LỜI NÓI ĐẦU

   Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hóa và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ô tô trở thành một trong những phương tiện chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được sử dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vực đời sống kinh tế - xã hội con người.

   Trong chương trình đào tạo kỹ sư nghành động lực thì đồ án tốt nghiệp là không thể thiếu, là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững sâu về ô tô. Và trong quá trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát tính toán thiết kế một bộ phận, một hệ thống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng hơn hết. Điều này củng cố kiến thức đã được học, thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý, nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật.

   Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao được năng suất vận chuyển. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được ...để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.

   Trong đồ án tốt nghiệp khóa học này em được giao nhiệm vụ: ” KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I ”. Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian khống chế, thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, các thầy giáo bộ môn động lực đã hết sức tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài của mình.

                                                                                    ……., ngày …. tháng ….. năm 20…..

                                                                                  Sinh viên thực hiện

                                                                                ………………..

1. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật điện tử thì tất cả các hệ thống trên ô tô nói chung và hệ thống phanh nói riêng ngày được hoàn thiện hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn.

Trên ô tô hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng. Vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn. Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn, nguy hiểm xảy ra khi vận hành, nhờ điều khiển quá trình phanh làm chủ được tốc độ, nhanh, chậm và dừng hẳn khi cần thiết.

Đối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, ngiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Bên cạnh đó cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực tiễn, hiện tại, chẳng hạn như là: Giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể. Giúp cho người sử dung có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ô tô. Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chống phát hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống phanh ô tô.

Vì vậy em chọn đề tài “ KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I ”.                       

Hệ thống phanh xe RENAULT V.I. Là hệ thống phanh khí nén dùng cho xe tải cở lớn. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt động của các chi tiết trong hệ thống phanh, tính toán kiểm nghiệm  hệ thống phanh khí nén của xe tải RENAULT V.I.

Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo dưỡng hệ thống phanh một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho người và tài sản.

2. TỔNG QUAN  VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.

2.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI.

2.1.1.Công dụng.

Hệ thống phanh dùng để:

Giảm tốc độ của ô tô, máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó.

Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô, máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:

Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc

Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe.

2.1.2.Yêu cầu.

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

Làm việc bền vững, tin cậy.

Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm.

Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá.

Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.

Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh.

Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng.

Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng.

Có khả năng thoát nhiệt tốt.

Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ.

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh la.

Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.

Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính hỏng.

Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này  thường được điều khiển bằng tay đòn nên gọi là phanh tay.

Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (Như xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để.

Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc.

Để giảm dần tốc độ của ô tô  máy kéo trước khi dừng hẳn.

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập.

Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường.

Để có hiệu quả phanh cao:

Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.

Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng.

Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe cói trọng lượng toàn bộ lớn.

Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính là. Gia tốc chậm dần và quãng đường phanh. Ngoài ra cũng có thể dùng các chỉ tiêu khác như. Lực phanh hay thời gian phanh.

Giá trị các yêu cầu này có thể tham khảo trong bảng: 2-1, 2-2 và 2-3.

Các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay từng hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố như. Nguồn gốc và chủng loại ô tô đang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra....

        Bảng 2-1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (Của hệ thống phanh chính ) cho phép ô tô lưu hành trên đường- Do Bộ giao thông Vận tải Việt Nam quy định năm 1995.

Tiêu chuẩn trình bày ở bảng 2-1 trên được cho ứng với chế độ thử:

Ô tô không tải, chạy trên đường nhựa khô, nằm ngang.

Vận tốc bắt đầu phanh là 30 [Km/h ] ( 8,33 [m/s] ).

Do yêu cầu về tốc độ ô tô ngày càng tăng, cho nên có xu hướng tăng vận tốc thử phanh để cho phép lưu hành trên đường. Tuy vậy thử phanh ở tốc độ cao là rất nguy hiểm, nhất là trong điều kiện chưa cho phép có những bãi thử chuyên dùng. Vì thế ở nước ta vẫn đang áp dụng tốc độ thử phanh là 30 [Km/h].

Số liệu cho ở bảng 2-1 chỉ sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm cho phép ô tô lưu hành trên đường để đảm bảo an toàn chuyển động. Đối với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn.

Bảng 2-2 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

(Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ )

Bảng 2-3 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ

(Tiêu chuẩn Liên Xô cũ )

Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu được cho tương ứng ba dạng thử khác nhau là.

Thử " O ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh còn nguội và thường tiến hành hai trường hợp: động cơ được tách và không tách ra khỏi hệ thống truyền lực.

Thử " I ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh đã làm việc nóng lên. Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn:

                        . Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên

                        . Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh.

Thử " II ": Để xác định hiệu quả phanh chính, khi ô tô, máy kéo chuyển động xuống dốc dài.

Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống phanh khác thực hiện các chức năng của nó, gia tốc chậm dần lớn nhất cần phải đạt 3 [ m/s² ] đối với ô tô khách và 2,8 [ m/s² ] đối với ô tô tải.

Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó có thể tạo ra. Khi thử (Theo cả hai chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại - quay lên dốc ) phanh dừng cần phải giữ được ô tô- máy kéo chở đầy tải và động cơ tách ra khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%.

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ô tô - máy kéo, khi chuyển động xuống các dốc dài 6 [Km], độ dốc 7 %, tốc độ không vượt quá 30±2 [Km/h] (8,33±0,6 [m/s]), mà không cần sử dụng các hệ thống phanh khác. Khi phanh bằng phanh này, gia tốc của ô tô, máy kéo thường đạt khoảng 0,6¸2,0 [m/s²].

Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh.

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô, máy kéo khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chính sau:

Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng.

Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất.

Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì: Các bánh xe trước trượt trước sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. Các bánh xe sau trượt trước sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.

Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô, máy kéo hiện đại, người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilook Braking System - ABS).

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng. Giá trị quy định của chúng được cho dưới bảng 2-4.

Bảng 2- 4 : Giá trị tối đa cho phép của lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng đối với hệ thống phanh ô tô

(Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ)

2.1.3. Phân loại.

Hệ thống phanh gồm có các cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh.

Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực.

Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (Phần tử ma sát), phanh chia ra:

Phanh đĩa: Theo số lượng đĩa quay còn chia ra: Một đĩa quay và nhiều đĩa quay.

Phanh trống-guốc: Theo đặc tính cân bằng thì được chia ra: Phanh cân bằng và phanh không cân bằng.

Phanh dãi.

                     (a)                                       (b)                                    (c)

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính.

a- Phanh trống- Guốc: b- Phanh đĩa: c- Phanh dải

Theo loại dẫn động, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực (Phanh dầu), phanh khí nén (Phanh hơi), phanh điện từ và phanh liên hợp (Kết hợp các loại khác nhau).

Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ô tô trước đây. Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng nề, nên hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hổ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ô tô.

Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô tô tải trọng nhỏ.

Phanh truyền động bằng khí nén thì được dùng trên ô tô tải trọng lớn và ô tô hành khách. Ngoài ra nó còn dùng trên ô tô vận tải tải trọng trung bình có động cơ diesel cũng như trên các ô tô kéo đoàn xe.

Phanh truyền động bằng điện thì được dùng trên các đoàn ô tô, ô tô kéo nhiều rơmoóc.

Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô có tải trọng lớn và rất lớn.

2.2. TỔNG QUAN VỀ  HỆ THỐNG PHANH  TRÊN Ô TÔ.

Để đảm bảo được nhiệm vụ của một hệ thống phanh, bất kỳ một hệ thống phanh nào cũng có hai thành phần kết cấu chính sau.

- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản.

- Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh.

2.2.1. Cơ cấu phanh.

Cơ cấu phanh là một bộ phận trực tiếp tạo ra lực phanh cũng chính là lực cản, trong quá trình phanh khi ô tô chuyển động, động năng của ô tô sẽ được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường.

Cơ cấu phanh trên ô tô chủ yếu làm việc theo nguyên lý ma sát. Do vậy kết cấu của nó gồm có hai phần chính: Cơ cấu ép và phần tử ma sát. Bên cạnh đó còn có thêm các phần tử phụ như cơ cấu điều khiển khe hở giữa má phanh và trống phanh của loại phanh trống - guốc, bộ phận xả khí của phanh dẫn động thủy lực...

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - Guốc, Đĩa hay Dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt.

Kết cấu cơ cấu phanh trên ô tô có đặc trưng tùy thuộc bởi vị trí đặt nó ở bánh xe hoặc ở truyền lực, bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến phanh.

Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại trống - guốc và gần đây sử dụng nhiều loại đĩa ở các bánh xe trước.

2.2.1.1. Loại trống - guốc.

a. Thành phần cấu tạo:

Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:

+ Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe.

+ Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (Còn gọi là má phanh).

+ Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định   vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.

+ Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại.

+ Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,2¸0,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng,... Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.

Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động

b. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá.

Hình 2.2. Các sơ đồ phanh trống guốc.

Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 2.2). Các sơ đồ này khác nhau ở chổ

+ Dạng và số lượng cơ cấu ép.

+ Số bậc tự do của các guốc phanh.

+ Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và do vậy khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc.

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc.

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.

- Mức độ phức tạp của kết cấu.

Hình 2.3. Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng.

a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xylanh thủy lực; c- Hai xylanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai xylanh ép, guốc phanh hai bậc tự do.

Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhấtlà các sơ đồ trên hình 2.3a và 2.3b. Tức là sơ đồ với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép. Sau đó đến các sơ đồ 2.3c và 2.3d.

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.

Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô­­­­_- máy kéo.

Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe.

Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh. (Hay còn gọi một cách quy ước là mômen của lực dẫn động).

Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.3 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:

+ Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu.

+ Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của má phanh trên bán kính r_g.

Từ sơ đồ ta thấy rằng:+ Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (Tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi là guốc tự siết.

+ Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách. Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặt trưng của cơ cấu phanh trống_- guốc.

Sơ đồ hình 2.3a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng. Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau. Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

                                   N₁ = N₂ = N và M_p1 = M_p2 = M_p

Do hiện tượng tự siết nên khi N₁ = N₂ thì P₁< P₂. Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch vừa cân bằng. Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.

Sơ đồ trên hình 2.3b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằng nhau P₁ = P₂ = P. Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N_­1 > N₂ và M_p1 > M_p2. Cũng do N₁ > N₂ nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều. Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn.

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng. Nó thường sử dụng trên các ôtô tải cở nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch.

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 2.3a:

K_hq  = SM_p/(P₁+ P₂).r_t = 100%, thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 2.3b sẽ là 116% ¸122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: f = 0,30 ¸ 0,33.

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với hai xylanh làm việc riêng rẽ. Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (Hình.2.3c). Hiệu quả phanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 ¸1,8 lần so với cách bố trí bình thường. Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không có tính thuận nghịch.

Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết P_pt > P_ps trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước. Vì thế nó thường được

sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ.

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 2.3d. Các guốc phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định. Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh. Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào. Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.

                   Hình 2.4. Các cơ cấu phanh tự cường hoá.

Để nâng cao hiệu quả phanh cao hơn nữa, người ta còn dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa. Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa_- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia.

Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng mômen phanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng. Xu hướng hiện nay là: sử dụng cơ cấu phanh loại bình thường với các guốc có điểm quay cố định, cùng phía. Trường hợp cần thiết thì dùng thêm các bộ trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh. 

2.2.1.2. Loại đĩa.

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.

Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng ma sát quay.

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau.

Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau:

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh.

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,05¸0,15)mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn.

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay.

Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng.

2.2.1.3. Loại dải.

Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích. Vì nó dùng phối hợp với ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn.

Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh.

Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh được rút lên siết vào trống phanh. Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay. Nhược điểm là hiệu quả phanh không cao.

Phanh dải đơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một đầu được nối cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần. Tuy vậy khi phanh thường dễ bị giật, không êm.

Phanh dải loại kép: Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết.

Hình 2.6. Sơ đồ các loại phanh dải.

a- Phanh dải đơn giản không tự siết; b- Phanh dải tự siết một chiều;

c- Phanh dải loại kép; d- Phanh dải loại bơi.

Phanh dải loại bơi: Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tự siết, nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay.

Tất cả các loại phanh dải đều có chung nhược điểm là áp suất trên bề mặt ma sát phân bố không đều. Nên má phanh mòn không đều và tải trọng hướng kính tác dụng lên trục lớn.

2.2.2. Dẫn động phanh.

Các loại dẫn động phanh:

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh.

Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chất lỏng thủy lực và khí nén. Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp (h=0,4¸0,6) và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là: thủy lực và khí nén.

Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành trình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở mômen phanh cần sinh ra và các thông số dẫn động phanh.

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: Xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe...

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bình chứa, van phân phối, bầu phanh....

Các sơ đồ phân dòng chính:

Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít là hai dòng dẫn động độc lập. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn được ô tô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó. Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 2.7. Để phân chia các dòng có thể sử  dung bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xi lanh chính kép hay bộ chia.

Mỗi sơ đồ đều có ưu, khuyết điểm riêng. Vì vậy khi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính là:

Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

Mức độ phức tạp của dẫn động

Thường sử dung nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (Hình 2.7a). Đây là sơ đồ phân dòng đơn giản nhất nhưng hiệu quả sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước.

Khi dùng các sơ đồ b, c và d hiệu quả phanh giảm ít hơn, hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó. Tuy vậy khi dùng sơ đồ b và d, lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng. Điều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (Dùng cánh tay đòn âm).

Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng củng phức tạp nhất.

Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh, dẫn động phanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa mômen phanh sinh ra với lực tác dung lên bàn đạp và hành trình của nó.

- Thời gian chậm tác dung khi phanh không được vượt quá 0,6s, khi nhả phanh không được lớn hơn 1,2s.

- Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quả phanh phải còn tối thiểu là 50%.

- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải được tự động phanh lại

Hình 2.7.  Các sơ đồ phân dòng

2.2.2.1. Dẫn động thủy lực.

a. Ưu, nhược điểm:

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm quan trọng là:

- Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ.

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh.

- Hiệu suất cao.

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp.

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.

Nhược điểm của dẫn động thủy lực:

- Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động không làm việc được.

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp.

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động và mômen phanh không ổn định.

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp

b. Các loại và sơ đồ dẫn động:

Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:

- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng lực tác dụng người lái.

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.

- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực.

Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp:

Nguyên lý làm việc:

Khi người lái tác dụng trên bàn đạp phanh 6, piston 4 trong xylanh chính 5 sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái. Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng theo. Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống dẫn 2 và 8 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 7 để thực hiện quá trình phanh.

Hình 2.8.  Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.

1,7- Xylanh bánh xe; 3,4- Piston trong xylanh chính;

 2,8- Đường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 5- Xylanh chính; 6- Bàn đạp phanh.

Dẫn động tác động gián tiếp:

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái. Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tốc.

Hiện nay, bộ trợ lực chân không có nhiều dạng và sơ đồ kết cấu khác nhau. Tuy vậy tất cả chúng đều có chung một nguyên lý làm việc và luôn luôn phải có ba phần tử kết cấu chính là:

-  Buồng hay xylanh sinh lực: Để tạo lực tác dụng lên dẫn động.

- Cơ cấu tỷ lệ: Để đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp, hành trình bàn đạp và lực phanh.

- Các van chân không và không khí.

Hình 2.9. Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không.

1,3-  Đường ống dẫn dầu phanh đến xy lanh bánh xe; 2- Xy lanh bánh xe; 4- Đường nạp động cơ; 5,9- Van chân không; 6- Lọc; 7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 10- Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ; 11- Màng (hoặc piston) trợ lực; 12- Bầu trợ lực chân không.

Tùy thuộc vào cách bố trí và lắp đặt cơ cấu tỷ lệ, buồng sinh lực và xylanh chính, các bộ trợ lực chân không có thể chia thành ba nhóm chính:

- Nhóm 1: Các bộ trợ lực mà cơ cấu tỷ lệ có dạng đòn và không có liên hệ trực tiếp với hệ thống thủy lực dẫn động phanh.

- Nhóm 2: Các bộ trợ lực có buồng sinh lực, cơ cấu tỷ lệ và xylanh chính bố trí riêng rẽ.

- Nhóm 3: Các bộ trợ lực có buồng sinh lực, cơ cấu tỷ lệ và xylanh chính bố trí đồng trục chung trong một kết cấu.

Nguyên lý làm việc:

- Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston  (Hoặc màng)11. Van chân không 5, làm nhiệm vụ nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh. Van không khí 9, làm nhiệm vụ cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh. Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.

- Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không. Khi nhả phanh van chân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng áp suất chân không. Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải làm van chân không 5 đóng lại, cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A. Độ chênh lệch áp suất giữa  hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hổ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính 2, ép dầu theo các ống dẫn (Dòng 1 và 3) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh. Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi. Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A. Độ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm pistôn hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp. Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại.

- Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và tải nhỏ.

Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:

Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái. Bộ trợ lực phanh loại khí nén có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải.

Hình 2.10.  Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén.

1 - Bàn đạp; 2 - Đòn bẩy; 3 - Cụm van khí nén; 4 - Bình chứa khí nén; 5 - Xylanh lực; 6 - Xylanh chính; 7,9 - Đường ống dẫn dầu đến các xylanh bánh xe;

 8,10- Xylanh bánh xe.

Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5. Trong cụm van 3 có các bộ phận sau:

- Cơ cấu tỷ lệ: Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.

- Van nạp: Cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh.

- Van xả: Cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả phanh.

Nguyên lý làm việc: Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xylanh chính 6 và của cụm van 3. Van 3 dịch chuyển mở đường nối khoang A của xylanh lực với bình chứa khí nén 4. Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanh chính 6 dịch chuyển, đưa dầu đến các xylanh bánh xe. Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển lùi sang trái. Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trí một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp. Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào. Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh.

Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm và các bộ tích năng:

Bơm thủy lực: Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động. Trong dẫn động phanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như bánh răng, cánh gạt, pistôn hướng trục. Bơm thủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước và khối lượng của hệ thống. Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đường ống cũng cao hơn.

Bộ tích năng thủy lực: Để đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt. Bên cạnh bơm thủy lực cần phải có các bộ tích năng, có nhiệm vụ tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giải phóng nó, cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết.

Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các bộ tích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫn động thủy lực hai dòng với xylanh chính 2.

Hình 2.11.  Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng.

1- Bàn đạp; 2- Xylanh chính; 3,4- Van phanh; 5,6- Xylanh bánh xe; 7- Bộ tích năng; 8- Bộ điều chỉnh áp suất tự động kiểu rơle; 9- Bơm tích năng; 10- Van an toàn; 11- Bơm.

Nguyên lý làm việc: Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xylanh bánh xe 5 và 6. Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xylanh 5 và 6 càng cao. Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải.

2.2.2.2. Dẫn động khí nén.

Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh trong đó sử dụng năng lượng của dòng khí nén để tạo ra momen phanh ở các cơ cấu phanh bánh xe. Lực đạp phanh của người lái ở đây đóng vai trò lực điều khiển để đóng mở van phân phối khí nén chính của hệ thống. Do đó, lực đạp phanh có thể không lớn nhưng vẫn tạo được momen phanh lớn trên các bánh xe. Vì vậy, hệ thống phanh loại này thường được sử dụng trên các ô tô có khối lượng lớn.

Các hệ thống phanh khí nén thông thường có áp suất khí nén nhỏ hơn 0,8MN/m², còn gọi là hệ thống phanh khí nén có áp suất thấp. Ngày nay còn sử dụng hệ thống phanh khí nén áp suất cao, có áp suất khí nén cho phép lên tới 1,3MN/m². Sử dụng hệ thống phanh có áp suất công tác cao sẽ làm tăng hiệu quả phanh, giảm thời gian chậm tác dụng phanh và giảm được kích thước chung của các cụm chi tiết, tuy nhiên yêu cầu an toàn kỹ thuật phải nâng cao rất nhiều.

Các thành phần chính của dẫn động phanh khí nén gồm có: máy nén khí để cung cấp nguồn khí nén, các bình chứa khí nén để dự trữ và ổn định áp suất công tác trong hệ thống, van phân phối chính, van an toàn và các van khác. Ngoài ra, do thường sử dụng trên các ô tô vận tải nên trong dẫn động phanh khí nén còn có các cụm van để điều khiển và dẫn động phanh ra rơ moóc.

a. Ưu nhược điểm:

Dẫn động khí nén có các ưu điểm quan trọng là:

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ.

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (Khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể làm việc dược, tuy hiệu quả phanh giảm).

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như: phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,....

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động.

Tuy vậy dẫn động khí nén cũng có các nhược điểm là:

- Độ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn.

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn của chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới 10I15 lần. Nên kích thước và khối lượng của dẫn động lớn.

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều.

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn.

b. Các sơ đồ dẫn động chính:

Dẫn động phanh khí nén có ba sơ đồ điển hình, tương ứng với ba trường hợp là:

- Xe ôtô đơn không kéo moóc dẫn động.

- Xe kéo moóc dẫn động.

- Xe kéo moóc dẫn động phanh rơ moóc hai đường.

Dẫn động phanh trên ôtô đơn:

Hình 2.12. Sơ đồ dẫn động ôtô đơn không kéo moóc.

1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắng lọc tách ẩm; 5- Van bảo vệ kép; 6, 10- Các bình chứa khí nén; 7, 9- Các bầu phanh xe kéo;  8- Tổng van phân phối.

Nguyên lý làm việc:

- Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộ lắng lọc tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5, vào các bình chứa 6 và 10. Van an toàn 2 có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều khiển 3 có sự cố. Các bộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động.

- Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8. Ở  trạng thái nhả phanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh và mở thông  các bầu phanh với khí quyển.

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc cắt đường thông các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các phanh 7 và 9 tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh xe lại.

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của các lò xo hồi vị.

- Trong trường hợp xe kéo moóc, dẫn động phanh rơ moóc có thể thực hiện theo sơ đồ một đường hoặc hai đường.

Dẫn động phanh rơ moóc một đường:

Hình 2.13. Sơ đồ dẫn động phanh rơmoóc một đường.

    11,16- Các bình chứa khí nén; 12- Các van cắt nối đường ống; 13- Các đầu nối ống giữa xe kéo và rơmoóc; 14- Đường nối giữa xe kéo và rơmoóc trong dẫn động một đường; 15- Van phân phối phanh rơmoóc; 17- Các bầu phanh rơmoóc; 18- Van điều khiển phanh rơmoóc.

Nguyên lý làm việc:

- Xe kéo và rơ moóc được nối với nhau bằng một đường ống (14). Đường này vừa là đường cung cấp vừa là đường điều khiển.

- Ở trạng thái nhả phanh: Không khí nén sẽ từ bình 11 của xe kéo, qua van điều khiển phanh rơ moóc 18, van cắt nối 12, đầu nối 13, rồi theo đường nối 14 qua van phân phối khí rơmoóc 15 đi vào bình chứa khí 16 của rơmoóc.

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, dẫn động phanh xe kéo sẽ làm việc như đã mô tả trên. Đồng thời, không khí nén từ tổng van phân phối đi đến van 18, điều khiển nó cắt đường nối từ bình chứa11 với đường ống 14, và nối thông đường ống 14 với khí quyển. Không khí nén trong đường ống 14 thoát ra ngoài, dưới tác dụng của độ chênh áp giữa bình chứa 16 và đường ống 14, van phân phối rơmoóc 15 sẽ làm việc, đóng đường thông giữa các bầu phanh của rơmoóc với khí quyển và mở đường cho khí nén từ bình chứa 16 đi đến các bầu phanh của rơmoóc để phanh rơmoóc lại.

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của các lò xo hồi vị.

- Quá trình phanh ứng với quá trình giảm áp suất trong đường ống nối giữa xe kéo và rơmoóc (Xả khí nén ra ngoài).

- Trong trường hợp rơmoóc bị tuột khỏi xe kéo, thì khí nén từ đường nối 14 cũng bị xả ra ngoài tương tự như khi người lái đạp phanh. Nhờ đó rơmoóc sẽ được tự động phanh lại, đảm bảo tránh các sự cố giao thông nguy hiểm.

- Khi phanh, bình chứa của rơmoóc không được cung cấp khí nén.

Dẫn động phanh rơmoóc hai đường:

Hình 2.14. Sơ đồ dẫn động phanh rơmoóc hai đường.

11,16- Các bình chứa khí nén; 12- Các van cắt nối đường ống; 13- Các đầu nối ống giữa xe kéo và rơmoóc; 15- Van phân phối phanh rơmoóc; 17- Các bầu phanh rơmoóc; 19- Đường ống dẫn khí điều khiển; 20- Đường ống dẫn khí cung cấp; 21- Van điều khiển phanh rơmoóc.

Nguyên lý làm việc:

- Xe kéo và rơmoóc được nối với nhau bằng hai đường ống. Một đường là đường cung cấp 20 và một đường là đường điều khiển 19.

- Qua đường cung cấp, khí nén từ bình chứa 11 của xe kéo thường xuyên được nạp vào bình chứa 16 của rơmoóc.

- Ở trạng thái nhả phanh: đường điều khiển 19 được nối với khí quyển qua van điều khiển 21.

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, dẫn động phanh xe kéo sẽ làm việc như đã mô tả trên. Đồng thời, không khí nén sẽ từ tổng van phân phối đi đến van 12, điều khiển nó cắt đường nối giữa đường ống 19 với khí quyển và cho khí nén đi vào 19. Lúc này, do độ chênh áp giữa đường cung cấp 20 và đường điều khiển 19 thay đổi, van phân phối 15 của rơmoóc sẽ làm việc, đóng đường thông các bầu phanh của rơmoóc với khí quyển và mở đường cho khí nén từ bình chứa 16 đi đến các bầu phanh của rơmoóc để phanh rơmoóc lại.

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của các lò xo hồi vị.

2.2.2.3.Dẫn động liên hợp:

a. Dẫn động liên hợp thủy khí:

Dẫn động liên hợp thủy khí được sử dụng rộng rãi trên các ô tô và đoàn xe kéo moóc tải trọng lớn và đặc biệt lớn (Như các ô tô URAL- 375, MAZ-7310 ...)

b. Dẫn động liên hợp điện khí nén:

Dẫn động liên hợp điện khí nén là loại dẫn động triển vọng nhất sử dụng cho các đoàn xe kéo moóc.

Trong các dẫn động này, chức năng điều khiển được thực hiện bởi phần điện có độ nhạy cao, còn chức năng sinh lực do phần khí nén đảm nhận.

Trong những năm gần đây trên các ô tô và đoàn xe kéo moóc, sử dụng rộng rãi các bộ vi xử lý để thực hiện các thao tác tính toán và xử lý khác nhau. Sử dụng các bộ vi xử lý như vậy trong dẫn động điện khí nén cho phép tạo được các dẫn động có độ nhạy, tính đồng bộ và chính xác rất cao.

2.2.3. Phanh dừng và hệ thống phanh phụ.

2.2.3.1. Phanh dừng.

Để đảm bảo an toàn khi chuyển động, trên ô tô ngoài hệ thống phanh chính (phanh chân) đặt ở các bánh xe, ô tô còn được trang bị thêm hệ thống phanh dừng để hãm ô tô khi đỗ tại chỗ, dừng hẳn hoặc đứng yên trên dốc nghiêng mà không bị trôi tự do, đồng thời hổ trợ cho hệ thống phanh chính khi thật cần thiết.

