MỤC LỤC

MỤC LỤC..............................................1

LỜI NÓI ĐẦU.............................2

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHANH XE ZIL-131................... 3

1.1. Giới thiệu chung xe ZIL-131.................................................................... 3

1.2. Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén trên xe ZIL-131.................... 8

1.3. Hệ thống phanh công tác....................................................................... 11

1.3.1. Máy nén khí.................................................................................. 11

1.3.2. Bộ điều chỉnh áp suất.................................................................... 13

1.3.3. Van an toàn................................................................................... 15

1.3.4. Bình chứa khí nén.......................................................................... 16

1.3.5. Tổng van phanh............................................................................ 17

1.3.6. Van phanh rơmóoc........................................................................ 21

1.3.7. Bầu phanh..................................................................................... 23

1.3.8. Cơ cấu phanh................................................................................ 23

1.4. Hệ thống phanh dừng............................................................................ 26

1.4.1. Công dụng..................................................................................... 26

1.4.2. Cấu tạo.......................................................................................... 26

1.4.3.  Nguyên lý làm việc....................................................................... 28

1.5. Phân tích ưu, nhược điểm hệ thống phanh xe ZIL-131........................ 28

1.5.1. Ưu, nhược điểm hệ thống phanh công tác..................................... 28

1.5.2. Ưu, nhược điểm hệ thống phanh dừng........................................... 29

1.5.3. Phương hướng cải tiến................................................................... 29

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN DẪN ĐỘNG PHANH TRÊN XE ZIL - 131 29

2.1. Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh xe ZIL-131 cải tiến....................... 31

2.2. Nguyên lý làm việc hệ thống phanh xe ZIL-131 cải tiến...................... 31

2.3. Kết cấu thành phần mới của hệ thống phanh xe ZIL-131 cải tiến...... 32

2.3.1. Kết cấu và nguyên lý làm việc của van 2 ngả................................ 32

2.3.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của van tổng phanh....................... 34

2.3.3. Kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ điều hòa lực phanh............. 42

2.3.4. Kết cấu và nguyên lý làm việc của van gia tốc.............................. 44

2.3.5. Kết cấu và NLLV của van điều khiển phanh Rơ mooc 2 dòng...... 45

2.3.6. Kết cấu và nguyên lý làm việc của bình tích năng......................... 48

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG PHANH 2 DÒNG CHO XE ZIL - 131....... 51

3.1. Động lực học phanh ô tô........................................................................ 51

3.1.1. Lực phanh sinh ra ở bánh xe......................................................... 51

3.1.2. Vấn đề chống hãm cứng bánh xe khi phanh.................................. 53

3.1.3. Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu............................................... 55

3.1.4. Cơ sở lý thuyết về điều hòa lực phanh.......................................... 59

3.1.5. Sử dụng trọng lượng bám khi phanh............................................. 62

3.2. Xây dựng đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lượng bám khi phanh xe ZIL-131......70

3.2.1. Xác định mô men phanh theo điều kiện bám................................. 70

3.2.2. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra......................... 70

3.2.3. Đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lượng bám khi phanh xe ZIL-131................ 75

3.3. Động lực học dẫn động phanh khí nén xe ZIL-131.............................. 76

3.3.1. Phương pháp mô phỏng tập trung để nghiên cứu động lực học trong dẫn động phanh khí nén ............ 76

3.3.2. Động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén xe ZIL-131 khi chưa lắp bộ điều hòa lực phanh.........78

3.3.3. Động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén xe ZIL-131 khi lắp bộ điều hòa lực phanh.......85

CHƯƠNG 4: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HTP XE ZIL-131................... 89

