MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................................................i
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE KAMAZ 6520........2
1.1. Thông tin kỹ thuật ô tô Kamaz 6520.............................................................................................2
1.2. Khái quát chung về hệ thống phanh xe ô tô.................................................................................5
1.2.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại..................................................................................................5
1.2.2. Đặc điểm kết cấu, ưu, nhược điểm của một số cụm trong hệ thống phanh..............................6
1.3. Khái quát hệ thống phanh khí nén xe Kamaz 6520.....................................................................11
1.3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống phanh khí nén xe Kamaz 6520.......................................................11
1.3.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống.....................................................12
1.4 Kết luận........................................................................................................................................25
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH TRÊN XE KAMAZ 6520 ...................26
2.1. Sơ đồ tính toán và các thông số ban đầu...................................................................................26
2.2. Tính lực đẩy từ cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh P1 ,P2.............................................28
2.3. Xác định mômen phanh thực tế và mômen phanh yêu cầu của cơ cấu phanh .........................31
2.3.1. Xác định mô men phanh thực tế..............................................................................................31
2.3.2. Mômen phanh yêu cầu của cơ cấu phanh...............................................................................33
2.4. Tính toán kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh............................................................36
2.4.1. Tính toán xác định công ma sát riêng......................................................................................36
2.4.2. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh...................................................................37
2.4.3. Tính toán xác định tỷ số khối lượng ô tô trên tổng diện tích ma sát má phanh ......................38
2.4.4. Tính toán xác định nhiệt sinh ra trong quá trình phanh............................................................39
2.5 Kết luận........................................................................................................................................40
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH...............................................................41
3.1. Sơ đồ hệ thống phanh dùng trong mô phỏng..............................................................................41
3.2. Hệ thống cung cấp khí nén..........................................................................................................42
3.2.1 Máy nén khí...............................................................................................................................42
3.2.2 Ống làm lạnh.............................................................................................................................43
3.2.3 Van bơm lốp..............................................................................................................................43
3.2.4 Bộ điều chỉnh áp suất với bộ hấp phụ.......................................................................................44
3.2.5 Van nhả phanh khẩn cấp...........................................................................................................44
3.2.6 Van bảo vệ 4 dòng.....................................................................................................................45
3.2.7 Van 2 dòng.................................................................................................................................45
3.2.8 Bình chứa..................................................................................................................................46
3.2.9 Hệ thống cấp khí nén.................................................................................................................47
3.3 Hệ thống phanh trước...................................................................................................................48
3.3.1 Phanh tang trống.......................................................................................................................48
3.3.2 Bầu phanh đơn..........................................................................................................................50
3.3.3 Bộ điều chế................................................................................................................................50
3.3.4 Van điều khiển phanh của xe kéo với ổ đĩa 2 dây.....................................................................51
3.3.5 Bình chứa khí nén.....................................................................................................................51
3.3.6 Hệ thống phanh trước...............................................................................................................52
3.4. Hệ thống phanh cầu giữa và cầu sau.........................................................................................53
3.4.1 Cụm phanh tang trống..............................................................................................................53
3.4.3 Bầu hơi......................................................................................................................................57
3.4.4 Bộ điều chỉnh lực phanh............................................................................................................57
3.4.5 Sơ đồ hệ thống phanh sau........................................................................................................58
3.5. Hệ thống phanh đỗ......................................................................................................................59
3.5.1 Van tăng tốc...............................................................................................................................59
3.5.2 Phanh tay...................................................................................................................................59
3.5.3 Đầu nối đường cấp khí..............................................................................................................60
3.5.4 Sơ đồ hệ thống phanh đỗ..........................................................................................................61
3.6 Hệ thống phanh phụ trợ................................................................................................................62
3.6.1 Xy lanh khí nén của bộ truyền động van cơ chế phanh phụ trợ................................................62
3.6.2 Van khí nén................................................................................................................................62
3.6.3 Van điện từ................................................................................................................................63
3.6.4 Sơ đồ hệ thống phanh phụ trợ..................................................................................................64
3.7 Tổng quan hệ thống phanh khí nén mô phỏng 3D.......................................................................65
3.8 Kết luận........................................................................................................................................66
KẾT LUẬN.........................................................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................................68
LỜI NÓI ĐẦU
Trên thế giới ngày nay, công nghiệp ô tô ngày càng phát triển vượt bậc. Ôtô đã dần trở thành phương tiện vận chuyển hành khách và hàng hóa quan trọng cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời là phương tiện giao thông tư nhân phổ biến nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển.