Cơ cấu phanh dừng có thể dùng theo kiểu tang trống, đĩa hoặc dãi.

Hệ thống phanh dừng có thể làm riêng rẽ, cơ cấu phanh lúc đó được đặt trên trục ra của hộp số với ô tô có một cầu chủ động hoặc hộp số phụ ở ô tô có nhiều cầu chủ động và dẫn động phanh là loại cơ khí. Loại phanh dừng này còn là phanh truyền lực vì cơ cấu phanh nằm ngay trên hệ thống truyền lực. Phanh truyền lực có thể là loại phanh đĩa hoặc phanh dãi.

Trên một số ô tô du lịch và vận tải có khi cơ cấu phanh của hệ thống phanh dừng làm chung với cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính. Lúc đó cơ cấu phanh được đặt ở bánh xe, còn truyền động của phanh dừng được làm riêng rẽ và thường là loại cơ khí, trên một số xe thì có thêm trợ lực.

2.2.3.2. Hệ thống phanh phụ.

Mục đích của hệ thống phanh phụ là giảm được tốc độ ô tô khi phanh trên đường dài và liên tục. Bởi thế hệ thống phanh này còn gọi là phanh chậm dần.

Hệ thống phanh phụ phải đảm bảo phanh được ô tô với hiệu quả phanh không lớn lắm trong thời gian dài.

Hệ thống phanh này rất thích hợp khi ô tô chạy ở vùng đồi núi, vì trong điều kiện như thế hệ thống phanh chính bị nóng quá mức và hư hỏng.

Nhờ có hệ thống phanh phụ mà ô tô làm việc an toàn hơn, tăng được tốc độ trung bình khi ô tô chạy ở đường dốc, giảm hao mòn cho hệ thống phanh chính, lốp và có khi là động cơ nữa. Ngoài ra hệ thống phanh phụ đảm bảo cho hệ thống phanh chính luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc.

Về mặt kết cấu hệ thống phanh phụ có thể có loại cơ khí, khí (Không khí), thủy lực và điện động.

Hệ thống phanh phụ được sử dụng ngày càng rộng rãi, chủ yếu trên ô tô hành khách và ô tô tải có tải trọng trung bình và lớn.

3. GIỚI THIỆU VỂ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT.

      Xe tải RENAULT V.I được sản xuất tại Pháp. Đây là loại ô tô tải, có thùng hàng tự đổ. Nó có nhiều ưu điểm và được đưa vào sử dụng rộng rãi. Các đặc tính kỹ thuật của xe, thiết bị an toàn khi chạy xe, thao tác vận hành đảm bảo được yêu cầu cao về vận tải ô tô trên thế giới. Xe tải RENAULT V.I trên là loại ô tô có 3 cầu,  cầu trước dẫn hướng, hai cầu sau chủ động, công thức bánh xe là 6x4, tải trọng toàn bộ xe là 34800 kg, tải trọng có ích là 25000 kg.

3.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE TẢI RENAULT V.I.

3.1.1. Động cơ.

     Động cơ xe tải RENAULT V.I  có những đặc điểm kết cấu và những thông số kỹ thuật như sau:

     -  Động cơ diesel 4 kỳ, dùng xupap treo bố trí trên 1 hàng

     -  Số lượng xi lanh: 6  được  bố trí thẳng hàng, dung tích 11,1 lít, 350 mã lực.

     - Công suất lớn nhất 225 KW ở 1800 Vg/ph

     - Mô men xoắn cao 1750 Nm ở 1300 Vg/ph

     -  Thứ tự làm việc của các xi lanh:1-5-3-6-2-4.

     -  Lọc khí động cơ loại kép đảm bảo hiệu quả cao lọc bụi không khí, không yêu cầu nhiên liệu chất lượng cao. Lọc thô nhiên liệu chuẩn, lọc khí có độ giự trữ lọc sạch lớn, mức khí nạp cho động cơ lớn.

     -  Thân xi lanh làm bằng gang, có các ống lót ướt để tháo, ngoài ống lót còn có các áo nước để làm mát.

     -  Nắp xi lanh: nắp bố trí  theo thân động cơ, làm bằng hợp kim nhôm.

-  Piston: trên đỉnh piston có khoét lõm để tạo buồng cháy dạng w, trên thân piston có bố trí 4 secmăng trong đó 3 secmăng khí và 1 secmăng dầu.

-  Chốt  piston được chế tạo bằng thép.

- Trục khuỷu: được chế tạo bằng  thép. Trên trục khuỷu có bố trí các đối trọng. Trong trục khuỷu có chứa các đường dầu bôi trơn để dẩn dầu đi bôi trơn các khuỷu và cổ trục khuỷu.

- Thanh truyền: làm bằng thép, tiết diện ngang có dạng chử I. Trong thân thanh truyền có đường dầu để dẫn dầu từ cổ khuỷu đi lên bôi trơn chốt khuỷu. Đầu nhỏ thanh truyền có bạc lót bằng đồng thanh.

- Bánh đà có dạng hình chậu, vật liệu chế tạo bằng gang. Trên bánh đà có vành răng bằng thép để truyền động từ bộ khởi động sang động cơ để khởi động động cơ.                               

3.1.1.1. Hệ thống bôi trơn.

       Dùng phương pháp bôi trơn cưỡng bức nhờ bơm dầu tạo ra áp lực để đưa dầu đi bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát.

Bơm dầu: dùng bơm bánh răng, được dẫn động từ trục cam động cơBầu lọc: dùng bầu lọc li tâm hoàn toàn, bầu lọc được lắp nối tiếp với mạch dầu từ bơm dầu bơm lên. Do đó toàn bộ dầu nhờn do bơm dầu cung cấp điều đi qua bầu lọc. Một phần dầu nhờn phun qua lổ phun làm quay rôto của bầu lọc rồi về lại cacte còn phần lớn dầu nhờn được lọc sạch rồi đi theo đường dầu chính để đi bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát .

Bộ tản nhiệt: để làm mát dầu nhờn sau khi dầu nhờn đi bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát. Bộ tản nhiệt dạng ống, làm mát bằng không khí được lắp trước bộ tản nhiệt dùng nước. Dầu sau khi được làm mát được trở lại cacte động cơ.

3.1.1.2. Hệ thống làm mát.

Dùng chất lỏng (Nước) để làm mát động cơ. Người ta sử dụng phương pháp làm mát tuần hoàn cưởng bức một vòng kín.  Nước từ két nước được bơm nước hút vào động cơ để làm mát. Nước sau khi đi làm mát động cơ được đưa trở lại két nước để làm mát.

- Bơm nước kiểu li tâm truyền động từ trục khuỷu qua dây đai hình thang

- Quạt gió có 8 cánh uốn cong  được đặt sau két nước làm mát để hút gió, làm tăng lượng gió qua kết làm mát nước.

- Két làm mát nước được đặt trước đầu của ôtô để tận dụng lượng gió qua két để làm mát nước.

3.1.1.3. Hệ thống nhiên liệu.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu thuộc loại cưỡng bức nhờ bơm nhiên liệu để chuyển nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp

            - Thùng nhiên liệu có dung tích 400 lít.

- Bơm cao áp có 6 tổ bơm đặt thẳng hàng và được dẫn động từ trục cam của động cơ . Trên bơm cao áp có đặt bộ điều tốc để hạn chế khi động cơ vượt tốc.

- Có 6 vòi đặt trên nắp máy của động cơ.

3.1.2. Hệ thống thiết bị điện.

Hệ thống điện trong ôtô có hiệu điện thế là 24 V.

Hệ thống gồm bình ắcqui, máy phát điện, các đồng hồ đo, đồng hồ kiểm tra được lắp ở bên trong, phía trước lái xe. Gồm hệ thống cung cấp năng lượng, khởi động động cơ và các thiết bị chiếu sáng bên trong và bên ngoài, hệ thống âm thanh và thông gió, các thiết bị điện phụ trợ và hệ thống gạt nước, hệ thống khoá vi sai và đèn gầm, các đèn kiểm tra thông báo cho biết các chế độ làm việc của từng hệ thống không đảm bảo yêu cầu, cho phép người lái kịp thời đưa ra những biện pháp cần thiết để khắc phục hỏng hóc.

3.1.3. Hệ thống truyền lực.

3.1.3.1. Ly hợp.

Ly hợp loại một đĩa ma sát khô.

Đĩa ma sát có đường kính trong là 250 mm và đường kính ngoài 430 mm.

Đĩa ép làm bằng gang, có 12 lò xo trụ bố trí xung quanh để ép đĩa tỳ sát vào đĩa ma sát.

Dẫn động thủy lực được trợ lực bằng khí nén.

3.1.3.2. Hộp số.

Hộp số xe Renault Kerax có 8 số tiến và 1 số lùi .

Tỷ số truyền của các tay số:

- Tỷ số truyền số 1 : 11,54  Tỷ số truyền số 2 : 8,137  Tỷ số truyền số 3 : 5,737

- Tỷ số truyền số 4 : 4,046  Tỷ số truyền số 5 : 2,853  Tỷ số truyền số 6 : 2,011

- Tỷ số truyền số 7 : 1,418  Tỷ số truyền số 8 : 1         Tỷ số truyền số lùi :13,85

-  Khả năng leo dốc đến 68 % và khả năng khởi hành trên dóc tới 41% .

3.1.3.3. Các đăng.

Các đăng được nối giữa hộp số và cầu chủ động sau. Trên các đăng có 2 khớp nổi chử thập và một khớp nối bằng then hoa.

Trong khớp nối chử thập có lắp các ổ bi kim. Khớp nối then hoa dùng để thay đổi chiều dài trục các đăng khi dầm cầu sau dao động tương đối so với khung xe.

3.1.3.4. Vi sai -bán trục.

Vi sai của xe tải Renault Kerax là vi sai có dạng bánh răng côn với 4 bánh răng hành tinh. Số răng của bánh răng vi sai là 10.

3.1.3.5. Cầu xe.   

Gồm một cầu trước và hai cầu sau :

Cầu trước là cầu bị động, làm bằng thép, được dập theo dạng tiết diện chử I, ở các đầu mút của dầm có các lổ để ghép dầm với cam quay bằng chốt chuyển hướng. Dầm cầu trước được nối với khung xe  qua các lá nhíp của hệ thống treo phía trước.

Hai cầu sau là cầu chủ động, Giảm  tốc kép cho cầu chủ động .

Cầu trước trọng tải 8000 kg .

Cầu sau trọng tải 26800 kg .

Vi sai giữa các cầu và giữa các bánh xe .

Tỉ số truyền cặp bánh răng côn xoắn 17/37.

3.1.3.6. Xăm lốp và bánh xe.

Lốp bánh xe tải Renault Kerax  có loại như sau:

Kiểu lốp : 12,00 R 20

Đường kính mayơ bánh xe: D_M = 22,5 inch

- Áp suất cho phép trong lốp khi chạy trên đường cứng:

Bánh trước :  8,5 (kg/cm²)

Bánh sau:  8,4 (kg/cm²)

Bánh dự trữ có áp suất:  8,4 (kg/cm²)

3.1.4. Hệ thống treo.

- Hệ thống treo phía trước tăng cứng dạng e líp, có 8 lá nhíp. 

- Hệ thống treo phía sau tăng cứng dạng e líp, có 9 lá nhíp.

Có biên dạng hình chử nhật, không có nhíp phu. Nhíp được bắt chặt vào gầm cầu bằng 2 bulông hình chữ U. Trong phần trước của nhíp có các tai nhíp tháo được, trong lổ của tai nhíp có ép các ống lót. Mút sau của nhíp được bắt di động trên khung xe bằng liên kết bản lề.

3.1.5. Hệ thống lái.

Cơ cấu lái trên xe tải  Renault Kerax  là loại liên hợp: Trục vít - êcu bi -thanh răng - cung răng, có bộ trợ lực lái bằng thuỷ lực. Dẫn động hệ thống lái thông qua trục lái, khớp các đăng và các khâu khớp trong hình thang lái, cơ cấu lái và trợ lực lái được bố trí chung thành một cụm, cơ cấu lái được bắt chặt vào khung xe và nối với trục lái bằng khớp các đăng. Bơm dầu trợ lực lái là bơm cánh gạt tác dụng kép, số cánh gạt là 10 cánh, trên thân bơm có bố trí van an toàn.

3.1.6. Hệ thống phanh.

Xe tải Renault Kerax  được trang bị các loại hệ thống phanh chính, hệ thống phanh dừng, phanh phụ trợ. Cơ cấu phanh bánh xe kiểu tang trống, có hai má phanh với đầu cố định cùng phía. Dẫn động hệ thống phanh chính bằng khí nén, có hai đường phanh riêng biệt cho các cơ cấu phanh. Khi đỗ, ôtô được phanh nhờ cơ cấu phanh các bánh trứơc và sau dưới tác dụng của lực lò xo trong các bầu phanh. Cơ cấu phanh phụ trợ được đặt ở đường ống xả. Phanh phụ trợ hoạt động theo nguyên lý chắn lưu lượng dòng khí xả và giảm lượng nhiên liệu cung cấp. Trường hợp hệ thống phanh chính bị hỏng ta có thể dùng phanh dừng để phanh xe tạm thời.

Máy nén khí: kiểu hai xi lanh bố trí thẳng hàng, có hệ thống chất lỏng làm mát nắp xi lanh, có cơ cấu giảm tải nằm trong thân xi lanh.

3.2. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I.