4.1. Một số yêu cầu chung............................................................................. 89

4.2. Hướng dẫn sử dụng................................................................................ 91

4.3. Nội dung bảo dưỡng hệ thống phanh xe ZIL-131................................ 91

4.3.1. Bảo dưỡng thường xuyên.............................................................. 91

4.3.2 Bảo dưỡng kỹ thuật 1 ................................................................... 92

4.3.3. Bảo dưỡng kỹ thuật 2.................................................................... 93

4.4 Những hỏng hóc thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục........... 95

4.5. Hướng dẫn khai thác sử dụng hệ thống phanh xe ZIL-131................. 97

4.5.1. Phanh tay ..................................................................................... 97

4.5.2. Phanh chân.................................................................................... 98

4.5.3. Máy nén khí.................................................................................. 99

4.5.4. Van điều chỉnh áp suất................................................................ 100

4.5.5. Van an toàn................................................................................. 101

4.5.6 Van phân phối............................................................................. 101

4.5.7. Bầu phanh................................................................................... 101

4.5.8. Hệ thống dẫn động phanh........................................................... 102

4.5.9. Bảo dưỡng hệ thống phanh ........................................................ 103

4.5.10. Các hiện tượng hư hỏng của hệ thống phanh xe ZIL-131.......... 104

4.6. Qui trình tháo lắp và sử dụng bình tích năng..................................... 106

4.6.1. Qui trình tháo lắp chi tiết bình tích năng..................................... 106

4.6.2. Qui trình lắp hệ thống dẫn động phanh khi cải tiến.................... 107

4.6.3. Hướng dẫn sử dụng HTP khí nén có sử dụng bình tích năng....... 108

KẾT LUẬN..................................................................................................... 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 110

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, khoa học kỹ thuật trên thế giới phát triển với tốc độ cao, khoảng cách từ nghiên cứu, phát minh tới ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống ngày càng được rút ngắn. Trong bối cảnh chung đó, ngành công nghệ kỹ thuật ô tô cũng phát triển mạnh, có nhiều thành tựu khoa học mới được áp dụng để nâng cao tính năng, công dụng, độ an toàn và tiện nghi sử dụng của xe.

Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ô tô, tính năng kỹ thuật và chất lượng của hệ thống phanh là một trong những tiêu chí cơ bản để đánh chất lượng xe.

Trong quân đội đang quản lý và sử dụng một số lượng lớn xe ô tô sử dụng hệ thống phanh khí nén một dòng như ZIL-130, ZIL-131, KRAZ-255B, URAL-375D… bảo đảm thực hiện các nhiệm vụ quan trọng như vận tải, kéo pháo, kéo khí tài,… Hệ thống phanh của những xe này có độ tin cậy thấp, không có khả năng điều chỉnh lực phanh dẫn đến hiệu quả phanh không cao. Những xe này hiện đang từng bước được điezel hóa để đưa vào quy hoạch sử dụng lâu dài theo chủ trương của Bộ Quốc phòng. Mặt khác, các xe quân sự thường hoạt động trong điều kiện địa hình phức tạp nên cần phải có hệ thống phanh đảm bảo chất lượng cao. Vì vậy, nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng phanh cho các nhãn xe ô tô quân sự nói trên là việc làm rất cần thiết, có tính thực tiễn cao.

Đề tài tốt nghiệp với nội dung “Nghiên cứu cải tiến dẫn động phanh khí nén một dòng thành dẫn động phanh khí nén nhiều dòng có điều hòa lực phanh trên xe ZIL 131” nhằm nghiên cứu động lực học quá trình phanh và khảo sát ảnh hưởng của bộ điều hòa lực phanh tới chất lượng phanh xe ZIL-131. Từ đó tạo cơ sở cho việc tính toán, thiết kế, chế tạo và lắp đặt hệ thống phanh khí nén 2 dòng có bộ điều hòa lực phanh cho xe ZIL-131 và các loại xe dẫn động phanh khí nén 2 dòng khác đang có trong biên chế của quân đội.

Trong quá trình thực hiện đồ án tôi nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy: TS……………. cùng các thầy trong Khoa Ô tô. Đến nay tôi đã hoàn thành đồ án đúng tiến độ, cơ bản đáp ứng yêu cầu đề ra.

Tuy bản thân đã nỗ lực cố gắng nhưng do trình độ còn hạn chế nên nội dung đồ án ít nhiều vẫn còn có những vấn đề chưa thực sự hoàn thiện. Rất mong tiếp tục nhận được sự giúp đỡ, góp ý của các thầy, các đồng chí và các bạn để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                     Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                      Học viên thực hiện

                                                                                                   .....................

