi lanh công tác. 25

2.2. Cơ cấu phanh. 25

2.2.1. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau. 26

2.2.2.  Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau  29

Chương 3. ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XE. 32

3.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe. 32

3.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe. 32

3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh. 33

3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe. 34

3.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh. 40

3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ – 31512. 46

3.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám.. 46

3.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra. 47

Chương 4 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ.. 51

4.1. Tính toán. 54

4.1.1. Mô men phanh theo điều kiện bám: 54

4.1.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra. 55

4.1.3. Tính toán hiệu quả phanh cho trường hợp cụ thể. 57

4.2. Khảo sát 58

4.2.1. Các thông số chung về xe. 58

4.2.2.  Thông số về hệ thống phanh. 66

4.2.3. Thông số về điều kiện đường. 72

4.2.4. Thông số về sử dụng. 76

KẾT LUẬN.. 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 81

PHỤ LỤC.. 82

LỜI NÓI ĐẦU

Trong điều kiện phát triển của nền kinh tế chúng ta hiện nay, mật độ ô tô tham gia giao thông ngày càng cao, tốc độ ngày càng lớn. Tuy nhiên hạ tầng giao thông vẫn chưa theo kịp với tốc độ phát triển của phương tiện giao thông. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc quản lý, sử dụng và giữ an toàn cho người cùng phương tiện khi tham gia giao thông trên đường.

Trong quân đội hiện nay đang có xu hướng trang bị những xe chỉ huy đời mới tiết kiệm nhiên liệu và tương đối an toàn khi tham gia giao thông. Tuy nhiên, khi có tình huống khẩn cấp xảy ra, việc cơ động trên nhiều địa hình phức tạp khó khăn lại là điểm yếu của loại xe mới này. Khi đó vẫn cần tới sự hoạt động của các loại xe chỉ huy như : UAZ - 469, UAZ - 31512...

Để đảm bảo cho xe chỉ huy hoạt động tốt, an toàn trong mọi điều kiện, và trong mọi tình huống, việc nghiên cứu, cải tiến hệ thống phanh và một yêu cầu cấp thiết. Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất của ô tô, nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm, nhờ vậy mà nâng cao vận tốc trung bình của xe cũng như nâng cao được năng suất vận chuyển và an toàn cho người và hàng hoá trong quá trình xe vận hành.

Quá trình phanh xe được đánh giá qua các chỉ tiêu như : Lực phanh ở các bánh xe (P_p); gia tốc chậm dần của xe khi phanh (J_P); thời gian phanh (t_p); quãng đường phanh (S_p)...

Tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của xe và sự ảnh hưởng của môi trường, đường sá, con người, xe mà các chỉ tiêu kể trên sẽ thay đổi từ đó tác động tới hiệu quả phanh xe.  Sự thay đổi các chỉ tiêu lại tác động qua lại lẫn nhau và tiếp tục gây ra các sự thay đổi tiếp sau đó. Chính vì thế việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh xe là một bài toán phức tạp. Mục đích của việc khảo sát này là xác định quy luật tác động của từng yếu tố độc lập đến hiệu quả phanh xe, từ đó đưa ra những chỉ dẫn có tính khoa học nhằm nâng cao hiệu quả sự dụng, tính an toàn chuyển động của xe.

Chính vì thế đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh ô tô chỉ huy” là cần thiết  và có ý nghĩa  thực tiễn cao.

Nội dung của đồ án ngoài phần mở đầu, kết luận đề cập đến 4 chương. Chương 1 giới thiệu chung về hệ thống phanh xe chỉ huy các ưu nhược điểm của các cụm hệ thống, chương 2 phân tích kết cấu hệ thống phanh ô tô chỉ huy, chương 3 nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe, sau đó tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh ở chương 4.

Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thày giáo : TS……………. và sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành đúng tiến độ của đồ án. Tuy nhiên do trình độ có hạn trong khi khối lượng  công việc tương đối nhiều nên đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót . Vì vậy tôi mong được sự góp ý của các thày để đồ án được hoàn thiện hơn.

                                                                               Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                             Học viên thực hiện

                                                                               ………………

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Giới thiệu chung về xe UAZ – 31512

Xe chỉ huy UAZ – 31512 do nhà máy Ô tô Ulianốp của Nga sản xuất là loại xe hai trục, có tính năng cơ động cao, công thức bánh xe 4x4, sử dụng chuyên dùng để vận chuyển người và hàng hoá trên các loại đường sá trong điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh (–) 45 đến 40⁰ C. Xe có vỏ xe 4 cửa, mui cứng, cửa sau và khoang để hàng mở sang bên. 