Xe tải Renault Kerax  được trang bị các hệ thống phanh sau: phanh chính, phanh dự phòng, phanh dừng. Mặc dù các hệ thống phanh này có các chi tiết chung nhưng chúng làm việc độc lập và đảm bảo hiệu quả phanh cao ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. Ngoài ra trên ôtô còn được trang bị cơ cấu dẫn động nhả phanh đảm bảo cho ôtô vẫn chuyển động được khi ôtô tự phanh trong trường hợp khí nén bị rò rỉ, cộng thêm hệ thống đèn tín hiệu sự cố, các đồng hồ kiểm tra, cho phép theo dõi được khả năng hoạt động của cơ cấu dẫn động khí nén.

- Hệ thống phanh chính có công dụng để giảm bớt tốc độ chuyển động của ôtô hoặc dừng hẳn ôtô. Phanh chính cho phép dừng hẳn ôtô một cách nhanh chóng và đáng tin cậy không phụ thuộc vào điều kiện chuyển động, tốc độ và tải trọng. Cơ cấu phanh trong hệ thống phanh chính lắp trên cả sáu bánh xe ôtô. Dẫn động hệ thống phanh chính là loại dẫn động khí nén hai dòng.

- Hệ thống phanh dự phòng có công dụng để giảm bớt tốc độ từ từ  hoặc dừng hẳn ôtô đang chuyển động trong trường hợp toàn bộ hoặc một phần hệ thống phanh chân bị hỏng.

- Hệ thống phanh dừng đảm bảo cho ôtô đứng yên so với mặt đường khi ôtô đứng trên dốc hoặc khi không có người lái. Hệ thống phanh tay được chế tạo liền với phanh dự phòng.

- Hệ thống nhả phanh sự cố dùng để nhả phanh của lò xo tích năng khi các lò xo này tự động tác động do bị rò rỉ khí nén trên đường ống. Ngoài đường dẫn khí nén còn có bu lông nhả phanh sự cố trong mỗi bầu phanh tích năng bằng phương pháp cơ khí.

- Hệ thống tín hiệu sự cố và kiểm tra gồm có hai phần:

             + Tín hiệu ánh sáng và âm thanh: Các công tắc kiểu điện từ khí nén được bố trí ở các điểm khác nhau trên đường khí nén, khi bất kỳ dòng khí của hệ thống phanh nào tác động các công tắc này sẽ làm kín mạch hệ thống đèn phanh ở đằng sau. Các công tắc điện, hơi bắt ở trong các bình khí nén là dạng công tắc thường đóng, khi chưa đủ áp lực, khí nén chưa ngắt mạch đèn lắp trên bảng đồng hồ ở trong cabin và mạch tín hiệu mạch đèn sẽ sáng và còi sẽ kêu.

+ Các van nằm ở các đầu kiểm tra, nhờ chúng ta có thể chuẩn đoán được tình trạng kỹ thuật của đường dẫn động và khi cần có thể trích lấy khí nén.

Đặc tính kỹ thuật của hệ thống phanh xe tải Renault Kerax  được liệt kê trong bảng 3.1.

Bảng 3.1. Đặc tính kỹ thuật của hệ thống phanh xe Renault Kerax  .

3.3. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I.

3.3.1. Sơ đồ.

Hệ thống phanh trên xe tải RENAULT V.I  được biểu diễn trên hình 3.1.

                      Hình 3.1. Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe RENAULT V.I 

1. Máy nén khí; 2. Ổn áp; 3. Bộ làm mát; 4. Bộ lắng lọc tách ẩm và điều chỉnh áp suất; 5. Bộ chia và bảo vệ; 6. Bình chứa khí nén dùng cho phanh tay cầu sau; 7. Bình chứa khí nén cấp cho dòng phanh cầu sau; 8. Bình chứa khí nén cấp cho các bầu phanh cầu trước; 9.Tổng van phân phối; 10. Van cấp và xã nhanh cho bầu phanh trước; 11. Bộ điều hòa lực phanh; 12. Van cấp và xã nhanh cho bầu phanh giữa; 13. Van hạn chế áp suất cho bầu phanh dừng cầu trước; 14.Van tăng tốc cho bầu phanh dừng cầu trước; 15. Van điện từ; 16. Van phanh tay; 17. Van hạn chế áp suất cho bầu phanh dừng cầu sau; 18. Van tăng tốc cho các bầu phanh dừng cầu sau; 19. Van xã nhanh cho bầu phanh dừng cầu sau; 20. Cụm bầu phanh cầu sau; 21. Cơ cấu phanh cầu sau; 22. Bầu phanh cầu giữa; 23. Cơ cấu phanh cầu giữa; 24. Cụm bầu phanh cầu trước; 25. Cơ cấu phanh cầu trước; 26. Các đèn báo tín hiệu; 27. Đồng hồ báo áp suất.

3.3.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh xe tải  RENAULT V.I.  

3.3.2.1.     Hệ thống phanh chính.

Khí nén từ máy nén khí (1) qua bộ ổn áp (2) và bộ làm mát (3). Tới bộ lắng lọc tách ẩm và điều chỉnh áp suất (4) đi tới bộ chia (5) và khí nén được phân phối tới các bình chứa (6), (7) và (8), sau đó đi tới các đường ống cao áp để sẵn sàng cấp cho các dòng phanh.

·        Khi đạp phanh.

Khí nén từ các bình chứa (7), (8) đi vào buồng dưới của tổng van phân phối (9). Một đường đi tới điều khiển van cấp xã nhanh cho bầu phanh cấu trước (10) cho dòng khí nén từ bình chứa (8) qua van cấp xã nhanh cho bầu phanh cầu trước (10), đi đến các cụm bầu phanh cầu trước (24) thực hiện quá trình phanh cầu trước.

Đồng thời một đường từ tổng van phân phối (9) đi tới bộ điều hòa lực phanh (11) điều khiển cho dòng khí từ bình chứa khí nén (7) đi vàp cấp cho cụm bầu phanh sau (20), thực hiện qua trình phanh cầu sau. Trong lúc đó một đường ra từ bộ điều hòa lực phanh (11) lại làm nhiệm vụ điều khiển cho dòng phanh cầu giữa. Đường khí nén này điều khiển van cấp xã nhanh cho bầu phanh cầu giữa (12) cho dòng khí nén từ bình chứa (7) đi tới các bầu phanh cầu giữa (22) thực hiện quá trình phanh cầu giữa.

·        Khi nhả phanh.

Khí nén từ các đường cấp của tổng van phân phối (9) sẽ được xã ra ngoài khí trời theo đường xã khí của tổng van phân phối (9). Lúc đó sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp trên dòng điều khiển tới dòng phanh cầu trước và cầu sau. Đường  điều khiển dòng phanh cầu sau sụt áp làm cho dòng khí từ các bầu phanh cầu sau (20) sẽ đi ra ngoài theo đường xã của bộ điều hòa lực phanh (11), thực hiện quá trình nhã phanh cầu sau. Trong lúc đó dòng khí điều khiển phanh cầu giữa từ bộ điều hòa lực phanh (11) áp suất sẽ giảm van cấp và xã nhanh cho bầu phanh cầu giữa (12) sẽ ngắt dòng khí nén từ bình chứa khí nén (7) và cho khí nén từ các bầu phánh cầu giữa (22) đi ra ngoài qua đường xã của van cấp và xã nhanh cho bầu phanh cầu giữa (12), thực hiện quá trình nhã phanh cầu giữa.

Đồng thời áp suất khí nén từ đường điều khiển củng sẽ tụt áp và khí nén trên dòng điều khiển tới van cấp và xã nhanh cho bầu phanh trước (10) sẽ giảm và ngắt đường khí nén từ bình chứa (8), cho dòng khí nén trong các bầu phanh cầu trước (24) đi ra ngoài theo đường xã của van cấp và xã nhanh cho bầu phanh cầu trước (10). Thực hiện quá trình nhã phanh cầu trước.

3.3.2.2. Hệ thống phanh dừng:

Khi bật khóa van điện từ (15) dòng khí nén từ bình chứa (6) và (8) sẽ đi qua các van hạn chế áp suất (13) và (17)  đến các van tăng tốc (14) và (18) đi qua van điện từ (15) cấp khí cho van phanh tay (16). Từ van phanh tay (16) khí nén sẽ được cấp về điều khiển các van tăng tốc (14) và (18) cho các dòng phanh cầu trước và cầu sau. Một dòng khí nén điều khiển từ van phanh tay (16) sẽ điều khiển van tăng tốc (14) và cấp khí vào các bầu phanh tích năng cầu trước (24) ép lò xo thực hiện quá trình nhã phanh càu trước.

Đồng thời một dòng khí nén điều khiển dòng cầu sau từ van phanh tay (16), điều khiển van tăng tốc (18) cho khí nén từ bình chứa (6) đi qua van giảm áp (17) đến van tăng tốc (18) vào điều khiển van cấp và xã nhanh cho các bầu phanh dừng cầu sau (19) cho dòng khí nén vào các bầu phanh cầu sau (20) ép lò xo tích năng thực hiện quá trình nhã phanh cầu sau.

·        Khi phanh. 

Khi xoay van phanh tay (16), sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp ở dòng điều khiển các van tăng tốc (14) và (18) qua đầu thông với khí quyển. Van tăng tốc (14) và (18) không cho khí nén từ các bình chứa (8) và (6) vào ép lò xo tích năng và mỡ đường khí nén từ phần dưới piston của bầu phanh ra ngoài khí quyển qua van tăng tốc (14) và (18). Lực nén lò xo truyền đến cần của bầu phanh để phanh ô tô lại. Hiệu quả phanh phụ thuộc vào góc xoay của cần điều khiển của van phanh tay.

4. KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I.

4.1.  MÁY NÉN KHÍ.

Trên xe RENAULT V.I  sử dụng máy nén khí kiểu piston hai xy lanh, được dẫn động qua bộ truyền bánh răng. Kết cấu của máy nén thể hiện trên hình  4.1.

Hình 4.1. Máy nén khí

 1. Bánh răng dẫn động; 2.Đệm khoá; 3. Đai ốc bắt chặt bánh răng; 4. Bộ phận làm kín; 5. Lò xo; 6. Then bán nguyệt; 7. Trục khuỷu; 8. Ổ bi; 9. Các te; 10. Bạc lót; 11. Thanh truyền; 12. Nút đậy; 13.  Xéc măng dầu;14. Chốt piston; 15. Xéc măng khí; 16. Piston; 17. Nắp xi lanh; 18. Vòng đệm; 19.  Thân máy; 20. Đầu nối; 21. Đệm các te; 22. Đệm điều chỉnh; 23 Nắp; 24. Đệm các te; 25. Các te .

      Cơ cấu dẫn động của máy nén khí làm việc từ trục khuỷu của động cơ qua các bánh răng của cơ cấu dẫn động. Piston được làm bằng nhôm có chốt bơi, sự dịch chuyển dọc trục của các chốt trong đỉnh piston được hạn chế bởi các vòng hãm. Không khí từ ống góp nạp của động cơ đi vào các xi lanh máy nén qua van lá nạp. Piston nén khí qua và ép vào hệ thống khí nén van lá tăng áp nằm ở đỉnh xi lanh.

Khối xi lanh và nắp được làm mát bằng chất lỏng dẫn từ hệ thống làm mát động cơ. Dầu nhờn được áp suất đẩy qua vật bít kín mặt nút dẫn dầu của động cơ đến mặt nút sau của trục khuỷu máy nén và theo các đường dẫn dầu bên trong trục khuỷu đến các ổ thanh truyền. Các ổ bi chính, các cổ khuỷu, các chốt piston và thành xi lanh được bôi trơn bằng phương pháp vung toé.

Nguyên lý hoạt động của máy nén khí.

Bánh răng dẫn động (1) lắp ở đầu trục khuỷu máy nén được dẫn động từ trục khuỷu động cơ, nhờ đó piston (16) máy nén khí được chuyễn động tịnh tiến trong xi lanh. Khi piston đi xuống tạo chân không trong xi lanh hút mỡ van hút làm cho không khí từ ống góp nạp được hút vào sau khi đã được lọc sach qua bình lọc khí. Khi piston đi lên, van hút đống kín, không khí trong xi lanh bị nén đẩy mỡ van đẩy đưa không khí nén qua nắp xi lanh đến bình hơi.

4.2. BỘ LẮNG LỌC VÀ TÁCH ẨM.

Không khí nén được nén từ máy nén, mặc dù đã được lọc trước khi đi vào máy nén vẫn có thể chứa bụi bẩn, dầu và nước. Không khí bẩn sẽ làm giảm độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống phanh. Vì thế, trước khi đưa không khí vào dòng dẫn động cần phải lọc bỏ bụi bẩn một lần nữa để tách lắng dầu và nước, giảm độ ẩm cho không khí. Trên hình 4.2 là kết cấu bộ phận sấy lọc và tách ẩm.

Không khí nén từ máy nén qua đường A đi vào bộ phận lọc vành (5), tại đây nó được sấy khô bằng bộ phận (6), hơi ẩm được tách và thu hồi qua buồng (7) theo đường C và xả ra ngoài, phần cặn bả cũng được thải ra ngoài qua cửa (13) nhờ pít tông làm sạch (3). Không khí sạch lọc được theo đường B và cấp vào bình khí nén (11).

Hình 4.2.  Bộ lắng lọc và tách ẩm

 1. Van điều chỉnh; 2. Bộ giảm chấn; 3.Pít tông làm sạch; 4. Van kiểm tra; 5. Thiết bị lọc vành; 6. Bộ phận làm khô; 7. Lọc; 8. Thùng tách ẩm; 9. Vít điều chỉnh; 10. Vít khóa chặt; 11. Bình chứa không khí; 12. Cửa nạp; 13. Cửa xả.

4.3. TỔNG VAN PHÂN PHỐI.

Tổng van phân phối có vai trò quan trọng như xy lanh chính trong dẫn động thuỷ lực. Nó là bộ phận không thể thiếu, dùng để điều khiển áp suất và lưu lượng khí nén từ bình chứa đi đến các bộ phận thừa hành (Bầu phanh).