Chương 1

GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHANH XE ZIL-131

1.1 Giới thiệu chung xe ZIL-131

Ôtô ZIL-131là ôtô vận tải đư­ợc sử dụng nhiều trong Quân đội, dùng để chuyên chở hàng hoá, các trang thiết bị quân sự và bộ đội. Ngoài ra có thể dùng làm xe cơ sở cho các mẫu xe đặc chủng: các xe công trình xa, các xe chuyên dùng khác.

Hình dáng ngoài của ôtô ZIL-131được thể hiện ở hình 1.1.

Tính năng kỹ chiến thuật ôtô ZIL-131 như bảng 1.a.

1.2 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén trên xe ZIL-131

Trên xe ZIL-131 được trang bị 2 hệ thống phanh riêng biệt: phanh công tác (phanh chính), phanh tay (phanh dừng). Mặc dù các hệ thống này có phần chung nhưng nó vẫn hoạt động độc lập với nhau và đảm bảo hiệu quả phanh cao trong mọi điều kiện của quá trình khai thác.

Trên xe ZIL-131 toàn bộ hệ thống phanh bố trí chung như hình 1.3.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh công tác trên xe ZIL-131 được thể hiện trên hình 1.5.

1.3 Hệ thống phanh công tác

1.3.1 Máy nén khí

1.3.1.1 Công dụng

Máy nén khí bảo đảm nạp khí nén cho các bình chứa khí nén. Máy nén khi trên xe ZIL-131 là loại một cấp 2 xilanh, làm mát bằng nước thường sử dụng trên ô tô. 

1.3.1.2 Cấu tạo

Cấu tạo máy nén khí được thể hiện trên hình 1.6.

1.3.1.3 Nguyên lý hoạt động

Năng suất máy nén khí đạt 220 lít/phút ở tốc độ 2000 vòng /phút của trục khuỷu động cơ, áp suất do máy nén khí tạo ra đạt tới 0,7 MPa (tương đương 7 KG/cm²). Khi máy nén khí hoạt động, không khí từ bầu lọc khí của động cơ đi vào khoang dưới các van nạp 15 của máy nén khí và bị hút vào xilanh khi pittông chuyển dịch xuống dưới.

1.3.2 Bộ điều chỉnh áp suất

1.3.2.1 Công dụng

Bộ điều chỉnh áp suất có tác dụng điều hòa áp suất trong hệ thống nằm trong phạm vi quy định, thực hiện giảm tải cho máy nén khí khi áp suất vượt quá giá trị quy định.

1.3.2.2 Cấu tạo

Cấu tạo bộ điều chỉnh áp suất được được thể hiện trên hình 1.7.

Bộ điều chỉnh áp suất được đặt trên khối xilanh của máy nén khí ở khoang  trong thân 11 nối với khoang P (trong hình 2.6) phía dưới con trượt, nhờ rãnh dẫn 7 có 2 viên bi 13 (van nạp) và 14 (van xả).

1.3.4 Bình chứa khí nén

1.3.4.1 Công dụng

Tích trữ năng lượng khí nén cho hệ thống phanh và các thiết bị dùng khí nén.

1.3.4.2 Cấu tạo

Trên xe ZIL-131 có 3 bình chứa khí nén, bình được chế tạo bằng thép, trên bình có gia công các lỗ để bắt đường dẫn khí nén từ máy nén khí tới và có các đường dẫn khí nén tới tổng van phanh.

1.3.6 Van phanh rơmoóc

1.3.6.1 Công dụng

Điều khiển quá trình phanh rơmoóc, kết hợp với tổng van phanh để thực hiện phanh rơmoóc, đồng thời tự động phanh rơmoóc khi rơmoóc bị đứt, tuột khỏi xe kéo.

1.3.6.2 Cấu tạo

Cấu tạo của van phanh rơmoóc được thể hiện trên hình 1.11.

1.3.6.3 Nguyên lý làm việc

- Khi chưa phanh:

Khí nén sẽ qua khoang M nén màng cao su 7 xuống dưới, đồng thời đóng van nạp 4 mở van xả 1, nối thông bầu phanh rơmoóc với khí quyển, nạp khí nén vào bình chứa khí nén của rơmoóc.