Ngày nay hệ thống phanh dẫn động thủy lực trên xe chỉ huy đã được cải tiến nhiều nhằm nâng cao độ tin cậy và chất lượng của hệ thống. Ví dụ như tách dẫn động phanh từ một dòng thành hai dòng với các sơ đồ khác nhau, lắp trợ lực chân không, lắp bộ điều hòa lực phanh, sử dụng cơ cấu phanh đĩa cho các bánh xe cầu trước.

1.2. Cấu tạo chung về hệ thống phanh

Hầu hết các ô tô hiện nay thường bố trí hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc và dẫn động phanh bằng thủy lực, khí nén hoặc phối hợp giữa thủy lực và khí nén.

Hệ thống phanh có dẫn động phanh thủy lực được áp dụng rộng rãi trên các hệ thống phanh chính của ô tô con, ô tô quân sự và xe bọc thép bánh hơi. Trong dẫn động phanh thủy lực, lực tác dụng từ bàn đạp được truyền đến cơ cấu phanh bằng chất lỏng (dầu). 

Như vậy có thể thấy mỗi loại phanh với dẫn động phanh là thủy lực, khí nén hay liên hợp đều tồn tại ưu khuyết điểm,vì thế  việc lựa chọn phương án tính toán thiết kế phù hợp với yêu cầu xe là một việc làm quan trọng cần được xem xét tỷ mỉ.

1.3. Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động thủy lực

Hệ thống phanh là một tập hợp các cơ cấu được liên kết với nhau để thực hiện quá trình phanh xe. Hiện nay, trên các ô tô hiện đại tồn tại bốn hệ thống phanh khác nhau về chức năng, có kết cấu phức tạp và thường dùng chung các phần tử. Bốn hệ thống phanh đó là:

+ Hệ thống phanh công tác (còn gọi là hệ thống phanh chính) dùng để điều chỉnh tốc độ chuyển động của ôtô trong điều kiện chuyển động bất kỳ.

+ Hệ thống phanh dừng dùng để giữ cố định xe trên đường khi dừng xe trong thời gian tuỳ ý.

Trên hình 1.2 là sơ đồ khối hệ thống phanh dẫn động thủy lực.

- Nguồn năng lượng là tập hợp các thiết bị bảo đảm cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh để phanh xe. Trong hệ thống phanh dẫn động thủy lực nguồn năng lượng là lực cơ bắp của lái xe, và có thể là lực cơ bắp của lái xe và động cơ bảo đảm độ chân không cho trợ lực chân không.

- Dẫn động phanh làm nhiệm vụ truyền dẫn năng lượng từ nguồn đến cơ cấu phanh và điều khiển năng lượng này trong quá trình truyền để phanh xe với các cường độ phanh khác nhau. Dẫn động phanh của hệ thống phanh dẫn động thủy lực gồm các phần tử chủ yếu sau:

+ Cơ cấu điều khiển là xi lanh chính được liên hệ với bàn đạp phanh, có chức năng tạo lên áp suất dầu để truyền năng lượng điều khiển từ bàn đạp tới xi lanh phanh công tác. Phía trên xi lanh chính lắp đặt bầu chứa dầu đảm bảo luôn điền đầy dầu trong dẫn động.

+ Cơ cấu truyền gồm có các ống dẫn, các đầu nối ghép. Có chức năng dẫn dầu từ cơ cấu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu truyền luôn được điền đầy dầu.

+ Cơ cấu chấp hành của dẫn động phanh thuỷ lực là các xi lanh bánh xe. Có tác dụng biến đổi áp suất dầu thành lực tác dụng lên cơ cấu phanh.

* Nguyên lý làm việc :

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 dụng vào bàn đạp phanh 1 một lực đủ lớn, thì thông qua hệ thống đòn sẽ đẩy pít tông xilanh chính 3 dịch chuyển sang phải. Đồng thời cũng thông qua hệ thống đòn đẩy tác động tới bầu trợ lực chân không 2, dưới tác dụng của độ chân không trong họng hút của động cơ tạo ra lực hút trợ lực tác dụng lên pít tông xi lanh 3. 

* Ưu điểm của hệ thống phanh :

- Các bánh xe được phanh đồng thời với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo yêu cầu.

- Hiệu suất cao, độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn;

- Có tính thống nhất hoá cao nên có khả năng dùng trên nhiều loại xe mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.