Theo nguyên lý làm việc, van phân phối chia ra các loại: tác dụng thuận, tác dụng nghịch và hỗn hợp.

Trong các van phân phối tác dụng thuận, khi tăng lực điều khiển (Tác dụng lên van lúc phanh), áp suất trong khoang van tăng lên. Trong các van tác dụng nghịch thì  giảm đi.

Theo số lượng các dòng độc lập mà nó điều khiển, van phân phối được chia ra các loại: một, hai, ba và nhiều ngăn. Các ngăn có thể được bố trí nối tiếp, song song hay hỗn hợp.

Tổng van một ngăn được sử dụng trong dẫn động một dòng hoặc trong dẫn động nhiều dòng để điều khiển từng dòng riêng rẽ.

Tổng van hai ngăn dùng để điều khiển dẫn động hai dòng của ôtô đơn hoặc của đoàn xe kéo moóc dẫn động hai đường. Nó cũng được dùng để điều khiển đồng thời dẫn động một dòng của xe kéo và một đường của rơmoóc.

Tổng van ba ngăn được sử dụng để điều khiển phanh đoàn xe: Hai ngăn được để điều khiển phanh hai dòng của xe kéo, ngăn thứ ba - phanh rơmoóc.

Tổng van hỗn hợp có từ hai đến bốn ngăn, trong đó có một ngăn tác dụng nghịch để điều khiển phanh của rơmoóc dẫn động một đường.

Điều khiển tổng van có thể trực tiếp hay từ xa, có thể bằng các thanh đòn cơ khí hay dẫn động thuỷ lực.

Bất cứ một tổng van nào cũng phải có những bộ phận chính sau:

- Van nạp: Cho khí nén từ bình chứa đi vào dẫn động kho phanh

- Van xả: Cho khí nén từ dẫn động thoát ra khí quyển khi nhả phanh.

- Cơ cấu tỷ lệ: Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các thông số ở đầu ra (Áp suất, dịch chuyển) với tác động ở các tham số đầu vào (Lực, dịch chuyển, áp suất điều khiển).

Các van trong tổng van có thể có dạng phẳng, côn hay cầu. Có thể có một hay hai đế van. Các đế van có thể cố định hay di động.

Cơ cấu tỷ lệ bao gồm: phần tử đàn hồi (Lò xo hay cao su) và phần tử cảm ứng (piston hay màng).

Trên hình 4.3 là hệ thống gồm hai van phanh độc lập được bố trí kế tiếp nhau và có chung một hệ thống điều khiển, ví dụ như bàn đạp phanh. Các lực của lò xo và nắp van chắn khít ở hai bên piston kép là đều nhau, ta có được những quá trình nén đều nhau ở hai chu trình phanh (Theo nguyên tắc của chu trình kép).

Lực nén phanh có thể được điều chỉnh chính xác ở hai chu trình. Một lò xo không hoạt động được sẻ cho phép giảm sự đáp ứng của van. Nếu một trong hia chu trình bị ngừng hoạt động thì sự hoạt động của chu trình kia vẫn được đảm bảo.

Hình 4.3. Tổng van phân phối

1. Đế của cần đẩy; 2. Vòng cao su; 3. Piston; 4. Lò xo đóng van; 5. Đế hạn chế hành trình của piston(3); 6. Lò xo mỡ van xã; 7. Van cấp khí; 8. Đế van cấp khí; 9. Đế van xã ngăn trên; 10. Piston kép; 11. Đế van xã ngăn dưới; 12. Đế han chế hành trình của piston kép(10); 13. Đế van cấp khí; 14. Van cấp khí; 15. Lò xo đóng van cấp khí; 16. Lò xo mỡ van cấp khí ngăn dưới; 17. Vòng hảm.

Nguyên lý hoạt động:

·        Vị trí chưa hoạt động:

Ở tư thế nghỉ, van cấp khí (7) và (14) tựa trên hai đế van cấp khí (8) và (13). Khí nén không thể đi vào hai cửa thoát II và IV trong hai dòng phanh trước và sau. Lúc này đế van xã ngăn trên (9) và đế van xã ngăn dưới (11) tách khỏi van cấp khí (7) và (14) để nối cửa xã  II và IV với cửa xã V cho khí nén trong các bầu phanh xã ra ngoài.

·        Khi phanh cục bộ:

Ở vị trí này, bàn đạp phanh chỉ được nhấn xuống một phần. Đế của cần đẩy (1) tác dụng lên vòng cao su (2) và dẩy Piston (3) cho đến khi đế van xã ngăn trên (9) đống lại. Lò xo mỡ van xã (6) đẩy Piston kép (10) về phía dưới cho đến khi đế van xã ngăn dưới (11) đóng lại và đế van cấp khí (8) và (13) mỡ ra.

Hai đường cấp khí này mỡ cho đến khi khí nén trong ngăn A, B tác dung ngược lên Piston (3) và (10) một lực đối kháng chống lại lực cao su (2) và đẩy Piston (3) về phía trên. Đế van cấp khí (8) tự đống lại. Sự cấp và thoát khí của chu trình phanh cục bộ bây giờ được khép lại, van phanh ở tư thế trung gian duy trì một áp suất nhất định trong hệ thống phanh cho chế độ phanh cục bộ.

·        Khi phanh khẩn cấp:

Ở vị trí này, bàn đạp được nhấn xuống hoàn toàn. Đế của cần       đẩy (1) đi xuống sâu phía dưới, đẩy Piston (3) đi hết hành trình áp sát vào đế hạn chế hành trình của piston 3 (5) ở bên trong của thân van. Hai lò xo đóng van (4) và lò xo mỡ van xã (6) đẩy Piston kép (10) đến vị trí đế hạn chế hành trình của piston kép 10 (12). Lúc này các van xã ngăn trên (9) và van xã ngăn dưới (11) được đóng lại, sau đó hai đế van cấp khí (8) và (13) mỡ hoàn toàn. Ở giai đoạn phanh khẩn cấp, áp suất được hình thành trong hai dòng phanh bằng với áp suất ở bình chứa khí nén.

Nếu một trong hai dòng phanh không hoạt động được, có thể điều chỉnh chính xác áp suất phanh bên trong dòng phanh còn lại. Nếu dòng trước bị hỏng, Piston (3) không thể được xem như một Piston phản lực ở vị trí phanh cục bộ. Lúc này Piston kép (10) đóng vai trò một Piston phản lực và đóng đế van cấp khí (13) lại cho đến khi áp suất đạt đến giá trị đầy đủ mà nó được hình thành dưới Piston khi đang phanh cục bộ.

4.4.VAN CẤP XẢ NHANH VÀ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH.

4.4.1. Van cấp xã nhanh.

Trên hình 4.4 là kết cấu van cấp và xả nhanh khí. Van này còn có tác dụng để cấp nhanh không khí vào các bầu phanh khi phanh và xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh.

Hình 4.4. Van cấp và xả nhanh

1. Thân van; 2. Vòng làm kín; 3. Lò xo hồi vị; 4. Đĩa lò xo; 5. Vòng đệm; 6. Van; 7. Nắp van.

Khi đạp phanh khí nén từ bình chứa đi đến van qua đường A ép lò xo (3) xuống, mở van (6), đóng đường thông giữa khí quyển với các bầu phanh và cấp nhanh khí nén đến các bầu phanh qua các đường B và C thực hiện quá trình phanh bánh xe lại.

Khi nhả phanh áp suất ở đầu vào giảm đi, lò xo (3) hồi vị van (6) về vị trí ban đầu mở đường thông giữa các bầu phanh với khí quyển, thực hiện quá trình xả nhanh khí ra ngoài.

4.4.2. Bộ điều hòa lực phanh.

Hình 4.5. Bộ điều chỉnh lực phanh

1.Cần van; 2. Van xã khí; 3. Piston; 4. Lò xo đóng van cấp khí; 5. Van cấp khí điều khiển; 6. Cần đẩy; 7. Piston tỷ lệ; 8. Van cấp khí cho bầu phanh; 9. Con lăn; 10. Trục cam; 11. Đòn điều khiển; 12. Lò xo mỡ van xã; 13. Màng cao su; 14. Van xã; 15. Gân hướng kính cố định; 16. Đế van cấp khí cho dòng điều khiển; 17. Rãnh hướng kính di động; 18.Màng cao su; 19. Vòng cao su làm kín; 20. Đế van xã; 21. Đế van cấp khí cho bầu phanh; 22. Đế gắn van cấp khí; 23. Lò xo đóng van cấp khí; 24. Cữa xã; 25. Vòng chặn.

Trên hình 4.5 là kết cấu của bộ điều chỉnh lực phanh lắp trên xen tải Renault. Đó là bộ điều chỉnh loại tia dùng cho dẫn động phanh khí nén nhằm điều chỉnh áp suất đến các bầu phanh sau tùy theo tải trọng tác dụng lên cầu sau.

Nguyên lý hoạt động:

·        Khi đạp phanh:

Khi phanh, không khí nén từ tổng van đi vào khoang A của bộ điều chỉnh với áp suất P­₁­, đi vào cửa cần van (1) rồi vào khoang B đẩy piston (3) và màng cao su (18) dịch chuyển đi xuống đóng nhanh van xã khí (2) đồng thời khí nén đẩy piston (3) làm đầu cần đẩy (6) mỡ van cấp khí điều khiển (5) cho dòng khí nén từ khoang A đi vào khoang C. Áp suất khí nén trong khoang C tác dụng lên piston tỷ lệ (7) đẩy piston tỷ lệ (7) đi xuống ép van cấp khí cho bầu phanh (8) tách khỏi đế van cấp khí cho bầu phanh (21) cho dòng khí nén từ cửa I qua cửa II đến bầu phanh sau. Đồng thời khí nén trong khoang C củng tác dụng ngược lên diện tích hiệu dụng của màng cao su (18) một áp suất P_­2­.

Piston (3) sẽ dịch chuyển lên trên đến vị trí mà ở đó van cấp khí điều khiển (5) đóng lại (nhưng vẫn èp sát mặt cần đẩy (6)). Lúc đó piston ở trạng thái cân bằng và hệ số truyền có giá trị:

Ở đây S_­1 : Diện tích piston (3)

                ­S­₂­ : Diện tích hiệu dụng của màng (16).

Diện tích S­_2­­ là một đại lượng thay đổi nhờ kết cấu đặc biệt sau:

Piston (3) có các gân hướng kính cố định (15) lắp vào các rãnh hướng kính di động (17). Các gân hướng kính (15) cố địng trên thân và có mặt nút hình côn ngược chiều với chiều côn của rãnh hướng kính (17).

Khi piston (3) ở vị trí trên cùng (cùng với trường hợp xe đầy tải) màng cao su (18) tỳ sát hoàn toàn vào đáy gân hướng kính cố định (15) và các gân tương ứng của nó, nên diện tích hiệu dụng của màng bằng diện tích chính của piston (3) (S_­2 = S_­1­).

Khi tải trọng giảm dần đi, cần đẩy (6) dịch xuống phía dưới. Piston (3) đạt trạng thái cân bằng sẽ dịch dần xuống dưới, các rãnh hướng kính (17) tách dần màng cao su (18) ra khỏi gân hướng kính cố định (15) làm diện tích hiệu dụng của màng tăng lên (S_­2­ > S_­1­)

Như vậy tải trọng càng giảm piston càng dịch chuyển xuống dưới thì S_­2 tăng. Với  P₁ =  const, áp suất P­₂ càng giảm để đảm bảo cân bằng piston (3).

Quy luật thay đổi S_­2­ phụ thuộc vào độ võng của hệ thống treo (tức là tải trọng) được xác định bởi phần dạng hình đáy của piston (3), tức là diện tích hiệu dụng của màng cao su (18), củng như bởi vị trí của cần đẩy (6).         

·        Khi nhã phanh:

Khi nhả phanh, áp suất khí nén trong khoang A giảm xuống, lúc đó áp suất khí nén trong khoang B cộng với lực lò xo (12) đẩy van xã khí (2) đi xuống cho khí nén trong khoang B đi ra ngoài theo khoang A. Khi đó áp suất khí nén trong khoang C sẽ đẩy piston (3) tách khỏi đầu cần đẩy (6) cho khí nén trong khoang C đi ra ngoài theo cửa xã III. Do sự chênh lạch áp suất tác dụng lên piston tỷ lệ (7) nên dòng khí nén trong bầu phanh sau sẽ đẩy piston tỷ lệ (7) đi lên tách đế van xã (20) ra khỏi van cầp khí cho bầu phanh (8) mỡ đường thông dòng khí từ bầu phanh đi ra ngoài khí quyển theo cửa xã III. Tất cả các chi tiết trở về vị trí ban đầu như khi chưa phanh.

4.5. BẦU PHANH GIỮA.

            Cấu tạo của bầu phanh giữa được trình bày qua hình 4.6.

Khi đạp phanh, khí nén vào đầu nối đường khí nén (1) ép màng bầu phanh (3) về phía trước đẩy đĩa đỡ màng (4), cần đẩy bầu phanh (6), đầu nối cần đẩy (10) về phía trước tác dụng lên cánh tay đòn trên trục cam phanh để thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, khí nén theo đầu nối đường khí nén (1) thoát ra ngoài bầu phanh, lò xo hồi vị (8) đẩy đĩa đỡ màng (4), cần đẩy bầu phanh (6), đầu nối cần đẩy (10) về vị trí ban đầu.

Hình 4.6.  Bầu phanh giữa

1. Đầu nối đường khí nén; 2. Nắp bầu phanh; 3. Màng bầu phanh; 4. Đĩa đỡ màng; 5. Vòng kẹp; 6. Cần đẩy bầu phanh; 7. Thân bầu phanh; 8. Lò xo hồi vị; 9. Bulông để bắt bầu phanh vào giá; 10.Đầu nối cần đẩy.