- Khi đạp phanh:

Dưới tác dụng của lò xo 5 và áp suất khí nén ở khoang K sẽ làm pittông- màng 7 cùng cần đẩy 8 chuyển dịch lên trên cùng van xả 1 cho đến khi van xả 1 đóng lại không cho khoang L thông với khí quyển. 

1.3.7 Bầu phanh

1.3.7.1 Công dụng

Bầu phanh chính là khối chấp hành của hệ thống phanh dẫn động khí nén có nhiệm vụ tạo lực ép lên cần đẩy để quay được cam phanh của cơ cấu phanh.

1.3.7.2 Cấu tạo

Cấu tạo bầu phanh được thể hiện trên hình 1.12.

Bầu phanh dùng trên xe ZIL-131 là loại màng, cần đẩy 3 của bầu phanh được ghép nối với đòn điều chỉnh 11 nhờ nạng 10 và chốt.

1.3.7.3 Nguyên lý làm việc

Khi người lái thực hiện phanh xe, khí nén đi vào ống nối mềm 5 ép màng 2 dịch chuyển cùng cần đẩy sang phải, thông qua đòn 11 làm quay cam phanh của cơ cấu phanh thực hiện phanh bánh xe. 

1.3.8.4 Nguyên lý làm việc

Khi đạp lên bàn đạp phanh thì khí nén sẽ từ bình chứa qua tổng van phanh đến các bầu phanh làm xoay cam phanh của cơ cấu phanh đẩy 2 má phanh áp sát vào tang phanh thực hiện quá trình phanh xe.

1.4 Hệ thống phanh dừng

1.4.1 Công dụng

Hệ thống phanh dừng (phanh tay) trên xe ZIL-131 dùng để giữ xe cố định trên đường, trên dốc trong thời gian tùy ý.

1.4.2 Cấu tạo

Trên hình 1.15 thể hiện cấu tạo hệ thống phanh dừng trên ô tô ZIL-131.

Dẫn động phanh dừng trên xe ZIL-131 là loại dẫn động cơ khí gồm hệ thống các thanh đòn điều khiển bằng tay. Cơ cấu phanh dạng tang trống với 2 guốc phanh đặt đối xứng nhau được bắt chặt vào thành sau của hộp số phân phối bằng các bulông. 

1.4.3 Nguyên lý làm việc

Khi phanh, người lái kéo cần phanh 30, qua hệ thống đòn dẫn động làm quay cam phanh 13 đẩy guốc phanh ép sát vào tang phanh. Đồng thời qua quai chữ U 25 làm chuyển dịch thanh kéo 28, thanh kéo 28 liên động với van phanh nhờ vậy các bánh xe của rơmoóc cũng được phanh. 

1.5 Phân tích ưu, nhược điểm hệ thống phanh xe ZIL-131

1.5.1 Ưu, nhược điểm hệ thống phanh công tác

1.5.1.1 Ưu điểm

- Điều khiển nhẹ nhàng nhưng vẫn tạo được lực phanh lớn vì lực phanh do áp suất khí nén trong hệ thống tạo ra, người lái chỉ tác động để mở van phanh. Đây là ưu điểm chung của hệ thống phanh khí nén.

- Hệ thống phanh công tác xe ZIL-131 là hệ thống phanh khí nén, dẫn động phanh rơ moóc một đường dẫn nên có thể điều chỉnh sự khác nhau giữa thời điểm phanh rơ moóc so với thời điểm phanh xe kéo để đảm bảo sự chuyển động ổn định của đoàn xe. 

1.5.1.2 Nhược điểm

- Thời gian chậm tác dụng lớn. Đây là nhược điểm chung của hệ thống phanh khí nén.

- Độ tin cậy của hệ thống phanh không cao. Hệ thống phanh công tác chỉ có một mạch dẫn động, có nguồn năng lượng sử dụng chung cho cả hệ thống phanh công tác, phanh rơ moóc và các thiết bị phụ tải khác. 