* Nhược điểm của hệ thống phanh :

-  Khi cần lực đẩy lên guốc phanh lớn thì áp suất thuỷ lực cao, do tỷ số kích thước giữa pít tông ở xi lanh công tác và xi lanh chính bị hạn chế, dẫn tới phải làm tăng lực bàn đạp do vậy không thể làm tăng tỷ số truyền lớn được;

-  Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được; hiệu suất truyền động giảm ở điều kiện nhiệt độ thấp.

Chương 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ CHỈ HUY

2.1. Dẫn động điều khiển

Dẫn động điều khiển của hệ thống phanh công tác gồm có bàn đạp phanh, bầu trợ lực chân không, xi lanh phanh chính, cơ cấu truyền, cơ cấu báo tín hiệu, và xi lanh bánh xe.

Trên hình 2.1 thể hiện một số bộ phận chính trong dẫn động điều khiển phanh của hệ thống phanh xe UAZ – 31512. Bàn đạp phanh bố trí kiểu treo, tỷ số truyền của bàn đạp phanh là: i_bđ = 0.194. Bầu trợ lực, xi lanh phanh chính, cơ cấu tùy động của bầu trợ lực bố trí đồng trục thành một khối phù hợp với kết cấu bàn đạp kiểu treo. Bộ phận báo tín hiệu được gá trực tiếp lên thân xi lanh chính. 

2.1.1. Bộ trợ lực chân không

Bầu trợ lực chân không dùng để trợ lực cho người lái khi phanh nhằm giảm sức lao động cho người lái.

Đặc điểm, cấu tạo : Trong dẫn động phanh của UAZ – 31512 có bầu trợ lực chân không được thể hiện trên hình 2.2 sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động cơ, đưa độ chân không này vào khoang III và IV của bộ trợ lực, còn khoang I và II khi phanh được thông với khí trời.

Trên hình 2.2 thể hiện cấu tạo của bộ trợ lực chân không lắp trên xe chỉ huy UAZ – 31512     

Nguyên lý làm việc :

Làm việc ở 4 trạng thái : không phanh, khi phanh, giữ phanh, nhả phanh.

Khi người lái không tác dụng lực vào bàn đạp phanh, van chân không mở các khoang thông với nhau và thông với cổ hút động cơ. Màng ngăn 38 đóng làm cho khoang I và II không thông với khí trời . Cả hai mặt của pít tông thông với nhau và thông với cổ hút động cơ. Cả hai mặt của pít tông kiểu màng ở hai khoang đều có áp suất bằng nhau, lò xo (4) đẩy pít tông về vị trí tận cùng bên phải.

Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của  lò xo tổng van, bàn đạp phanh trở về vị trí ban đầu, van chân không mở ra, các khoang thông với nhau và không thông với khí trời, lò xo (4) cùng với thanh nối (7) đẩy các màng pít tông về vị trí ban đầu.

2.1.2. Xi lanh chính

Nhiệm vụ của xi lanh chính là nhận lực từ bàn đạp và bầu trợ lực chân không ép dầu có áp suất cao vào đồng thời cả hai đường dẫn động thủy lực truyền tới các xi lanh bánh xe.

Cấu tạo : Xi lanh phanh chính là xi lanh kép, tức là trong xi lanh phanh có hai pít tông, tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt. Mỗi khoang được nối với một đường dẫn tương ứng tới các cầu xe.

Nguyên lý hoạt động : Làm việc ở 3 trạng thái không phanh, đạp phanh và nhả phanh.

Khi không đạp phanh dưới tác dụng của các lò xo đẩy các pít tông về phía bên phải, pít tông (21) tỳ sát vào vòng chặn (23). Vị trí của pít tông (13) được thiết lập nhờ sự cân bằng của hai lò xo. Khi đó các khoang của xi lanh chính được thông với các bầu chứa dầu. Áp suất trong dẫn động phanh bằng áp suất dư trong hệ thống: p_dư = 2 - 4 kG/cm².

Khi người lái đạp bàn đạp phanh, qua cơ cấu thanh đòn tác dụng lên pít tông (21), đẩy pít tông này dịch chuyển sang trái. Khi bát cao su đi qua lỗ điền dầu, dầu ở khoang thứ nhất bị nén và áp suất bắt đầu tăng. áp suất dầu khoang thứ nhất tăng đẩy pít tông (13) dịch chuyển sang trái. Và cũng tương tự, áp suất ở khoang thứ hai tăng.

2.1.3. Cơ cấu truyền

Đối với xe chỉ huy UAZ – 31512 người ta sử dụng dẫn động phanh hai dòng (Hình 1.2 (b)): Có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe. Mỗi dòng dẫn động được nối với một khoang của xi lanh phanh chính. Khoang thứ nhất tương ứng với dòng dẫn động ra cầu sau, khoang thứ hai tương ứng với dòng dẫn động ra cầu trước.