Nhưng cùng với sự phát triển đó, tai nạn giao thông ngày càng gia tăng. Đối với ô tô, nguyên nhân xảy ra tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.
Đề tài của tôi được giao là: “Mô phỏng hệ thống phanh ô tô Kamaz-6520” với các nhiệm vụ chính:
- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh
- Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh trên xe Kamaz 6520
- Mô phỏng kết cấu hệ thống phanh
Sau thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn của thầy: ThS…………….., cùng sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do thời gian có hạn, trong quá trình làm đồ án tôi không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy và các bạn để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
…………………
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH CỦA XE KAMAZ 6520
1.1.Thông tin kỹ thuật ô tô Kamaz 6520
Ô tô Kamaz 6520 là ô tô vận tải được sử dụng trong quân đội Việt Nam, dùng để chuyên chở hàng hoá, vật liệu.
Hình dáng ngoài và một số kích thước cơ bản của ô tô Kamaz 6520 được thể hiện trên Hình 1.1 và Hình 1.2.
Ô tô Kamaz 6520 có công thức bánh xe 6x4, với 2 cầu sau là cầu chủ động, tổng trọng tải 33 (tấn), là chiếc xe ben tự đổ không thể thiếu trong quá trình vận chuyển, sang lấp, di dời, chở đất đá các loại ... Để xây dựng những hệ thống lớn, những công trình cao tầng như trên thì xe ben kamaz nắm vai trò chủ đạo.
Xe có tải trọng cho phép chở hàng cao: 19 (tấn).
Một số thông số kỹ thuật cơ bản của xe Kamaz 6520 được chỉ rõ trên Bảng 1.
1.2. Khái quát chung về hệ thống phanh xe ô tô
1.2.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.2.1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh ôtô có công dụng giảm tốc độ của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.
- Giữ cho xe đứng yên một chỗ trong thời gian dài.
- Trong một số xe chuyên dụng, hệ thống phanh còn kết hợp với hệ thống lái để quay vòng xe.
1.2.1.2. Yêu cầu
- Có hiệu quả phanh cao nhất (thời gian phanh nhỏ, quãng đường phanh nhỏ, gia tốc phanh lớn).
- Phanh êm dịu và đảm bảo ổn định của ôtô khi phanh.
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
1.2.1.3. Phân loại
a. Phân loại theo đặc điểm điều khiển:
- Phanh chính (phanh chân): dùng để giảm tốc độ của xe khi đang chuyển động.
- Phanh phụ (phanh tay): dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.
- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hay điện từ): dung để tiêu hao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc…).
c. Theo dẫn động phanh:
- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.
- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực.
1.2.2. Đặc điểm kết cấu, ưu, nhược điểm của một số cụm trong hệ thống phanh
1.2.2.1. Cơ cấu phanh
a. Cơ cấu phanh tang trống:
Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng:
- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, được sử dụng cho phanh dẫn động thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thường được bố trí trên cầu trước và cầu sau ôtô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh. Đối với dẫn động khí nén, cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, có bầu phanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh.
- Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi, cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Kết cấu của cơ cấu phanh dạng bơi dùng cho ô tô tải với hệ thống dẫn động phanh thủy lực điều khiển khí nén.
- Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa, có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mô men phanh dưới tác dụng của lực điều khiển. Do sự biến đổi nhanh mô men phanh khi gia tăng lực điều khiển nên tính chất ổn định mô men kém, chỉ sử dụng kết cấu này khi cần thiết.
b. Cơ cấu phanh đĩa:
Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa được chia thành loại có giá đỡ xi lanh cố định và loại có giá đỡ xi lanh di động.
- Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:
+ Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe,
+ Giá đỡ xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đường dẫn dầu áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston.
- Ưu điểm:
+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
- Nhược điểm:
+ Áp suất tác dụng lên má phanh lớn má phanh, đĩa phanh nhanh mòn, nên yêu cầu vật liệu tốt hơn.
+ Kết cấu hở, dễ dính bụi, bùn đất nên các tấm ma sát của loại phanh này mòn nhanh hơn phanh guốc, ít dùng trên xe tải.