1.5.3 Phương án thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIL – 131

Qua phân tích ưu, nhược điểm của hệ thống phanh trên xe ZIL-131 ta thấy bên cạnh những ưu điểm thì hệ thống phanh xe ZIL-131 tồn tại 2 nhược điểm lớn sau:

Một là, độ tin cậy của hệ thống không cao. Như đã phân tích ở trên, do dẫn động phanh là dẫn động một dòng nên khi hệ thống hư hỏng tại một vị trí thì hệ thống sẽ mất toàn bộ khả năng làm việc

Hai là, hiệu quả phanh không cao. Như đã phân tích ở trên, do lực phanh ở các cầu xe là cố định, không có sự phân bố phù hợp với tải trọng tác dụng lên cầu nên không sử dụng tối ưu trọng lượng bám của xe khi phanh. 

Chương 2

PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH XE ZIL-131

2.1 Sơ đồ bố chí chung của hệ thống phanh xe ZIL - 131 sau cải tiến

Từ những phân tích ở chương 1, đồ án đưa ra phương án cải tiến là chuyển từ dẫn động phanh một dòng thành dẫn động phanh hai dòng có bộ điều hòa lực phanh cho xe ZIL-131. Hệ thống phanh công tác xe ZIL-131 sau khi cải tiến được thể hiện trên hình 2.1.

2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh sau cải tiến

Hệ thống làm việc với hai dòng phanh, trong đó dòng khí nén thứ nhất dùng để thực hiện phanh dẫn động ra hai bánh trước, dòng khí nén thứ hai dùng để dẫn động ra 4 bánh sau.

2.3 Kết cấu thành phần mới của hệ thống phanh cải tiến

2.3.1 Van bảo vệ 2 ngả

Van bảo vệ 2 ngả dùng  để phân phối khí nén ra các dòng dẫn động III, IV. Van có khả năng tự động cắt dòng dẫn động nào đó bị hở và giữ nguyên khí nén ở  dòng dẫn động còn tốt.

2.3.2 Van phanh 2 tầng

* Công dụng:

Van phanh 2 tầng dùng để điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh công tác của xe kéo và dẫn động phanh liên hợp ra rơ moóc khi dùng dẫn động riêng phanh cầu trước và phanh cầu sau.

Các phần tử chính của tổng van phanh gồm: Piston tăng tốc 23, van trên 24 và van dưới 17, piston tùy động lớn 25 và nhỏ 14, phần tử đàn hồi 26, đòn 1, cần đẩy 18, lò xo 10 và 21 của piston bậc, con đội 6.

2.2.4.2 Bộ điều hòa lực phanh

* Công dụng:

Bộ tự động điều hoà lực phanh dùng để tự động thay đổi áp suất khí nén trong các bầu phanh các bánh xe hai cầu sau tuỳ thuộc vào tải trọng tác dụng lên các cầu khi phanh. Nhờ vậy tăng được khả năng sử dụng bám của bánh xe với đường, cho phép bảo đảm ổn định chuyển động của ôtô khi phanh.

* Kết cấu:

Bộ điều hoà lực phanh cấu tạo gồm: Van 1, cần đẩy 4 của van cùng với cơ cấu dẫn động (khớp cầu 7), piston 2 với các cách nghiêng 3, màng 6 nối với piston 2 và được ép vào phần trên và dưới của thân, piston 8, piston dẫn hướng 9 của cần đẩy 4 của van, giá 10 cùng với các cánh nghiêng 11 và ống nối ghép 12. 

2.3.4. Van gia tốc

* Công dụng:

Van gia tốc có tác dụng làm giảm thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh dừng và phanh dự trữ nhờ việc rút ngắn đường nạp khí nén vào bình tích trữ năng lượng lò xo và đường xả khí từ chúng ra khí quyển.

* Kết cấu:

Cấu tạo van gia tốc gồm buồng điều khiển 2, piston 3, van xả 1, van nạp 4 và lo xò 5 của van nạp.

2.3.5 Van điều khiển rơ mooc dẫn động hai dòng

* Công dụng:

Dùng để điều khiển hệ thống dẫn động phanh rơ moóc 2 đường dẫn hoạt động khi phanh bất kỳ dòng nào của phanh chính trên xe kéo.