2.1.5. Xi lanh công tác.

Kết cấu và bố trí xi lanh bánh xe phụ thuộc vào phương án sử dụng cơ cấu phanh trên các xe cụ thể. Trên xe chỉ huy UAZ – 31512 sử dụng hai loại xi lanh bánh xe khác nhau: Xi lanh đơn dùng cho cơ cấu phanh cầu trước, và xi lanh kép dùng cho cơ cấu phanh cầu sau. Hình 2.5 biểu diễn cấu tạo xi lanh cầu trước, xi lanh cầu sau của xe.

2.2. Cơ cấu phanh

Trên hệ thống phanh xe UAZ - 31512 sử dụng cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh phanh sau và cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh phanh trước.

Việc bố trí các cơ cấu phanh phải dựa trên sự phân bố trọng lượng giữa các cầu. Ta biết rằng :

G = G₁ + G₂

2.2.1. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau.

Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xilanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Mô men ma sát sinh ra ở guốc trước và guốc sau bằng nhau. Kích thước xi lanh của chúng nên tạo ra lực đẩy lên guốc bằng nhau.  Trên hình 1.9 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau.

Cơ cấu phanh có hai xi lanh bố trí riêng rẽ ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh được quay quanh chốt tựa 15, bố trí đối xứng với với nhau. Dầu được cung cấp đến các xi lanh qua ống nối 13. Cơ cấu phanh loại này có sự làm kín để loại trừ khả năng văng dầu, nước, bụi bẩn lên bề mặt làm việc của guốc phanh và tang phanh bảo đảm tăng được độ tin cậy làm việc, tăng tuổi thọ và giữ được chất lượng phanh ổn định trong quá trình sử dụng.

2.2.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau

Trên hình 2.8 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau.

Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là có lực đẩy guốc phanh bằng nhau P1 = P2 do đường kính pít tông xi lanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau. Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y1 gây ra ) cùng chiều với mô men của lực P1, còn mômen ma sát ở guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y2 gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn động nên sức ép của guốc phanh trước vào tang phanh sẽ lớn hơn so với guốc phanh sau. 

Chương 3

ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XE

3.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe

3.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe

Khi đang chuyển động trên đường cũng như khi bắt đầu vào chế độ phanh ôtô chịu tác dụng của nhiều nội lực và ngoại lực phức tạp. Để đơn giản và thuận tiện cho việc tính toán, ta đưa ra một số giả thiết sau:

+ Khảo sát mô hình phẳng của ôtô hai cầu, không tính đến ảnh hưởng của chiều rộng bánh xe, các bánh xe của một cầu được coi là một.

+ Hệ số bám của các bánh xe ở các cầu là không đổi và bằng nhau.

+ Toàn bộ khối lượng của ôtô tập trung tại trọng tâm xe.

+ Xe chuyển động trên đường phẳng, nằm ngang, lớp phủ đồng nhất.

+ Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe đi qua trục bánh xe. Sự chuyển dời tâm áp lực được kể đến qua mômen cản lăn.

Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 3.1.

+ P_P1, P_P2 là lực phanh

+ P_j là lực quán tính

+ G là trọng lượng toàn bộ của ôtô

+ R_k1 và R_k2 là các phản lực pháp tuyến của đường

+ M_f1, M_f2 là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, bánh xe cầu sau của ôtô.

+ P_W là lực cản không khí.

3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh

Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 3.1 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có:

P_j - P_P - P_f - P_W = 0                                          (3.1)

Nếu điều kiện (3.4) không được thỏa mãn thì sẽ xảy ra sự hãm cứng các bánh xe ở một cầu nào đó rồi đến các cầu khác, dẫn đến mất ổn định chuyển động của xe. Khi đó lực phanh riêng của xe sẽ nhỏ hơn hệ số bám và gia tốc phanh cũng sẽ nhỏ hơn gia tốc khi đạt đến sự phân bố lực phanh lý tưởng.

3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe

Công thức (3.7) xác định giá trị tối ưu của C phụ thuộc vào J_P. Nghĩa là ứng với mỗi giá trị khác nhau của gia tốc phanh ta có tương ứng một giá trị C tối ưu. Như vậy, khi phanh với cường độ phanh khác nhau thì cần có giá trị C tương ứng và C cũng thay đổi khi tải của xe thay đổi.