1.2.2.2. Dẫn động phanh
a. Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí:
- Ưu điểm: đơn giản, có độ tin cậy cao, giá thành rẻ.
- Nhược điểm: khó bố trí, lực bàn đạp lớn.
c. Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén:
- Ưu điểm: lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trong đường ống không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh
- Nhược điểm: độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn), kích thước các kết cấu lớn chỉ thích hợp cho xe tải vừa và lớn.
1.3. Khái quát hệ thống phanh khí nén xe Kamaz 6520
1.3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống phanh khí nén xe Kamaz 6520
Trên hình vẽ thể hiện sơ đồ nguyên lí của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén của ô tô tải có 3 cầu. Hệ thống gồm có nguồn cung cấp khí nén, dẫn động phanh chính với 2 dòng độc lập, dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng.
Dẫn động phanh chính gồm có 2 dòng độc lập với nhau. Dòng dẫn động phanh cầu trước bắt đầu từ bình khí 5 đi qua ống dẫn 8, qua khoang dưới của tổng van 11, qua van hạn chế áp suất 12 tới các bầu phanh 13. Dòng dẫn động phanh cầu sau đi từ bình khí 6 qua ống dẫn 7, qua khoang trên của tổng van 11, qua bộ điều hòa lực phanh 14 tới các bầu phanh 15, 16 của cụm cầu sau.
1.3.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống
1.3.2.1. Nguồn cấp khí nén
a. Máy nén khí và bộ phận tự động điều chỉnh áp suất:
- Máy nén khí :
Máy nén khí có nhiệm vụ cung cấp ổn định không khí sạch có áp suất cho hệ thống. Cấu tạo của máy nén khí gần giống với động cơ đốt trong. Các chi tiết cơ bản gồm: một trục khuỷu 3 đặt trên ổ bi đỡ 13. Trên trục khuỷu bố trí thanh truyền 5 nối với pittông 6 bằng chốt 7. Phần đỉnh các pittông đặt các xecmăng làm kín. Trong nắp máy đặt các van nạp 15 và van xả 11 (dạng van một chiều). Trục khuỷu máy nén được dẫn động từ động cơ bằng đai thang qua bánh đai 2.
b. Bộ lọc hơi và làm khô:
Máy nén khí hút không khí từ ngoài vào có lẫn cả hơi ẩm, hơi ẩm có thể tạo cạn hay ăn mòn các chi tiết kim loại, ngoài ra trong khí nén còn chứa dầu lẫn vào khi qua máy nén. Bộ lọc có tác dụng loại bỏ hơi ẩm và dầu ra khỏi khí nén.
Khí có hơi nước đi vào qua đường C qua tấm lọc bụi 6, tấm hút dầu 8, chất hút ẩm 7 và bị thổi qua lỗ giclơ lên khoang P cấp không khí khô cho bình chứa qua đường A.
1.3.2.2. Bộ phận điều khiển
- Cụm bàn đạp:
Bàn đạp phanh 22 có cơ cấu hoạt động kiểu đòn bẩy với điểm tựa O nằm trên nắp van phanh 17. Điểm thấp nhất của bàn đạp bị hạn chế bởi vít điều chỉnh 18, đầu kia là chốt quay 20. Vít 18 tỳ vào nắp 17 để hạn chế hành trình của chốt quay khi nhả phanh, đồng thời là cơ cấu điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.
- Cụm van điều khiển dòng phanh trước:
Cụm van điều khiển dòng phanh trước bao gồm: pittong 4 nằm dưới thân van trên 16và các chi tiết nằm trong than van dưới 6. Pittong 4 có lõi là ống trụ rỗng làm nhiệm vụ xả khí ra khí quyển. Pittong được ép lên trên nhờ lò xo hồi vị 10. Mặt dưới của pittong 4 là đế van trong của cụm van dưới. Đế van trong dịch chuyển cùng với pittong 4. Dưới tác dụng của lò xo 5, van 9 ép vào đế van ngoài.
- Nguyên lý làm việc
+ Khi không phanh : các lò xo hồi vị 2, 5, 10, 11, giữ cho các van 12 và van 9 ở trạng thái đóng, không cung cấp khí từ P1 P2 sang B1 B2 đồng thời thông đường B1 B2 với khí quyển qua đường tâm van.