* Kết cấu:

Van này được lắp trên khung của xe kéo bằng hai bu lông, giữa thân dưới 15 và thân giữa 13 có màng ngăn cao su 1, màng này được ép chặt lại với thân bằng hai vòng đệm có đai ốc bắt chặt với cần 14, trong đai ốc có vòng đệm cao su làm kín. 

2.3.6 Bầu phanh cùng bộ tích trữ năng lượng

* Công dụng:

Bầu phanh và bình tích trữ năng lượng dùng để dẫn động các cơ cấu phanh ở các bánh xe ở cầu sau và cầu giữa khi phanh ô tô bằng các hệ thống phanh chân,phanh tay và phanh dự phòng.

* Kết cấu:

Bên phải là bầu phanh kiểu màng của dòng dẫn động phanh chân, bên trái là bình tích trữ năng lượng của dòng dẫn động phanh tay và phanh dự phòng.

Bầu phanh kiểu màng được cấu tạo bởi thân 16 lắp chặt với mặt bích 13 bằng vong kẹp, tại bề mặt lắp ghép được kẹp chặt màng cao su 14, bên phải màng cao su có đĩa tỳ 2, lò xo hồi vị 15 và cân bầu phanh.

Chương 3

TINH TOÁN THIẾT KẾ DẪN DỘNG PHANH HAI DÒNG CHO XE ZIL-131

3.1 Động lực học phanh ô tô

3.1.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe

Lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh được thể hiện trên hình 3.3.

Q_K có giá trị lớn nhất là Q_Kmax và được biểu diễn bằng đường tròn có tâm là tâm vết tiếp xúc với bán kính là (R_K.j), hình 3.2.

Nếu lực phanh đạt giá trị lớn nhất: P_P = P_Pmax = φ.R_K, thì lực ngang Y_K sẽ bằng 0, nghĩa là bánh xe sẽ không tiếp nhận lực ngang. Nếu lực phanh lớn hơn P_Pmax thì bánh xe sẽ bị trượt lết (bánh xe bị khoá cứng).

Như vậy, rõ ràng trong quá trình phanh nếu có lực ngang Y_K thì khi lực phanh chưa đạt giá trị giới hạn (P_Pj .j) bánh xe đã bị trượt theo phương của lực Q_K.

3.1.2 Vấn đề chống hãm cứng bánh xe khi phanh

Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi khả năng bám giữa bánh xe với mặt đường, với đặc trưng là hệ số bám j (P_Pmax = G.j). Lực phanh cực đại chỉ phụ thuộc vào trọng lượng của xe và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Trọng lượng xe không đổi. 

3.1.3 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu

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

- Khảo sát mô hình phẳng của ôtô ba cầu (mô hình phẳng xe ZIL-131) không kéo moóc, bỏ qua ảnh hưởng của chiều rộng bánh xe, các bánh xe của một cầu được coi là một.

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

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

Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 3.4.

- P_P1, P_P2, P_P3 - là lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước, bánh xe cầu giữa và bánh xe cầu sau với mặt đường.

- P_J - là lực quán tính đặt tại trọng tâm và cùng chiều chuyển động của ôtô.

- G - là trọng lượng toàn bộ của ôtô, đặt tại trọng tâm ôtô.

- R_K1, R_K2, R_K3 và P_f1, P_f2, P_f3 - là các phản lực pháp tuyến của đường và các lực cản lăn tương ứng, đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước, cầu giữa và cầu sau với đường.

- M_f1, M_f2, M_f3 - là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, cầu giữa và cầu sau của ôtô.

- P_W - là lực cản không khí.

Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 3.8 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có:

P_J = P_P + P_f + P_W                                        (3.7)

3.1.4 Cơ sở lý thuyết về điều hòa lực phanh

Để phanh đạt hiệu quả tối ưu, tỷ số P_P1/(P_P2 + P_P3) phải luôn thỏa mãn biểu thức (3.16). Tuy nhiên, trong điều kiện sử dụng của ôtô thì tọa độ trọng tâm luôn thay đổi do cách chất tải lên ôtô khác nhau và hệ số bám j cũng thay đổi do ôtô vận hành trên các đoạn đường khác nhau, do đó tỷ số P_P1/(P_P2 + P_P3) cũng luôn thay đổi. 

Ký hiệu tỷ số giữa M_P1 và M_PT = M_P2 + M_P3 là C.