Trên hình 3.4 trình bày mối quan hệ giữa áp suất p₁ và p₂ trong dẫn động khi quan hệ giữa các mô men tuân theo đường đặc tính lý tưởng. Đồ thị này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh.

+ Khi phanh xe trên đường có lớp phủ tốt với :

Trọng lượng bám được sử dụng hoàn toàn ở các cầu sau khi người lái tác dụng lên bàn đạp lực Q₁. Khi đó ở cầu trước M_P1 < M₁, tức là cầu trước chưa sử dụng hết khả năng bám. 

Nếu tiếp tục tăng lực Q > Q₁ tác dụng lên bàn đạp phanh thì lực phanh sẽ tăng, cầu sau bị hãm cứng và sẽ xảy ra trượt ngang.

+ Khi phanh xe trên đường trơn:

Đồ thị hình 3.5 cho thấy rằng chỉ ở giá trị hệ số bám tính toán e thì mômen phanh ở cả hai cầu đồng thời bằng mômen bám, tại đó Q = Q₀.

Xuất phát từ những cơ sở khoa học trên, ta thấy cần thiết phải có cơ cấu tự động điều chỉnh áp suất dầu trong dẫn động phanh đến các cầu theo sự thay đổi của mô men bám, khi đó sẽ tận dụng được khả năng bám khi phanh và loại trừ được khả năng hãm cứng không đúng lúc của các bánh xe. Thời điểm cần bắt đầu điều chỉnh áp suất trong dẫn động là khi đạt giá trị (Q₀, j₀).

3.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ô tô, có thể căn cứ vào bốn chỉ tiêu sau :

- Gia tốc chậm dần khi phanh.

- Thời gian phanh.

- Quãng đường phanh.

- Lực phanh hoặc lực phanh riêng.

3.1.4.1. Gia tốc chậm dần khi phanh

Đây là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh ô tô. Gia tốc chậm dần càng lớn thì quãng đường phanh càng ngắn, hiệu quả phanh càng cao.

Từ (3.13) ta thấy gia tốc chậm dần cực đại không phụ thuộc vào khối lượng xe mà chỉ phụ thuộc vào hệ số bám j  giữa lốp và mặt đường. Nếu coi d =1 và gia tốc trọng trường g = 10 m/s² . Hệ số bám lớn nhất j_max = 0,75 ¸ 0,8 thì gia tốc chậm dần cực đại nằm trong khoảng J_pmax = 7,5 ¸ 8,0 m/s².

3.1.4.2. Thời gian phanh

Thời gian phanh càng nhỏ thì hiệu quả của quá trình phanh càng cao, chất lượng phanh càng tốt.

Công thức (3.14) cho thấy rằng trong điều kiện lý tưởng, thời gian phanh nhỏ nhất t_pmin không phụ thuộc vào trọng lượng xe mà phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh ô tô V₁, phụ thuộc vào hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay  và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. 

3.1.2.4. Lực phanh và lực phanh riêng

Ngoài ba chỉ tiêu quan trọng đã được xem xét ở các phần trên. Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh. Tuy nhiên chỉ tiêu này chỉ được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh ô tô trên bệ thử và mang tính lý thuyết nhiều hơn.

Qua nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh trên ta nhận thấy chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa nhất, vì nó giúp cho người lái có thể cảm nhận được với tốc độ xe đang chạy trên loại đường nhất định, thì khả năng có thể dừng xe trước chướng ngại vật với khoảng cách là khoảng bao nhiêu mét để tránh xẩy ra tai nạn giao thông.

3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ - 31512

Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu kết hợp với các thông số từ  tài liệu tính năng kỹ chiến thuật của xe. Sử dụng chương trình Matlab tính toán động lực học cũng như chỉ tiêu về hiệu quả phanh để làm cơ sở đánh giá.

3.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám

- Trước hết ta tính toán và vẽ đồ thị mô men phanh theo bám (Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu). Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu tính theo (3.6) thay j = J_P/g.

Từ công thức trên ta vẽ đồ thị mô men phanh theo bán ở chế độ toàn tải. Trên hình 3.7 thể hiện mô men phanh thay đổi theo giá trị hệ số bám.

Qua đồ thị ta thấy, ở chế độ toàn tải, điều kiện bám tốt (j = 0,8), mô men phanh cầu sau theo bám  M_jS=2274,92 Nm, Nếu mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu sau mà lớn hơn giá trị này bánh sau sẽ bị khóa cứng và xảy ra hiện tượng trượt ngang.

3.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra.