+ Khi phanh: bàn đạp phanh quay quanh chốt cố định O, ép con lăn 20 tỳ lên cốc ép 19 di xuống. Khi khắc phục xong khe hở tự do bích chặn ép lò xo 14 đẩy pitong trên 15 đi xuống. Ban đầu đế van 12 tiếp xúc với mặt van đóng đường thông B1 ra khí quyển. Đế van 12 tiếp tục đi xuống mở van 12 thông đường P1 với B1 cấp khí nén đi tới các bầu phanh cầu sau
+ Khi nhả phanh: bàn đạp phanh 21 trở về vị trí ban đầu, cốc ép 19 được đẩy về vị trí ban đầu dưới tác động của lực lò xo hồi vị, đẩy piston dưới 4 và piston trên 15 dịch chuyển lên trên. Quá trình dịch chuyển xảy ra: đóng van cấp khí nén và mở van thông khí quyển. Như vậy dòng cấp khí nén từ P1 sang B1 và từ P2 sang B2 bị ngắt và nối thông đường khí B2, B1 ra khí quyển E. Khí nén từ các bầu phanh được xả ra ngoài nhờ lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh và bầu phanh bánh xe, quá trình phanh kết thúc.
1.3.2.3. Bầu phanh bánh xe
Bầu phanh bánh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều. Vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên piston đẩy và dịch chuyển để điều khiển cam quay.
Bầu phanh bánh xe có nhiệm vụ tạo lực khí nén đẩy đòn đẩy dịch chuyển, tạo nên xoay cam quay ở cơ cấu phanh.
Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng gồm: hai nửa vỏ của bầu phanh 1,7. Màng cao su 5 bố trí giữa hai nửa vỏ, chia bầu phanh thành hai khoang. Khoang trên có cửa P dẫn khí nén từ van phân phối đến, khoang dưới có lỗ thông R với khí quyển. Lò xo hồi vị 2 có tác dụng đẩy màng 5 về vị trí ban đầu khi không phanh.
1.3.2.4. Cơ cấu phanh
- Công dụng:
Tạo ra mô men phanh cần thiết và giữ ổn định về chất lượng trong quá trình sử dụng.
- Kết cấu:
Cơ cấu phanh xe KAMAZ -6520 là loại cơ cấu phanh loại guốc (loại tang trống), cơ cấu có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía và có các guốc phanh dịch chuyển góc như nhau.
Các phản lực X = X , Y =Y . Do sử dụng cam phanh đối xứng cho nên khi dịch chuyển cam quay về hai phía của hai guốc phanh như nhau.
Trị số mômen Mp = Mp1 + Mp2 không đổi khi xe chuyển động lùi nên hiệu quả phanh khi tiến và lùi như nhau. Do mômen phanh ở 2 guốc bằng nhau nên các tấm ma sát mòn như nhau, không phát sinh các lực phụ tác dụng lên ổ trục bánh xe nên được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, chất lượng phanh ổn định. Ngoài xe KAMAZ – 6520 thì trên các xe tải, buýt loại lớn cũng dùng cơ cấu phanh loại này.
- Nguyên lý làm việc:
+ Khi không phanh: Dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các má phanh được giữ chặt không cho bung về phía trống phanh.
+ Khi phanh: Cam quay tạo ra áp lực trên đầu guốc phanh để đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh. Khi các má phanh đã tiếp xúc với trống phanh tạo nên mômen phanh hãm bánh xe lại.
+ Khi thôi phanh: Lò xo 7 kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, giữa má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc.
1.3.2.5. Nhận xét
Để nâng cao hiệu quả của hệ thống phanh, cần tăng mômen phanh tại các bánh xe. Nhưng mômen phanh lại bị giới hạn bởi momen bám do đó để có hiệu qua phanh cao nhất ta phải tận dụng tối đa lực bám tại các cầu xe.
Trong quá trình phanh có sự phân bố lại trọng lượng bám tại các cầu. Để tận dụng hết trọng lượng bám tại các cầu mà vẩn đảm bảo khả năng điều khiển (không sảy ra hiện tượng trượt) ta phải có bộ phận tự động thay đổi áp suất phanh tại các cầu theo sự phân bố lại trọng lượng.