Khi quan hệ giữa các mô men phanh M_p1 và M_PT = M_P2 + M_P3 tuân theo đường đặc tính lý tưởng ta xây dựng được đồ thị quan hệ giữa áp suất p₁ và          p_T = p₂ + p₃ (hình 3.8). Đồ thị này còn được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh.

3.2 Xây dựng đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lượng bám khi phanh xe Zil-131

3.2.1 Xác định mô men phanh theo điều kiện bám

Mô men phanh theo điều kiện bám được xác định theo (3.18).

3.2.2 Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra

3.2.3.1 Sơ đồ tính toán

Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh được thể hiện trên hình 3.14.

- P₁ , P₂ - Lực đẩy từ cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh  [N].

- Cơ cấu phanh cầu  trước: α₀ = 10⁰; β₁ = 30⁰; β₂ = 150⁰; β₀ = 120⁰ (Thông số guốc trước và guốc sau như nhau).

- Cơ cấu phanh cầu giữa và cầu sau: α₀ = 10⁰; β₁ = 30⁰; β₂ = 150⁰; β₀ = 120⁰ (Thông số guốc trước và guốc sau như nhau).

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến cam phanh a = 0,18 [m].

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh tới chốt tựa c = 0,17 [m].

3.2.3.3 Tính lực đẩy từ cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh  P₁ , P₂

Các lực P₁, P₂ xác định trên cơ sở biết được áp suất khí nén đưa đến bầu phanh và diện tích tiếp xúc của bầu phanh. Lực do bầu phanh sinh ra tỷ lệ với áp suất khí nén được đưa đến bầu phanh và phụ thuộc vào hành trình cần bầu phanh. 

Gọi lực tác dụng lên màng bầu phanh là P_th ta có:

P_th = p.S_M                                                                      (3.42)

Từ sơ đồ hình 3.17, ta có:

M_t= P_th.l_k                                                                                                 (3.45)

Khi tính cho cơ cấu phanh cầu trước d_k = d_kt = 3 cm, cơ cấu phanh cầu giữa và cầu sau d_k = d_ks = 2 cm.

3.2.3 Đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lượng bám khi phanh xe Zil-131

Từ kết quả tính toán ở trên ta xây dựng được đồ thị xác định mức độ sử dụng trọng lượng bám khi phanh của xe ZIL-131, hình 3.18.

Phần bên trái đồ thị là mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra trên cầu trước M_p1 và nhóm cầu sau M_p2. Phần bên phải đồ thị là mô men phanh theo điều kiện bám của cầu trước M_phi1 và nhóm cầu sau M_phi2.

3.3 Động lực học dẫn động phanh khí nén xe ZIL-131

3.3.1 Phương pháp mô phỏng tập trung để nghiên cứu động lực học trong dẫn động phanh khí nén

Tính toán động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén nhằm xác định thời gian chậm tác dụng của dẫn động và sự biến đổi áp suất khí nén tại bầu phanh trong quá trình phanh làm cơ sở đánh giá hiệu quả phanh hệ thống phanh khí nén trên ôtô. ư

3.3.2 Động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén xe ZIL-131 khi chưa lắp bộ điều hòa lực phanh     

Bằng phương pháp mô phỏng tập trung, ta thiết lập được mô hình tính toán như trên hình 3.19.

- n_k - số vòng quay trục khuỷu máy nén khí, [vòng/phút].

- m_i (i = 1…8) - lưu lượng khí tại đoạn ống tương ứng, [m³/s].

- m_Ei (i = 1...8) - lưu lượng khí tại các thể tích tương ứng, [m³/s].

- m_bpi (i=1, 2, 3) - lưu lượng khí tại các đường ống dẫn vào bầu phanh, [m³/s].

- m_Ebpi (i = 1, 2, 3) - lưu lượng khí tại các bầu phanh trên các cầu, [m³/s].

- m_V - lưu lượng khí tại tổng van phanh, [m³/s].