Hiện nay trên xe UAZ - 31512 sử dụng cơ cấu phanh guốc có lực đẩy lên guốc bằng nhau. Việc xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra là thiết lập mối quan hệ giữa mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở các bánh xe với lực đẩy từ cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh .

3.2.2.2. Sơ đồ khảo sát

Ta lập hệ trục tọa độ sao cho trục X-X đi qua tâm quay của guốc. Lấy một phân tố diện tích trên bề mặt ma sát cách trục X-X một góc a, góc ôm vi phân diện tích đó là da (rad).

3.2.2.4. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau

- P₁, P₂ - Lực dẩy tác dụng lên các guốc phanh.

- X₁, X₂ - Phản lực tiếp tuyến.

- R_x1, R_x2, R_y1, R_y2 - Là các phản lực do chốt tựa tác dụng lên guốc phanh.

Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra tỷ lệ bậc nhất với áp suất trong dẫn động phanh. Trường hợp với hệ số bám j = 0,8 ta nhận được M_jS0,8=2274,92 Nm. Nếu trong trường hợp đầy tải, xe đi trên đường tốt (j=0,8), áp suất trong dẫn động phanh không được vượt quá  p_dd < 7*10⁶N/m_­²  (M_pS7=230893 (N.m) > M_jS0,8). Nếu áp suất dẫn động phanh vượt quá giá trị trên thì cầu sau sẽ bị khóa cứng, hiệu quả phanh giảm mạnh, gây mất an toàn chuyển động.

Từ đồ thị xác định trọng lượng bám khi phanh, công thức (3.10) ta sẽ xác định được giá trị hệ số bám j₀ và C. j₀ = 0.4225, C = 1.2354.

Trên cơ sở đó có thể chia các thông số thành 4 nhóm chính để kảo sát:

- Thông số chung về xe (G, a, b, h_g...).

- Thông số về hệ thống phanh (m, p,...).

- Thông số về điều kiện đường (j, f, y,  ...).

- Thông số sử dụng (V₁, V₂ ...).

Công việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh xe chỉ huy được tiến hành dựa trên các thông số của xe chỉ huy UAZ – 31512 và lập trình tính toán bằng phần mền Matlap 7.0. Sơ đồ thuật toán được mô tả ở hình 4.1.

Sơ đồ thuật toán của chương trình gồm các khối sau:

* Bắt đầu.

* Nhập số liệu: Các số liệu đầu vào cho bài toán khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả phanh xe chỉ huy gồm:

- Các thông số chung về xe:

Trọng lượng toàn bộ xe (G);

Trọng lượng phân bố lên cầu trước (G_t), cầu sau (G_s), trọng lượng xe không tải G₀;

Chiều dài cơ sở của xe (L), chiều cao trọng tâm (h_g),...

- Các thông số hệ thống phanh bao gồm cơ cấu phanh, dẫn động phanh như: m, b₁, b₂ , a₁, c₁, d₁...

- Các thông số về đường xá:

Hệ số bám j;

Hệ số cản lăn f....

4.1. Tính toán

Trong mục này ta tính toán và vẽ đồ thị mô men phanh theo bám, mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo áp suất trong dẫn động. Đồng thời xác định hệ số bám j₀ mà tại đó khi phanh trọng lượng bám được sử dụng hoàn toàn.

4.1.1. Mô men phanh theo điều kiện bám:

- Trước hết ta tính toán và vẽ đồ thị mô men phanh theo bám (Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu). 

Từ công thức trên ta vẽ đồ thị mô men phanh theo bán ở chế độ toàn tải. Trên hình 4.2 thể hiện mô men phanh thay đổi theo giá trị hệ số bám.

Qua đồ thị ta thấy, ở chế độ toàn tải, điều kiện bám tốt (j = 0,8), mô men phanh cầu sau theo bám M_jS=2274,92 Nm. Nếu mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu sau mà lớn hơn giá trị này bánh sau sẽ bị khóa cứng và xảy ra hiện tượng trượt ngang.

4.1.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra.

Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra được tính toán theo áp suất trong dẫn động phanh. Đồ thị mô men được xây dựng dựa trên các công thức (3.20), (3.21).

Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra tỷ lệ bậc nhất với áp suất trong dẫn động phanh. Trường hợp với hệ số bám j =0,8 ta nhận được M_jS0,8=2274,92 Nm. Nếu trong trường hợp đầy tải, xe đi trên đường tốt (j=0,8), áp suất trong dẫn động phanh không được vượt quá  p_dd < 7*10⁶N/m_­² (M_pS7=230893 Nm > M_jS0,8). Nếu áp suất dẫn động phanh vượt quá giá trị trên thì cầu sau sẽ bị khóa cứng, hiệu quả phanh giảm mạnh, gây mất an toàn chuyển động.