1.4 Kết luận
Phân tích hệ thống phanh trên xe kamaz - 6520 đã cung cấp cái nhìn tổng quan về cấu trúc tổng thể của hệ thống phanh, bao gồm các thành phần cơ bản như bình chứa dầu phanh, bơm phanh, bộ truyền động, bộ phanh và hệ thống dẫn động phanh. Việc phân tích kết cấu cũng giúp đánh giá mức độ ổn định và an toàn của hệ thống phanh trong quá trình vận hành, đặc biệt là trong các tình huống khẩn cấp.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH TRÊN XE KAMAZ 6520
2.1. Sơ đồ tính toán và các thông số ban đầu
Sơ đồ tính toán thể hiện như hình 2.1.
Số liệu đầu vào thể hiện như bảng 2.1.
2.2. Tính lực đẩy từ cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh P1 ,P2
Các lực này xác định trên cơ sở biết được áp suất khí nén đưa đến bầu phanh và diện tích màng bầu phanh.Theo “Hướng dẫn thiết kế môn học” ta có áp suất khí nén đi vào bầu phanh xe: p=6,5 [KG/ ]
Thay D=11 [cm]; d= 7 [cm] ta có lực đẩy tác dụng lên cần bầu phanh là : P = 420 [KG]
Ta có: Mt =420.1,25. =52,5 [KGm]
Trong đó :
c : là khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến tâm chốt tựa, c = 18 (cm).
µ : là hệ số ma sát
Khi áp suất trên bề mặt má phanh phân bố theo quy luật hình sin, theo công thức I.38 sách “Hướng dẫn thiết kế môn học” ta có:
P = pmax.sinβ
Thay số vào ta có: S = 00
Thay tất cả các giá trị trên vào [2.5] ta được : P1/P2 = 0,905
Từ (2.2) và (2.3) ta tính được:
P1 = 3677 (kg)
P2 = 3328 (kg)
2.3. Xác định mômen phanh thực tế và mômen phanh yêu cầu của cơ cấu phanh
2.3.1. Xác định mô men phanh thực tế
Dưới tác dụng của các lực lên má phanh P1, P2 các má phanh được đẩy ra ép các má phanh sát vào tang phanh. Khi đó mômen ma sát giữa má phanh và tang phanh còn gọi là mômen phanh có tác dụng làm cho bánh xe quay chậm lại thực hiện quá trình phanh xe.
2.3.1.1. Tính tọa độ điểm đặt hợp lực tác dụng lên má phanh
- Đối với cơ cấu phanh bánh trước : từ mục (2.2) ta đã tính được:
δ = δ1 = 00 và ρ = 0,3 (m).
- Đối với cơ cấu phanh bánh giữa và bánh sau :
+ Đối với guốc trước : β1 = 330 ; β2 = 1470 ; β0 = 1140
+ Guốc sau : β1 = 250 ; β2 = 1550 ; β0 = 1300
Các thông số như cơ cấu phanh bánh trước do đó ta có được δ2 = δ1 = 00
Thay các giá trị vào công thức [2.7] ta được : Tang δ2 = 00
- Với cơ cấu phanh bánh trước: guốc trước và guốc sau như nhau nên theo mục (2.2) ta có: ρ = ρ1 = 0,3 (m)
- Với cơ cấu phanh bánh sau:
+ Đối với guốc trước: các thông số như cơ cấu phanh bánh trước nên ta được ρ2 = ρ1 = 0,3 (m)
+ Đối với guốc sau: β1 = 250; β2 = 1550; β0 = 1300; rt = 0,24 (m)
Thay các giá trị vào công thức [2.6] ta được: p =0,363 (m)
2.3.1.2. Xác định mô men do cơ cấu phanh sinh ra
Đối với cơ cấu phanh bánh trước: Mômen phanh bánh trước được xác định theo công thức [I.32] tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn học” .
+ µ : là hệ số ma sát giữa tang phanh và má phanh, với vật liệu má phanh là Ferado đồng và vật liệu tang phanh bằng gang. Nên theo tài liệu ta chọn µ = 0,3 vì vậy ta có tgθ = 0,3 θ = 16,70.
+ P1, P2 : là lực tác dụng lên guốc phanh trước và sau theo tính toán ở phần trên ta được P1 = 3677 (kg); P2 = 3328 (kg).