4.6. BẦU PHANH SAU.

            Trên xe tải renault sử dụng bầu phanh sau với lò xo tích năng. Đây là loại bầu phanh dùng chung cho cả hệ thống phanh làm việc, phanh dự trữ và phanh dừng.

            Bầu phanh gồm có hai phần:

- Phần dưới là bầu phanh thông thường, điều khiển bằng khí nén từ hệ thống phanh chính.

- Phần trên bầu phanh được gọi là buồng lò xo tích năng, điều khiển bằng khí nén qua van phanh dừng.

       Màng của bầu phanh được chế tạo từ cao su định hình, với một - hai lớp sợi cốt, chiều dày màng từ (3 ÷ 6)mm. Thân và nắp bầu phanh được dập từ thép cácbon thấp. Các lò xo được chế tạo từ thép hợp kim có thành phần cácbon cao.

       Ở trạng thái nhả phanh, màng bầu phanh (12) chiếm vị trí trên cùng, piston (8) của bầu phanh tích năng dưới tác dụng của không khí nén đi vào khoang A từ van diều khiễn phanh dừng bị đẫy lên trên, ép lò xo phanh dừng (9) lại. 

Khi phanh bằng phanh làm việc, khí nén từ tổng van phân phối, đi vào khoang phía trên màng (12), ép thanh đẩy (19) dịch chuyển xuống dưới, tác dụng lên cơ cấu phanh.

      Khi phanh bằng phanh dự trữ hay phanh dừng, khí nén từ khoang A sẽ thoát ra ngoài qua đường thông ở tổng van điều khiển. Dưới tác dụng của lò xo phanh dừng (9), piston (3) lúc này tác dụng lên cần đẩy (6) và ép đĩa đỡ màng (14) đi xuống để thực hiện quá trình phanh.

Hình 4.7. Kết cấu của bầu phanh sau và bầu tích năng.

1. Đầu nối đường khí nén; 2. Bu lông nhã phanh dừng; 3. Đai ốc; 4. Nắp che bụi; 5. Thân bầu phanh dừng; 6. Cần đẩy; 7-Đệm làm kín; 8. Pít tông; 9. Lò xo phanh dừng; 10. Đầu nối đường khí nén; 11. Vòng liên kết giữa hai bầu phanh; 12. Màng bầu phanh; 13. Vòng tỳ; 14. Đĩa đỡ màng; 15. Lò xo hồi vị; 16. Thân bầu phanh làm việc; 17. Ống định vị lò xo; 18. Bu lông bắt bầu phanh vào giá; 19. Thanh đẩy.   Cụm lò xo tích năng là một bộ phận tác dụng ngược. Vì thế, nó sẽ tự động làm việc và phanh ôtô lại, khi áp suất trong dẫn động giảm xuống hoặc khi có sự rò rỉ khí nén. Để có thể nhả phanh cưỡng bức khi cần thiết, bầu phanh có trang bị cơ cấu mở cơ khí gồm: bu lông 2, đai ốc 3 và vòng tỳ 13.

4.7. CƠ CẤU PHANH.

Cơ cấu phanh được lắp trên tất cả 6 bánh của ô tô, cụm chính của cơ cấu phanh được lắp trên giá đỡ  nối cứng với bích của cầu. Cơ cấu phanh loại một bậc tự do với cơ cấu ép bằng cam.

Các má phanh có hình dạng cong tương ứng với đặt tính mài mòn của chúng và được lắp lên hai guốc phanh (4), các guốc phanh này tựa tự do lên các cam lệch tâm của chốt lệch tâm (7). Trống phanh được bắt chặt lên may ơ bằng các bu lông.

Hình 4.8. Cơ cấu Phanh

1. Cam phanh; 2. trục con lăn; 3. con lăn; 4. Guốc phanh; 5. Má phanh; 6. Tấm chặn; 7. Chốt lệch tâm; 8. Đinh tán; 9. Cánh tay đòn của trục cam quay; 10. Trục vít; 11. Bánh vít; 12. Bạc lót; 13. Chốt khóa; 14. Giá đỡ trục cam; 15. Giá che chắn; 16. Bu lông; 17. Bu lông; 18. Giá bắt guốc phanh; 19. Xương guốc phanh; 20. Đinh tán; 21. Lò xo hồi vị; 22. Cam ép; 23. Vòng chặn mỡ.

Khi phanh, cam ép (1) có hình chữ S sẽ doãng các guốc phanh ra và các má phanh sẽ ép chặt vào mặt trong của trống. Giữa cam phanh và guốc phanh có lắp con lăn (3) nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh. Các lò xo hồi vị (21) có nhiệm vụ trả guốc phanh về lại vị trí nhả phanh.

5. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I.

Hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng trên ô tô, do vậy tính toán kiểm nghiệm lại hệ thống phanh là một công việc cần thiết. Nhiệm vụ đặt ra là phải tính toán để xác định được giá trị mô men phanh yêu cầu, giá trị mô men phanh do các guốc phanh sinh ra trong quá trình phanh ô tô, sau đó chứng minh sự cần thiết phải lắp bộ điều chỉnh lực phanh, tính toán sự thay đổi áp suất khí nén trong các dòng phanh cầu trước và cầu sau, xây dựng các đường đặc tính và cuối cùng là phần tính toán kiểm nghiệm lại cơ cấu phanh.

5.1. XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH YÊU CẦU.

5.1.1. Số liệu đã biết

- Tải trọng toàn bộ: G_a  = 34800 kg

+ Tải trọng phân bố lên cầu trước: G_a1 = 8000kg

+ Tải trọng phân bố lên cầu trước: G_a2 = 26800 kg

- Tọa độ trọng tâm theo chiều cao: Chọn gần đúng h_g = (0,7 ¸0,8).B  (mm); với B là chiều rộng cơ sở của xe : B = 2130 (mm).

Ta chọn:         h_g1 = 0,70.B 

                             = 0,80.2130 = 1491 (mm) (khi đầy tải)

- Bán kính làm việc của bánh xe:        r_bx=  l_br_o

Với: l_b: Là hệ số biến dạng của lốp, chọn l_b=0,94

   r₀ :Là bán kính thiết kế của lốp

Ta tra được ký hiệu lốp xe: 1200 R 20

Với: 12,00 là bề rộng của lốp (inch) nên B = 12,00.25,4 = 304,8 (mm)

R- Cấu trúc lớp mành lốp

2 - đường kính vành bánh xe (inch) nên d = 20.25,4 =508 (mm)

 r_o=

   = 558,8 [mm].

       Þ r_bx = 0,94.558,8

                 = 525,272[mm]  =  0,525 [m]

5.1.2. Xác định tọa độ trọng tâm a, b.

Trường hợp ô tô đầy tải:

Tọa độ trọng tâm của xe  a, b, h_g1

Hình 5.1. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô  (Trường hợp ô tô đầy tải).

Trong đó :      G_a :  Trọng lượng toàn bộ của xe.

          G_a1, G_a2 : Trọng lượng phân bố lên cầu trước và cầu sau của xe.

Gọi thứ tự các cầu tính từ phía đầu xe trở lùi là cầu 1, cầu 2, cầu 3.

            Gọi chung cầu 1 là cầu trước và cầu 2, cầu 3 là cầu sau.

            Như vậy ta có:

                       L_­0 = 3500 [mm]  là khoảng cách giữa cầu 1 và cầu 2.

DL = 1350 [mm] là khoảng cách giữa cầu 2 và cầu 3.

                                    L =  L­₀+

                         = 3500+ = 4175 [mm] là chiều dài cơ sở của xe.

Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc: a, b

Theo sơ đồ trên (Hình 5.1) ta qui ước chiều dương ngược chiều kim đồng hồ.

Lấy mômen tại O₁ ta có :

                                   G_a.a - _­0- = 0     

Þ  a =                                                            

            Mà  Z₂ = G_a2 Þ  a =           =                      (5.1)

    a  =3215,23[mm]

   Theo sơ đồ hình 5.1. ta có :

         a + b  =  L                                                                                                      (5.2)

                        Þ b = L – a

                             = 4175- 3215,23 = 959,77 [mm]

Vậy ta đã tính được tọa độ trọng tâm với trường hợp xe đầy tải là:

            + a   = 3,215[m]

            + b   = 0,96 [m]

            + h_g1 = 1,491 [m]

5.1.3. Xác định mô men phanh yêu cầu.

Trường hợp ô tô đầy tải:

Khi phanh, bỏ qua lực cản gió P_w và lực cản lăn P_f1, P_f2 vì khi phanh vận tốc giảm dần rất nhanh, nếu như phanh đến vận tốc V  =  0 thì lực P_f1+ P_f2 rất nhỏ so với P_P1+P_P2.

Hình 5. 2. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh (Trường hợp ô tô đầy tải).

Từ (hình 5.2) ta viết phương trình cân bằng mômen:

                             Với                                                                                              (5.3)

                                                                                   (5.4)

                                                                                   (5.5)

Để sử dụng hết trọng lượng bám của ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe trước và sau. Lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe tức là phanh có hiệu quả nhất khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng.

Từ đó ta có lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe ở cầu trước và sau là :

            - Lực phanh sinh ra ở cầu trước:

                        P_p1 = j.Z₁    [N]                                                                               (5.6)

            - Lực phanh sinh ra ở cầu sau:

                        P_p2 = j.Z₂     [N]                                                                          (5.7)

Từ (5.6) và (5.8) ta có lực phanh sinh ra ở một bánh của cầu trước là :

                    [N]                                                                             (5.8)

Với : G_a = 34800  [kg] = 341388 [N]

                         L     =   4,175 [m]

                         B     =  0,96    [m]

                         h_g1   = 1,491   [m]

                  Þ                

                  Þ P_p1 = 39249,4+ 60959,2²  [N]

Từ (5.7) và (5.9) ta có lực phanh cần sinh ra ở một bánh của cầu sau là:

                                                                      (5.9)

            Với :   a = 3,215        [m]

                        Þ

                                           = 65722,3. - 30479,6.²     [N]

Vậy mômen cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.

     + Mô men phanh cần sinh ra ở 1 cơ cấu phanh trước:

                                  M_p1 = P_p1.r_bx                                                                                                      (5.10)

            Trong đó :      r_bx : Bán kính làm việc của bánh xe         

                     Þ M_p1 =  (39249,4. + 60959,6.²  ).0,525                     

                          = 20605,96. +32003,58.²       [Nm]                     (5.11)  

    + Mô men cần sinh ra ở cơ 1 cấu phanh sau:

                   M_p2 = P_p2.r_bx = (65722,3. - 30479,6.² ). 0,525

                          = 34504,21. +16001,79.^2­        [Nm]  

                Với các giá trị hệ số bám khác nhau, ta có bảng 5.1 sau:

Bảng 5.1. Giá trị mô men phanh cầu trước và cầu sau theo j với trường hợp xe đầy tải (Đối với một cơ cấu phanh).

5.2. XÁC ĐỊNH MÔ MEN PHANH MÀ CƠ CẤU PHANH SINH RA.

5.2.1. Các số liệu cơ bản.

- Cơ cấu phanh trước:

                  d_t : Đường kính bề mặt ma sát của trống phanh: d_t=  414 (mm)

                  b : Bề rộng má phanh: b = 165 (mm)

                  b : Góc ôm má phanh: b = 116⁰

                  a_0, a₁ : Góc đặt tấm ma sát: a₀ = 29⁰

                                                                                            a₁ = 145⁰

                  s : Khoảng cách từ chốt lệch tâm đến tâm trục bánh xe: s = 160 (mm)

                  d_k : Đường kính vòng tròn cơ sở của cam: d_k = 38 (mm)

                  l_k: Chiều dài đòn dẫn động: l_k = 140 (mm)   

            Các kích thước:  h’ = 140(mm); h^” = 160 (mm),

                                       h = h^’ + h^”

                                         = 140+160 = 300 (mm)

           D₁ = 185 (mm): Đường kính làm việc của màng bầu phanh trước

- Cơ cấu phanh sau:

     d_t : Đường kính trống phanh: d_t=  414 (mm)

          b : Bề rộng má phanh: b = 175 (mm)

          b : Góc ôm má phanh: b = 116⁰

          a_0, a₁ : Góc đặt tấm ma sát: a₀ = 29⁰  ; a₁ = 145⁰

          s : Khoảng cách từ chốt lệch tâm đến tâm trục bánh xe: s = 160 (mm)

          d_k : Đường kính vòng tròn cơ sở của cam: d_k = 38 (mm)

           l_k: Chiều dài đòn dẫn động cam phanh sau: l_k = 140 (mm)

           D₂: Đường kính làm việc của màng bầu phanh sau: D₂ = 175 (mm)

           Các kích thước:  h^’= 140 (mm); h^”  = 160 (mm)

 h = 300 (mm).

5.2.2. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh trước sinh ra.

    Hình 5.3. Sơ đồ tính.

Hiện nay để xác định mô men phanh M_p ta có ba phương pháp là: đồ thị, giải tích và đồ - giải. Phương pháp giải tích phổ biến và ưu việc hơn cả vì nó đơn giản, có độ chính xác cao và thuận tiện khi cần phân tích ảnh hưởng của các thông số. Bởi vậy ở đây ở đây chúng ta sử dụng phương pháp này.

Xét cân bằng guốc phanh với các giả thuyết sau:

- Áp suất phân bố điều theo chiều rộng má phanh.