4.1.3. Tính toán hiệu quả phanh cho trường hợp cụ thể.

Mục đích tính toán hiêu quả phanh thực tế cho trường hợp cụ thể là để đánh giá hiệu quả phanh trong trường hợp điều kiện xe thường xuyên hoạt động. Từ đó vẽ đồ thị giản đồ phanh.

Điều kiện để tính toán: j = 0,7 ; f = 0,015;  m = 0,35; p₀ = 6,5*10⁶ (N/m²);

 V₁ = 30 Km/h; Xe chất đầy tải.

Ta được kết quả như sau:

Gia tốc phanh:                         J_p = 6,04 m/s²

Thời gian phanh:                     t_p0 = 1,38 s

Thời gian phanh thực tế:          t_p = 1,88 s

Quãng đường phanh:               S_p0 = 5,75 m

Quãng đường phanh thực tế:   S_p = 9,28 m

Qua kết quả trên, nếu tính cả thời gian phản xạ của người lái, thời gian chậm tác dụng của hệ thống, thì quãng đường phanh thực tế nhận được là rất lớn S_p = 9,28 m.

4.2. Khảo sát

4.2.1. Các thông số chung về xe

Các thông số chung về xe được xem là có ảnh hưởng lớn đến quá trình phanh xe như:

Trọng lượng xe (G);

Vị trí trọng tâm xe (a, b, h_g).

Để khảo sát hiệu quả phanh theo các thông số chung của xe, ta khảo sát quá trình phanh xe trên đường nhựa hoặc đường bê tông tốt có hệ số bám j =0.70  và hệ số cản lăn f = 0.015. Vận tốc bắt đầu phanh V1=30 Km/h.

4.2.2. Thông số về hệ thống phanh

Các thông số của hệ thống phanh bao gồm các thông số của cơ cấu phanh và các thông số dẫn động phanh. Chương trình khảo sát đã thiết lập chỉ khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh, và áp suất trong dẫn động phanh tới hiệu quả phanh xe chỉ huy. Bởi vì trong quá trình sử dụng hệ số ma sát giữa má phanh và tang phanh có thể sẽ bị thay đổi do dính nước hoặc dính dầu..., áp suất trong dẫn động phanh thay đổi tùy theo lực người lái tức dụng lên bàn đạp.

Trên hình  4.9  trình bày mối qua hệ giữa các chỉ tiêu hiệu quả phanh với hệ số ma sát m giữa má phanh và tang phanh.

Từ đồ thị ta thấy gia tốc phanh tỷ lệ thuận với hệ số ma sát m giữa má phanh và tang phanh, quãng đường phanh tỷ lệ nghịch với m. Nghĩa là nếu m tăng thì hiệu quả phanh tăng, m giảm thì hiệu quả phanh giảm. Điều này giải thích trong quá trình sử dụng nếu bề mặt ma sát gữa má phanh và tang phanh bị dính nước hoặc dính dầu thì hệ số ma sát m giảm đáng kể, và hiệu quả phanh giảm đi rõ rệt. Qua đồ thị trên và bảng số liệu dưới ta thấy hiệu quả phanh chỉ đạt được theo tiêu chuẩn khi hệ số ma sát m > 0,36.

- Kết quả khảo sát theo áp suất suất dẫn động được thể hiện qua các đồ thị hình 4.10

Bảng 4.6 mô tả sự phụ thuộc của các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh ô tô chỉ huy vào áp suất trong dẫn động phanh.

4.2.3. Thông số về điều kiện đường

Các thông số về đường bao gồm: Hệ số bám, hệ số cản lăn, độ dốc, hệ số cản tổng cộng... Với mô hình tính toán đã đưa ra ta chỉ xét đến hai yếu tố là hệ số bám j và hệ số cản lăn f.

Hệ số bám là đặc trưng cơ bản của các loại đường. Hệ số bám của đường ảnh hưởng rất lớn đến gia tốc phanh.

Như vậy, quãng đường phanh thực tế chịu ảnh hưởng của hệ số bám j rất lớn. Khi j tăng quãng đường phanh sẽ giảm và ngược lại.

Trên hình 4.11 là đồ thị gia tốc phanh, quãng đường phanh phụ thuộc vào hệ số bám j.

Đường nét liền biểu thị gia tốc phanh xác định theo công thức (4.2) và (4.3)

Đường nét đứt là biểu thị gia tốc phanh trong trường hợp lực phanh phân bố lý tưởng, trọng lượng bám được sử dụng hoàn toàn.