+ Các số liệu cầu trước θ = 16,70; δ = 0; ρ = 0,03 (m); a = c = 0,18 (m). thay các gia trị vào công thức tính mômen phanh bánh trước ta được:
Mp1 = 1208 (kgm).
- Đối với cơ cấu phanh bánh giữa và bánh sau:
Tương tự như trên ta có: µ = 0,3; ρ2 = 0,363 (m); a = c = 0,18 (m);
θ = 16,70; δ2 = 00. Thay các giá vào công thức trên ta có:
Mp2 = Mp3 = 1461 (kgm).
Vậy mômen thực tế toàn xe là:
Mp = Mp1 + Mp2 + Mp3 = 1208 + 1461 + 1461 = 4130 (kgm).
2.3.2. Mômen phanh yêu cầu của cơ cấu phanh
2.3.2.1. Hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước và cầu sau tương ứng
Theo công thức [I.3] và [I.4] tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn học”.
hg : là chiều cao trọng tâm xe với hg = 1,4 (m);
g :là gia tốc trọng trường với g = 9,81 (m/s2);
Jpmax :là gia tốc cực đại với Jpmax = 6,0 – 8,0 (m/s2). Ta chọn Jpmax = 6,0 (m/s2);
a, b : là khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô tới cầu trước và trục cân bằng (m);
m1 m2, : là hệ số phân bố tải trọng tương ứng lên cầu trước và trục cân bằng khi phanh .
Từ hình 2.1 ta có:
L = 2,84+(1,32/2)= 3,5 (m)
a = G2.L/G = (14450.3,5)/18920=2,67 (m)
b = L – a = 3,5 – 2,67=0,82 (m) (2.10)
Thay số vào công thức (2.8) và (2.9) ta được:
m1 = 2,04 ; m2 = 0,68
Lực phanh cực đại tác dụng lên một bánh xe ở các cầu là:
Theo tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn học” ta có:
+ Đối với cầu trước: pp1 = 319 (kg)
+ Đối với bánh xe cầu giữa: pp2 = 2073 (kg)
+ Đối với bánh xe cầu sau:: pp2 = 2073 (kg)
2.3.2.2. Xác định bán kính tính toán của bánh xe.
Theo tài liệu “ Kết cấu tính toán ô tô quân sự ” ta có:
rk = λ1.r (m) (2.11)
Trong đó:
rk : là bán kính tính toán của bánh xe (m);
r : là bán kính thiết kế của bánh xe (m)
Thay các giá trị trên vào công thức [2.11] ta được:
rk = 0,932.0,514 = 0,479 (m).
2.3.2.3. Xác định mômen phanh yêu cầu
Do xe Kamaz-6520 có cơ cấu phanh của hệ thống phanh công tác đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe nên mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh của một bánh xe ở các cầu là:
Theo tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn học kết cấu tính toán ô tô quân sự” tập V ta có:
Mp = Pp.rk (2.12)
+ Đối với cơ cấu phanh bánh trước:
Mp1 = 3191.0,479 = 1528 (KGm)
+ Đối với cơ cấu phanh bánh giữa và sau:
Mp2 = Mp3 = 2072.0,479 = 993(KGm)
Vậy mô men phanh yêu cầu của toàn xe là:
Mp = Mp1 + Mp2 + Mp3 = 1528 + 993 + 993 = 3514 (KGm)
Như vậy mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra lớn hơn mô men phanh yêu cầu. Do đó hệ thống phanh xe Kamaz-6520 đảm bảo an toàn.
2.4. Tính toán kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh
2.4.1. Tính toán xác định công ma sát riêng
Công ma sát riêng được xác định trên cơ sở các má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô khi phanh ô tô ở vận tốc ban đầu nào đó.
G : là trọng lượng toàn bộ ô tô khi đủ tải (KN);
V0 : là vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh (m/s);
g : là gia tốc trọng trường với g = 9,81 (m/s2);
F∑ : là tổng diện tích toàn bộ má phanh của các cơ cấu phanh (m2);
Gọi F1 là tổng diện tích tiếp xúc với tang trống phanh của guốc có góc ôm β0 = 1140.
Gọi F2 là tổng diện tích tiếp xúc với tang trống phanh của guốc có góc ôm β0 = 1300.