- Quy luật phân bố áp suất theo chiều dài má phanh không phụ thuộc vào giá trị lực ép tác dụng lên guốc và có dạng tổng quát :

                     q  = q_max.y_(a)                                                                        

Trong đó :

q_max  - Áp suất lớn nhất trên má phanh.

y_(a)   - Hàm phân bố áp suất.

- Hệ số ma sát m giữa trống và má phanh không phụ thuộc vào chế độ phanh.

      Đối với cơ cấu phanh đang khảo sát và tính toán, guốc phanh chỉ có một bậc tự do nên xét trường hợp áp suất trên má phanh phân bố theo quy luật đường sin:

                                      q= q_max.sina.                                                           (5.12)

Như vậy theo lý thuyết ô tô máy kéo mô men tổng của cả 2 guốc phanh sẽ là:

                            M_På = M_P1 + M_P2

                                =                                                 (5.13)

Ở đây:                     A=                         (5.14)      

                                       B=                                                   (5.15)

                  P_­1­: Lực do guốc tự siết sinh ra.

                  P­₂­: Lực do guốc tự tách sinh ra.

                m: Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh.

Vì cơ cấuphanh yêu cầu có độ cứng vững cao, là loại phanh guốc một bậc tự do nên :y_(a) = sina và áp suất q_max tác dụng ở điểm có a =90⁰ (hình 5.4).

Hình  5.4. Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo qui luật hình sin.

        Với:  a₀ = 29⁰

a₁ = 145⁰

r_t = 414/2 = 207 (mm)

s­₁ = 160 (mm)

Thay các giá trị trên vào (5.19) và (5.20)

Þ A =

Þ B =

Ở đây, cơ cấu ép bằng cam nên ta có: M_p1 = M_p2; A₁ = A₂ = A và B₁ = B₂ = B, tức là:

                                                                                                                     (5.16)

Từ điều kiện cân bằng cam ép (Hình 5.5), ta có:

                                                                                           (5.17)

Hình 5.5. Sơ đồ tính toán cơ cấu ép.

Từ (5.13), nếu xem h₁ » h₂ thì:

            Lực do guốc tự siết sinh ra:

P₁  =       [N]                                                                               (5.18)

 Lực do guốc tự tách sinh ra:  

P₂  =       [N]                                                                        (5.19)

Lực tác dụng lên đòn của cam ép  cơ cấu phanh trước được xác định theo công thức:

         [N]                                                                                                 (5.20)

Ở đây:

                        p: Áp suất trong bầu phanh: p =  (0,55 0,7 (MN /m²)

                              chọn sơ bộ: p = 0,6 (MN/m²) = 0,60.10⁶ (N/m²)

      S₁ =  [mm²] : Diện tích làm việc của màng bầu phanh trước

     D₁ = 185 (mm):đường kính làm việc của màng bầu phanh trước

Thay các giá trị trên vào (5.28) ta có:

      = 16119,98                 [N]

Thay P_d1 vào (5.18) và (5.20) ta có:

- Lực ép tác dụng lên guốc tự siết:

                 P₁  =       

      Với:     l_k  - Chiều dài đòn dẫn động: l_k = 140 (mm)

                        d_k - Đường kính vòng tròn cơ sở của cam quay: d_k = 38(mm)

    m   - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh

                           m = 0,32 ÷ 0,38, chọn: m = 0,35

                    A, B: Hệ số kết cấu

Þ P₁  =       (N)

- Lực ép tác dụng lên guốc tự tách:

P₂  =

             P₂  =   (N)  

Với cơ cấu ép bằng cam ta có mô men do 2 guốc sinh ra bằng nhau: A₁= A₂ = A và B₁=B₂ = B, ta có mô men mà cơ cấu phanh sinh ra :

                         M_På =                                                                          (5.21)

- Mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu trước sinh ra là:

M_p1t = M_På = (với h₁ = h₂ = h = 300 (mm))                                     M_P1t =   [N.m]

5.2.3. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sau sinh ra.

Với:  a₀ = 29⁰

a₁ = 145⁰

r_t = 414/2 = 207 (mm)

s­_­­­₂ = 160 (mm)

                  A=0,665

                    B=0,345

- Theo (5.20 ) lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh sau:

= p.

     Þ[N]

- Theo (5.18) lực ép tác dụng lên guốc tự siết:

          P₁  =       

                [N]

- Theo (5.19) lực ép tác dụng lên guốc guốc tự tách:

         P₂  =    

         P₂  =         [N]

- Theo (5.21) ta có mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu sau sinh ra:

                 M_p2s  = M_På =

                 M_P2s=    [N.m]

5.3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA CƠ CẤU PHANH.

5.3.1. Kiểm tra điều kiện tự  siết.

Hiện tượng tự siết là hiện tượng má phanh tự siết vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác dụng của lực dẫn động.

Từ (5.19) ta có công thức M_p1,2 = Phm/(AmB)

Đối với phanh guốc, hiện tượng tự siết vào trống phanh sẽ xảy ra khi mẫu số bằng không. Để tránh hiện tượng này phải đảm bảo điều kiện:

                                                                                                 (5.22)   

Với: A = 0,665 ; B = 0,345 là các hệ số kết cấu của cơ cấu phanh.

      Thay các số liệu trên vào (5.30) ta được:

                                    m <

                                    Þm < 1,93

So với giá trị của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống : m = 0,32÷ 0,38. Như vậy hiện tượng tự siết không xảy ra.

5.3.2. Tính công ma sát riêng.

Công ma sát riêng (l_ms) bằng tỷ số giữa công ma sát sinh ra khi phanh ô tô máy kéo từ tốc độ cực đại đến dừng và tổng diện tích (F_S) của taut cả các má phanh.

Ta có công thức tính công ma sát riêng :

                                                                                                                                                     (5.23)

Trong đó :

                   G_a - Tải trọng toàn bộ của xe

G_a = 34800  (KG)                                                                                        

V_a - Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh

                  Với điều kiện thực tế, ta chọn : V_a= 50 (km/h) để tính toán           

V_a = 50 (km/h)  = 13,89 (m/s)                                                                   

F_S - Tổng diện tích của các má phanh

F_S = F_t + F_s = 16,188.(b_t + b_s)

     = 16,188.(0,165 + 0,175) = 5,5041 [m²]

Thay các giá trị ở trên vào (5.31):

                        Þ        [J/m²]

                              l_ms = 598,324      [J/cm²]

Đối với xe tải hiện nay trị số công ma sát riêng của cơ cấu phanh nằm trong khoảng 600¸800            [J/cm²]

                        Þ l_ms < [l_ms] = (600 ¸ 800)             [J/cm²]

Þ Kết cấu của má phanh thoả mãn về công ma sát riêng.

5.4. KIỂM TRA HIỆU QUẢ PHANH.

5.4.1. Hiệu quả phanh khi không có bộ điều hòa lực phanh.

Khi lái xe tác động lên bàn đạp phanh thì ở các cơ cấu sẽ hình thành các mômen ma sát, còn gọi là mô men phanh M_p.

Nếu lúc phanh ngặt tất cả các bánh xe sẽ đồng thời bị hãm cứng và lực phanh đạt giá trị cực đại bằng lực bám, tức là:

                  , ,  thì hiệu quả phanh sẽ cao nhất    (5.24)

Từ (5.24) có thể viết :

 Þ

  Þ 

Hay:                                                                                           (5.25)

Ở đây ta chỉ tính toán cho một cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau. Vì cầu trước có 2 cơ cấu phanh, cầu sau có 4 cơ cấu phanh cho nên biểu thức (5.25) ta viết lại như sau:

 b_p =

Þ b_p =              

                                                                             (5.26)       

               (Do tất cả các bánh xe đều có cùng bán kính r_bx)       

Trong đó: P_P1, P_P2  - Tương ứng là lực phanh do một cơ cấu phanh cầu trước và cầu   sau tạo ra.

M_P1 , M_P2  - Tương ứng là mô men phanh do một cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau tạo ra.

Z₁, Z₂  - Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên lốp xe khi phanh tương ứng ở cầu trước và cầu sau.

Để xác định quan hệ lý tưởng giữa P_p1 và P_p2 phụ thuộc vào hệ số bám và mức độ chất tải của xe ta sử dụng hệ số b_p = gọi là hệ số phân phối lực phanh thì ta thấy rằng: để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất (khi sử dụng toàn bộ trọng lượng bám của xe) thì hệ số phân phối lực phanh b_p phải là một đại lượng thay đổi phụ thuộc vào trạng thái đường (Cụ thể là hệ số bám) và mức độ chất tải của xe (thể hiện qua các toạ độ trọng tâm). Đồ thị biểu diễn quan hệ thay đổi lý tưởng được thể hiện trên hình 5.6.

Từ các kết quả tính toán ở trên ta tiến hành lập bảng và xây dựng các đường đặc tính lý thuyết.

Bảng 5.2. Các thông số cơ bản của xe ở chế độ đầy tải.

Bảng 5.3. Kết quả tính toán M_p1, M_p2 và tỷ số b_p=M_p1/M_p2 khi xe đầy tải.

Hình 5.6 . Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số phân phối lực phanh theo j

1 - Đường biểu diễn quan hệ giữa tỷ số lực phanh theo φ.

2- Đường biểu diễn quan hệ giữa tỷ số lực phanh thực tế khi chưa có bộ điều hòa lực phanh.

3- Đường biểu diễn quan hệ giữa tỷ số lực phanh thực tế khi có bộ điều hòa lực phanh điều chỉnh ở  = 0,56556.

Trong khi mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh tạo ra là quan hệ tuyến tính và qua gốc toạ độ:

M_pt = p₁.K₁                                                                                                                             (5.27)

M_ps = p₂.K₂                                                                                                                             (5.28)

Trong đó:

p₁, p₂ - Tương ứng là áp suất phanh trong bầu phanh trước, sau;

K₁, K₂ : Tương ứng là các hằng số đặt trưng cho kết cấu của cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau.

Khi không có bộ điều chỉnh lực phanh thì, áp suất phanh của bầu phanh trước và bầu phanh sau khi phanh khẩn cấp là như nhau, tức là: p₁ = p₂.

Khi đó ta có :

      (Hằng số)                                                                                        (5.29)

M_pt = (K_­1/K_­2).M_ps                                                                                                              (5.30)

Với kết quả phần tính mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh, ta có:

- Tỷ số mô men phanh :  b_ptt =                           (5.31)

Từ quan hệ (5.26) và (5.31) ta có:

                                                                                    (5.32)

Thay số liệu vào biểu thức (5.32) và giải được:

                          Þ    = 0,36022

Như vậy đường đặc tính phanh thực tế cắt đường đặc tính phanh lý thuyết tại    = 0,36022. Suy ra gia tốc phanh của nó là:

                       J_max = .g                                                              (5.33)

                              = 0,36022.9,81= 3,534 [m/s²].

            Với giá trị gia tốc: J_max= 3,534 [m/s²] thì hiệu quả phanh rất thấp nên xe có bộ điều hòa lực phanh.

5.4.2.Hiệu quả phanh khi có bộ điều hòa lực phanh.

Các số liệu đã biết:

A = 0,665; B = 0,345;   m = 0,35.

l = 0,14[m]- Chiều dìa đòn dẫn động cam.

d_­k­ = 0,038[m]- Đường kính vòng tròn cơ sở của cam.

 D_­1­ = 0,185[m]- Đường kính làm việc của màng bầu phanh trước.

 D_­2­ = 0,175[m]- Đường khính làm việc của màng bầu phanh sau.

Theo các công thức (5.11), (5.16), (5.18), (5.19), (5.21) ta có:                                                                          M_På =

P₁  =         [N]                                                                             

P₂  =       [N]                                                     

   [N]                 

  [N]                                                                                     

        M_På =

         M_På = p.K₁₂

                p =

Với: A = 0,665; B = 0,345;  = 0,35; l_k = 0,14[m]; h₁ = h₂ = 0,3[m];

         d_k = 0,038[m]; D₁ = 0,185[m]; D₂ = 0,175[m].

Ta có    K₁₂ = 0,031273

                p =  [N/m²]

Từ đó ta có bảng giá trị đặc tính áp suất sau:

Bảng 5.4.  Bảng giá trị đặc tính lực phanh

Hình 5.7. Đồ thị biểu diễn đặc tính áp suất phanh xe tải Renault V.I

1- Đường đặc tính áp suất phanh lý thuyết.

2- Đường đặc áp suất phanh thực tế khi không có bộ điều hòa lực phanh

3- Đường đặc tính áp suất phanh thực tế khi có bộ điều hòa làm việc ở: j =  0,45

4- Đường đặc tính áp suất phanh thực tế khi có bộ điều hòa làm việc ở: j =  0,55

5- Đường đặc tính áp suất phanh thực tế khi có bộ điều hòa làm việc ở: j =  0,56

6- Đường đặc tính áp suất phanh thực tế khi có bộ điều hòa làm việc ở: j =  0,57

7- Đường đặc tính áp suất phanh thực tế khi có bộ điều hòa làm việc ở: j =  0,56556

Kết luận: Ta nhận thấy khi bộ điều hòa làm việc ở chế độ j = 0,57 thì áp suất  P₁ = 708100 [N/m²], P₂ = 517000 [N/m²]. Với giá trị áp suất này máy nén khí không thể đáp ứng được. Nên phải điều chỉnh sao cho áp suất cầu trước:

P₁ = 700000 [N/m²], P₂ =  514400 [N/m²], ở  giá trị j = 0,56556.

Khi đó gia tốc phanh là:

                         J_max = .g                                                            (5.33)       

                                 = 0,56556.9,81= 5,55 [m/s²].

Theo tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ô tô lưu hành trên đường bộ (Bộ GTVT Việt nam quy định, 1995) (Sách LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 1998 phát hành), thì bộ điều hòa lực phanh làm việc ở giá trị j = 0,56556 và J_max= 5,55 [m/s²]. Đạt yêu cầu.

6. CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN  TRÊN XE TẢI RENAULT V.I:

6.1. KHÍ NÉN KHÔNG TIẾP DƯỢC HOẶC TIẾP CHẬM VÀO CÁC BÌNH CHỨA CỦA HỆ THỐNG KHÍ NÉN.

Nguyên nhân và phương pháp khắc phục:

            Trường hợp này là do bị rò khí, cụ thể là các trường hợp sau:

            - Hỏng ống mềm hoặc ống dẫn. trường hợp này ta khắc phục bằng cách thay thế các ống bị hỏng.

            - Lỏng mối bắt chặt chổ nối các ống dẫn, ống mềm và các đầu nối ống, thay thế các chi tiết hỏng ở mối nối và bịt kín.

            - Bình  chứa khí nén bị hở. Ta phải tiến hành thay bình chứa để đảm bảo an toàn.

6.2. KHÔNG TIẾP ĐƯỢC KHÍ  NÉN VÀO CÁC BÌNH CHỨA.

Nguyên nhân và phương pháp khắc phục:

            Bộ điều chỉnh áp suất điều chỉnh sai. Sử dụng vít điều chỉnh để điều chỉnh bộ điều chỉnh áp suất, nếu cần thiết thì thay thế bộ điều chỉnh áp suất.

            Tắc ống dẫn ở đoạn từ bộ điều chỉnh áp suất đến khối các van bảo vệ. Xem xét các ôngd dẫn, bằng cách tháo ống dẫn, và thổi khí nén áp suất cao, nếu ống có chổ bị công, gãy thì thay ống.

6.3. BỘ ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT KHÔNG LÀM VIỆC.

            Nếu bộ điều chỉnh áp suất không giữ được áp suất khí nén trong giới hạn quy định, thì phải tháo nó ra, rửa bằng xăng và sấy khô, những chi tiết bị hỏng phải thay thể, sau đó bắt vào và điều chỉnh lại.

            Điều chỉnh vít điều chỉnh cho tới khi máy nén bắt đầu làm việc ở áp suất 5,6 - 6,0 (kG/cm²). Cần chớ rằng, khi vặn vít điều chỉnh vào thì áp suất sẻ tăng lên, khi nới lỏng vít ra thì áp suất sẻ giảm xuống. Sau khi điều chỉnh phải cố định vít điều chỉnh bằng êcu hãm.

6.4. CÁC VAN CỦA MÁY NÉN KHÍ BỊ HỞ.

            Các van bị hở sẽ làm giảm áp suất trong hệ thống dẫn động phanh. Nguyên nhân cơ bản của việc mất độ kín là sự mòn tự nhiên của các van. Vì vậy, qua mỗi quảng đường chày từ 40.000 - 50.000 (km) phải tháo nắp đậy máy nén ra để kiểm tra độ kín của các van, củng như độ làm sạch piston, lò xo và đế van. Những van không đảm bảo độ kín thì phải rà lại đế, đế nào bị mài mòn nhiều thì phải thay mới. Những van mới phải rà cho tới khi tạo được vành tiếp xúc liên tục.

6.5. BẦU PHANH KHÔNG KÍN.

            Bầu phanh bị hở thường là do màng chắn bị rách. Thời gian sử dụng của màng chắn là hai năm. Sau thời gian này,  dù màng chắn còn nguyên củng nên thay mới . Cần phải kiểm tra độ kín khít của bầu phanh vào mỗi kỳ bảo dưỡng bằng nước xa phòng. Việc kiểm tra được tiến hành như sau:

            Nạp đầy không khí vào bầu phanh bằng cách đạp lên bàn đạp phanh. Bôi nước xà phòng lên mép của bầu phanh, các chổ bắt bu long, cán của bầu phanh và các chổ nối của ống dẫn. Nếu chổ nào bị hỡ thì sẽ xuất hiện bọt xà phòng. Để khắc phục, phải siết chặt lại tất cả các bu long bắt nắp của màng chắn. Nếu vẫn rò, thì thay màng chắn mới.

6.6. PHANH YẾU.

            Guốc phanh bị dính dầu sẻ làm giảm hệ số ma sát của trống phanh và guốc phanh làm giảm hiệu quả phanh. Ta khắc phục bằng cách:

            Lấy guốc phanh ra ngâm vào ét xăng 25 - 35 phút, đánh sạch bề mặt làm việc của guốc bằng bàn chải thép, các bộ phận khác thì phải rửa bằng dầu lửa.

            Ap suất trong bầu phanh không đủ. Áp suất trong bầu phanh không được thấp hơn 4 - 5 (kG/ cm²). Áp suất không đủ có thể do bị rò khí hoặc do không khí không vào được bình chứa khí nén. Vì vậy trước khi cho xe chạy, người lái phải kiểm tra áp suất không khí trong hệ thống qua các đồng hồ áp suất.

            Tuyuệt đối không được tắt động cơ khi xe xuống dóc dài, bởi vì khi đó lượng không khí cần thiết để phanh có thể cần nhiều và các bình chứa không đủ cấp nếu động cơ không làm việc.

            Áp suất trong các bình chứa thường bị giảm đi một ít khi ép mạnh lên bàn đạp phanh, còn áp suất trong bầu phanh lúc đó phải bằng áp suất trong các bình chứa, nếu áp suất thấp hơn thì có nghĩa là hệ thống khí nén bị hỏng. Thời gian giảm áp suất trong các bầu phanh khi nhả bàn đạp không vượt quá 2 giây.

            Nắp máy nén khí bắt không chặt. Nắp đậy máy nén khí trong quá trình làm việc có thể bị hỏng. Do đó năng suất của máy nén khí có thể bị giảm và áp suất trong hệ thống củng bị giảm xuống theo. Qua mỗi lần bảo dưỡng kỹ thuật ô tô đều phải kiểm tra độ kín khít nắp đậy, khi cần thiết thì siết lại các bu lông, lực siết phải bằng 11,7 - 16,6 (Nm). Phải siết chặt các bu lông tuần tự, từ từ, đều tay và siết làm hai đợt : đợt đầu siết sơ bộ, đợt sau siết chặt.

            Điều chỉnh toàn bộ cụm phanh không đúng, việc điều chỉnh toàn bộ cụm phanh  được tiến hành sau khi tháo phanh, thay guốc và má phanh. Khi tâm của trống phanh và tâm của má phanh không trùng nhau thì phải điều chỉnh. Nếu điều chỉnh không đúng thì sẽ làm cho hiệu quả phanh giảm xuống. Tuyệt đối không để ô tô làm việc với các phanh điều chỉnh không đúng.

            Trước khi điều chỉnh phanh, cần kiểm tra xem các ổ bi và moay ơ bánh xe có được xiết đúng không,  trường hợp cần thiết thì phải điều chỉnh lại.

            Điều chỉnh cục bộ cụm phanh bị sai lạch. Trường hợp khe hở giữa guốc và trống phanh nhỏ quá thì cần phải tiến hành điều chỉnh cục bộ, nếu không chúng sẻ bị mòn.

            Phanh chỉ ăn ở một bánh xe. Phanh chỉ ăn một bánh thường xảy ra trong trường hợp điều chỉnh phanh không đúng. Để tránh hiện tượng này cần phải điều chỉnh lại.

            Má phanh và trống phanh bị mòn. Má phanh và trống phanh bị mòn sớm hơn quy định thường là việc bảo dưởng không chu đáo các phanh bánh xe.

            Cần phải luôn nhớ rằng, chỉ với những phanh tốt mới đảm bảo an toàn vận hành. Người lái xe phải biết điều chỉnh phanh kịp thời, làm sạch phanh khỏi bụi bẩn và kiểm tra độ bắt chặt của tất cả các chi tiết của phanh. Không cho phép dùng những má phanh bị mòn quá nhiều, nếu khoảng cách từ bề mặt má phanh tới đầu đinh tán nhỏ hơn 0,5 mm thì phải thay má mới.

             Chú ý không để dầu nhờn vào guốc phanh, bởi vì khi má phanh bị dính dầu thì khó có thể phục hồi được tính chất ma sát ban đầu cảu nó băng cách lau hay rửa.

            Khi bôi trơn các trục cam nha, trong bất kỳ trường hợp nào củng không được tra mỡ quá thừa thải, bởi vì mở thừa có thể rơi vào má phanh. 

6.7. PHANH BỊ ĂN ĐỘT NGỘT (PHANH DẬT).

            Lò xo hồi vị bị gãy. Lò xo hồi vị có độ cứng đúng sẽ đảm bảo êm dịu khi phanh. Nếu lò xo này bị gãy thì các guốc phanh sẽ luôn luôn ở trạng thái dãn, mặc dù không ép vào trống phanh. Khi phanh, khí nén được nạp vào bầu phanh, các guốc bị ép tức thời vào trống phanh, gây phanh đột ngột. Để khắc phục hư hỏng này, phải thay lò xo bị gảy bằng lò xo mới cùng loại hay có độ cứng tương tự.

            Má phanh bị gãy. Má phanh bị gãy là do bắt nó với guốc phanh không tốt. Nếu tiếp tục sử dụng những má phanh mà khoảng cách từ bề mặt của nó tới đầu đinh tán nhỏ hơn 0,5 mm thì có thể làm gãy má phanh.Má phanh bị gãy sẽ gây ra hiện tượng kẹt phanh. Phải thay mới những má phanh bị mòn.

            Hành trình tự do của bàn đạp phanh không đúng quy định. Trị số hành tự do của bàn đạp phanh phải nằm trong khoảng 10 - 15 (mm). Không đảm bảo đúng hành trình tự do sẽ làm cho phanh bị dật. Để khắc phục phải điều chỉnh lại hành trình tự do của bàn đạp.   

            Khe hở của guốc phanh không đúng quy định. Nếu khe hở của các guốc phanh lớn hơn mức quy định thì không để xe chạy. Phải điều chỉnh lại khe hở co đúng quy định của nhà chế tạo.

7. KẾT LUẬN:

   Sau hơn ban tháng tập trung làm việc nghiên túc, cộng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, em đã hoàn thành xong đồ án của mình.

   Trong đồ án của mình, em dã giới thiệu được về nội dung của hệ thống phanh nói chung và hệ thống phanh dẫn động khí nén nói riêng, tiếp đó em đi sâu vàu phân tích về nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh, cấu tạo và nguyên láy hoạt động của các chi tiết chính, tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh khí nén trên xe tải Renault V.I và cuối cùng là phân tích các nguyên nhân hư hỏng và các biện pháp khắc phục những hư hỏng đó. Nhìn chung, hệ thống phanh trên xe tải Renault V.I. là hệ thống phanh hoàn thiện và có phần phức tạp do vậy việc phân tích và tìm hiểu củng có phần khó khăn. Đợt thực tập tôt nghiệp vừa rồi em đã được nghe trình bày và quan sát, tìm hiểu về tổng quan cũng như chi tiết của hệ thống phanh khí nén của xe tải Renault V.I, đây là cơ hội thực tế rất tốt để em hiểu sâu hơn về tổng quan củng như chi tiết của hệ thống phanh sau những kiến thức đã học tập ở trường giúp cho Đồ án hoàn thiện hơn.

   Tuy nhiên, thời gian làm đồ án có hạn mà khối lượng công việc thì nhiều, mặc dù bản thân em đã tìm hiểu và cố gắng nhiều trong công việc nhưng củng không thể tránh khỏi sai sót do đây là lần đầu tiên phải giải quyết một khối lượng công việc tương đối lớn và phức tạp, mong các thầy, cô thông cảm.

   Qua đồ án này, đã giúp em nắm rõ những kiến thức về hệ thống phanh trên ô tô, một hệ thống đặc biệt quan trọng, ngoài ra trong quá trình làm Đồ án còn giúp em nâng cao được những kiến thức tin học như: Word, Exeel, AutoCAD để phục vụ công việc sau này. Đồng thời, qua đó bản thân em cảm thấy phải tìm tòi và nghiên cứu nhiều hơn nữa về chuyên nghành của mình, nhất là vấn đề thực tế để đáp ứng yêu cầu của một cán bộ kỹ thuật sau này.

   Cuối cùng em xin chân thanh cảm ơn thầy giáo hướng dẫn:…….……… đã nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm Đồ án, thầy giáo:……...…… đã trang bị cho em kiến thức hệ thống phanh trong thời gian ở trường cùng các thầy, cô giáo trong khoa Cơ khí.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hoàng Việt. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ. Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa Cơ Khí Giao Thông. Đại Học Bách Khoa. Đại Học Đà Nẵng, 1998.

2. Nguyễn Hoàng Việt. BỘ ĐIỀU CHỈNH LỰC PHANH - HỆ THỐNG CHỐNG HẢM CỨNG BÁNH XE KHI PHANH – ABS. Tài liệu lưu hành nội bộ của Khoa Cơ Khí Giao Thông. Đại Học Bách Khoa. Đại Học Đà Nẵng, 2003.

3. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ MÁY KÉO TẬP III. Nhà xuất bản Đaih Học và Trung Học chuyên nghiệp.

Hà Nội, 1985.

4. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng. LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội, 2000.

5. Một nhóm cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn Động cơ đốt trong và bộ môn Ô tô máy kéo thuộc trường Đaih Học Bách Khoa Hà Nội dịch. Ô TÔ. 600 NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẮC PHỤC. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội, 1970.

6. TS. Trần Thanh Hải Tùng, KS Nguyễn Lê Châu Thành. CHẨN ĐOÁN TRẠNG THÁI KĨ THUẬT Ô TÔ. Tài liệu lưu hành nội bộ của Khoa Cơ Khí Giao Thông. Đại Học Bách Khoa. Đại Học Đà Nẵng, 2005.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"