Ngoài ra, khi khảo sát sự thay đổi các chỉ tiêu hiệu quả phanh theo hệ số cản lăn của đường ta cũng nhận được bảng kết quả ở bảng 4.9.

4.2.4. Thông số về sử dụng

Chương trình khảo sát đưa ra được sự thay đổi của các chỉ tiêu hiệu quả phanh theo vận tốc bắt đầu phanh V_­1.   

Qua tính toán khảo sát với xe UAZ - 31512, cho vận tốc bắt đầu phanh thay đổi theo các giá trị vận tốc từ V₁₀=10 Km/h đến giá trị vận tốc lớn nhất của xe V_max=110Km/h, với hệ số bám j = 0,75 ta nhận được giá trị của gia tốc phanh và lực phanh không đổi (J_p=6.65 m/s²; P_p=17625 N). Tuy nhiên thời gian phanh và quãng đường phanh thay đổi rất lớn. Kết quả khảo sát sự thay đổi các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh theo vận tốc bắt đầu phanh V₁ ở các điều kiện bám khác nhau (j₁ = 0.55,  j₂ = 0.65, j₃ = 0.75) thể hiện trên hình 4.12 và bảng 4.10.

Qua bảng kết quả ta thấy, ở các giá trị vận tốc khác nhau, chỉ tiêu về quãng đường phanh luôn nằm trong tiêu chuẩn cho phép.

Đối với tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ trên đường  tại Việt Nam thì tại V₁ = 30 Km/h, quãng đường phanh ở vận tốc 30 Km/h [S_p30] không được lớn hơn 7,2 m. Trên bảng kết quả cho ta giá trị S_p30 = 5,22 m.

Đối với tiêu chuẩn của Nga: [S_p40] < 12,2 m, kết quả S_p40 = 9,28 m

Còn đối với tiêu chuẩn Châu Âu: [S_p80] < 50,7 m, kết quả S_p80 = 37,12 m

Như vậy qua chương trình khảo sát cho ta thấy quy luật thay đổi của các chỉ tiêu hiệu quả phanh vào các thông số về xe các thông số của hệ thống phanh, các thông số của điều kiện đường và thông số sử dụng.

Vận tốc chuyển động của ô tô khi bắt đầu phanh ảnh hưởng rất lớn đến quãng đường phanh. Quãng đường phanh tỷ lệ bậc 2 với vận tốc bắt đầu phanh. Gia tốc phanh không phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh. Với điều kiện cơ sở hạ tầng giao thông hiện nay cho phép ô tô chuyển động với vận tốc tương đối cao do đó quãng đường phanh tương đối lớn. Điều này là nguyên nhân gây ra nhiều tai nạn giao thông. Do đo người điều khiển xe không được cho xe chạy với vận tốc lớn hơn vận tốc cho phép của từng loại đường và từng đường cụ thể.

KẾT LUẬN

Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, bằng những kiến thức đã được học, được tích luỹ ở nhà trường, với sự nổ lực của bản thân trong việc sưu tầm, thu thập tài liệu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Ô tô quân sự nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những nội dung đã đề ra.

Đồ án đã hoàn thành được các nội dung sau:

1. Đã nghiên cứu về hệ thống hệ thống phanh xe ô tô chỉ huy mà cụ thể là xe UAZ - 31512.

2. Đánh giá được ưu khuyết điểm về mặt kết cấu của các cụm trong hệ thống.

3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh ô tô chỉ huy, đặc biệt chú ý đến quãng đường phanh, gia tốc phanh, thời gian phanh và lực phanh.

4. Xây dựng chương trình tính toán khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh bằng phần mềm Matlab .

Tuy nhiên do thời gian thực hiện đồ án còn hạn hẹp, khả năng hiểu biết của bạn thân còn hạn chế, chưa có điều kiện thực nghiệm nên đồ án còn nặng về lý thuyết kết quả chưa thực sự thuyết phục.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Cẩn,Phan Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo, tập 3, Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1985.

2. Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vi, Cấu tạo ôtô quân sự, Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1995

3. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập, Lý thuyết Xe Quân Sự, Nhà xuất bản quân đội nhân dân Việt Nam – 2002.

4. Cục quản lý xe máy, Hướng dẫn bảo dưỡng và sửa chữa xe ôtô UAZ 3160, Nhà xuất bản quân đội nhân dân Việt Nam, Hà Nội 2003.

5. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ôtô quân sự”, Tập 5:Hệ thống phanh. Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1998

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"