F∑ = F1 + F2 (m2);
Thay các giá trị vao công thức [2.13] ta được: lms = 567,5 (KNm/m2);
Trị số công ma sát riêng đối với cơ cấu phanh của ô tô tải là: lms = 3000 ÷ 7000 (KNm/m2);
Do vậy công ma sát riêng tính trên thỏa mãn điều kiện cho phép.
2.4.2. Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh
+ Đối với cầu trước: theo tính toán ở phần trên ta có: Mt = 1208 (kg.m);
µ = 0,3; rt = 0,24 (m); b = 0,07 (m); β0 = 1,98 (rad); thay các số liệu trên vào công thức [3.15] ta được:Pp1 = 0,99 (MN/m2)
+ Đối với cầu giữa và cầu sau ta có: Mt = 1461 (kgm); µ = 0,3;
rt = 0.24 (m); b = 0,07 (m); β0 = 1,99 (rad); thay các số liệu này vào công thức [3.15] ta được: Pp2 = 0,97 (MN/m2)
Áp suất trên bề mặt má phanh phụ thuộc vào nguyên liệu chế tạo má phanh và tang phanh. Đối với các ma phanh hiện nay giá trị áp suất cho phép trên bề mặt má phanh nằm trong khoảng: [p] = 1,5 ÷ 2,0 (MN/m2).
So sánh kết quả tính được Pp1 = 0,99 (MN/m2) và Pp2 = 0,97 (MN/m2) với tiêu chuẩn cho phép ta thấy má phanh đảm bảo độ bền trong quá trình làm việc.
2.4.3. Tính toán xác định tỷ số khối lượng ô tô trên tổng diện tích ma sát má phanh
Thay các giá trị trên vào công thức [2.16] ta được: q = 2,25.104 (kg/m2)
Tỷ số này cho phép đối với ô tô vận tải như sau: [q] = 2,5 ÷ 3,5.104 (kg/m2)
So sánh kết quả tính được q = 2,25.104 (kg/m2) với tiêu chuẩn cho phép ở trên ta thấy má phanh đảm bảo .
2.4.4. Tính toán xác định nhiệt sinh ra trong quá trình phanh
Trong quá trình phanh, động năng của ô tô sẽ chuyển thành nhiệt năng ở trong tang phanh và các chi tiết khác. Một phần nhiệt thoát ra môi trường không khí. Phương trình cân bằng nhiệt khi phanh do lực Pp gây lên sau quãng đường phanh dS và thời gian phanh dt, theo tài liệu “Hướng dẫn thiết kế môn học kết cấu tính toán ô tô quân sự”.
g : là gia tốc trọng trường (m/s2), g = 9,81 (m/s2);
Ga : là trọng lượng ô tô (kg), G = 18920 (kg);
v1, v2 : là vận tốc ban đầu và vận tốc cuối quá trình phanh (m/s);
Gt : là khối lượng của tang phanh và các chi tiết của tang phanh liên quan tới khối lượng tang phanh (kg), Gt = 110 (kg);
c : là nhiệt dung riêng của chi tiêt bị nung nóng (J/kg.độ), đối với thép và gang ta có c = 500 (J/kg.độ);
Ta lấy vận tốc của tang phanh khi bắt đầu phanh V =30 (km/h) cho đến khi dừng hẳn. Thay các giá trị vào công thức [2.18] ta được: T = 1,22 (0C)
Theo tiêu chuẩn cho phép độ tăng nhiệt độ của tang phanh khi phanh với tốc độ ban đầu v1 =30 (km/h) đến khi dừng hẳn v2 = 0 (km/h) không được vượt quá 15 0C, mà ta tính được độ tăng nhiệt độ của cơ cấu phanh xe trong trường hợp này là T = 1,22 0C vậy cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt tốt.
2.5 Kết luận.
Sau khi tính toán kiểm nghiệm thì kết quả đạt được là hệ thống phanh theo thiết kế đảm bảo có hiệu quả. Khi mômen phanh thực tế lớn hơn mômen phanh yêu cầu. Các tiêu chí như nhiệt sinh ra trong quá trình phanh, công ma sát riêng, áp suất tác dụng lên má phanh cũng bảo đảm.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH
3.1. Sơ đồ hệ thống phanh dùng trong mô phỏng
Sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên xe Kamaz 6520 như hình 3.1.
3.2. Hệ thống cung cấp khí nén
3.2.1 Máy nén khí
Máy nén khí có nhiệm vụ cung cấp khí nén cho toàn hệ thống. Dựa trên cơ sở sơ Hình 3.1 xây dựng mô hình 3D trên phần mềm Inventor.
3.2.2 Ống làm lạnh
Có nhiệm vụ làm giảm nhiệt độ khí nén sau khi khí nén đi từ máy nén khí ra.
3.2.4 Bộ điều chỉnh áp suất với bộ hấp phụ
Bộ lọc có tác dụng loại bỏ hơi ẩm và dầu có lẫn trong không khí
3.2.6 Van bảo vệ 4 dòng
Van bảo vệ 4 dòng như hình 3.7.
3.2.8 Bình chứa
Bình chứa khí nén để cung cấp cho các hệ thống.
3.3 Hệ thống phanh trước
3.3.1 Phanh tang trống
Cấu tạo cơ cấu phanh bánh trước như hình 3.11.
Cụm cơ cấu phanh bánh trước xây dựng 3D như hình 3.12.
3.3.4 Van điều khiển phanh của xe kéo với ổ đĩa 2 dây
Van điều khiển phanh của xe kéo với ổ đĩa 2 dây như hình 3.15.
3.3.6 Hệ thống phanh trước
Sơ đồ hệ thống phanh trước như hình 3.17.
3.4. Hệ thống phanh cầu giữa và cầu sau
3.4.1 Cụm phanh tang trống
Cấu tạo cụm phanh sau như hình 3.19.
3.4.2 Bầu lốc kê
Mô phỏng 3D bầu Lốc kê như hình 3.21.
Mô phỏng 3D bầu hơi như hình 3.22.
3.6 Hệ thống phanh phụ trợ
3.6.1 Xy lanh khí nén của bộ truyền động van cơ chế phanh phụ trợ
Xy lanh khí nén của bộ truyền động van cơ chế phanh phụ trợ như hình 3.29.
3.6.3 Van điện từ
Van điện từ như hình 3.31.
3.7 Tổng quan hệ thống phanh khí nén mô phỏng 3D
Dựa trên sơ đồ hình 3.1 để xây dựng các chi tiết mô phổng 3D và ghép lại thành hệ thống phanh khí nén được mô phỏng 3D.
Hệ thống phanh được mô phỏng 3D như hình 3.33.
Hệ thống phanh được mô phỏng 3D bằng phần mềm Inventor như hình 3.34.
3.8 Kết luận
Mô phỏng kết cấu của hệ thống phanh giúp hiểu rõ hơn về cách mà các thành phần hoạt động và tương tác với nhau trong hệ thống. Qua mô phỏng giúp cho người học nắm chắc được về kết cấu của từng bộ phận tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kiểm tra, bảo dưỡng, sữa chữa.
KẾT LUẬN
Qua một thời gian thực hiện đồ án tại trường, với sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn : ThS .................. và các thầy giáo trong Khoa Ô tô, cùng với sự giúp đỡ của các bạn bè cùng lớp, tôi đã hoàn thành đồ án “Mô phỏng hệ thống phanh ô tô Kamaz 6520”
Trong đồ án này tôi đã thực hiện các nội dung cơ bản sau:
- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh
- Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh trên xe Kamaz 6520
- Mô phỏng kết cấu hệ thống phanh
Sau khi đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án tôi đã củng cố lại được kiến thức và nâng cao sự hiểu biết về một số nội dung khai thác thực tế tạo thuận lợi cho bản thân trong công việc sau này tại đơn vị, cũng như làm tiền đề cho việc tìm hiểu sâu hơn kết cấu của các hệ thống phanh khác.
Trong quá trình thực hiện, do thời gian ngắn và trình độ của bản thân còn nhiều hạn chế, đồ án của tôi không tránh khỏi các thiếu sót. Rất mong sự quan tâm chỉ bảo chân tình của các thầy, sự đóng góp của các bạn đối với đồ án của tôi.
Xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ôtô Quân sự” tập V: HỆ THỐNG PHANH, Học viện kỹ thuật quân sự, 1998.
2. Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vi, Cấu tạo ôtô quân sự phần hình vẽ tập 2, Học viện kỹ thuật quân sự, 1995.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"