Các kết quả trên đồ thị cho thấy thời gian nạp đầy bầu phanh trước khi áp suất ban đầu ở bình khí p_max là 0,9 giây, thời gian nạp đầy bầu phanh giữa và bầu phanh sau là 0,7 giây,  khi đó mức độ giảm áp suất trong bình khí từ 7.10⁵ xuống còn 6.10⁵ N/m².

Qua kết quả mô phỏng ta thấy thời gian chậm tác dụng của hệ thống dẫn động là 0,9 giây. Sử dụng kết quả này để tính toán động lực học quá trình phanh xe ZIL-131 ta được kết quả như sau:

- Gia tốc phanh cực đại: J_pmax = 4,48 [m/s²].

- Thời gian phanh: t_p = 3,6 [s].

- Quãng đường phanh: S_p = 17,4 [m].

Theo tiêu chuẩn ngành 22-TCN 224-2000 đối với xe tải S_p không lớn hơn 11 m, J_pmax không nhỏ hơn 4,2 m/s², do đó cần thiết phải có các biện pháp nâng cao hiệu quả phanh cho xe ZIL-131.

3.4.3 Động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén xe ZIL-131 khi lắp bộ điều hòa lực phanh

Ta thiết lập được mô hình tính toán như trên hình 3.23.

3.4.3.1 Chế độ nạp khí

Do các phần tử từ máy nén khí tới các bình khí vẫn giữ nguyên kết cấu ban đầu nên quá trình nạp khí diễn biến giống như khi chưa lắp bộ điều hòa lực phanh.

3.4.3.3 Chế độ nhả phanh

Diễn biến quá trình nhả phanh giống như với khi chưa lắp bộ điều hòa lực phanh.

Quan sát đồ thị ta thấy, tại giá trị hệ số bám φ₀ = 0,35 (ứng với áp suất dẫn động trong hệ thống là 3,2.10⁵ N/m²) bộ điều hòa lực phanh bắt đầu giảm áp suất khí nén ra cầu giữa và cầu sau. Như vậy, sự phân bố mô men phanh trên các cầu tối ưu hơn và trọng lượng bám được sử dụng tốt hơn, kết quả là hiệu quả phanh sẽ cao hơn.

Chương 4

KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH XE ZIL-131 SAU KHI CẢI TIẾN

4.1. Một số yêu cầu chung

Trong quá trình khai thác sử dụng, hệ thống phanh cần chú ý những yêu cầu chung đối với hệ thống phanh như sau:

- Không được thay đổi kết cấu của hệ thống phanh nếu không được cơ quan có thẩm quyền cho phép.

- Khi có chi tiết bị hư hỏng phải thay thế thì  phải thay thế bằng các chi tiết tương tự do nhà máy chế tạo ô tô đó sản xuất hoặc do cơ sở chế tạo được cơ quan có thẩm quyền cho phép, không được thay thế bằng các chi tiết chế tạo tùy tiện.

4.3. Nội dung bảo dưỡng hệ thống phanh xe ZIL-131

4.3.1. Bảo dưỡng thường xuyên

Việc tiến hành công tác bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày có vai trò quan trọng trong việc duy trì trạng thái kỹ thuật tốt của hệ thống phanh. Nhằm phát hiện sớm những hư hỏng, đề ra kế hoạch bảo dưỡng định kỳ ngắn hạn và dài hạn hợp lý trong quá trình sử dụng. 

4.3.2 Bảo dưỡng kỹ thuật 1

Ngoài công việc bảo dưỡng thường xuyên thì bảo dưỡng kỹ thuật 1cần làm thêm các công việc sau:

* Kiểm tra, điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh. (điều chỉnh bằng cần dẫn động):

Hành trình tự do của bàn đạp phanh là hành trình dễ triệt tiêu khe hở, độ dơ trong cả hệ thống phanh, kể từ khi bắt đầu tác động lên bàn đạp đến khi má phanh bắt đầu áp sát tang trống phanh, thực hiện quá trình phanh.

* Kiểm tra, điều chỉnh độ căng  dây đai dẫn động máy nén khí:

Dây đai dẫn động máy nén khí được căng sao cho khi đặt một lực 4 kgl vào vị trí giữa puli và quạt gió của dây đai độ võng sẽ là 5 – 8 mm. 

4.3.3. Bảo dưỡng kỹ thuật 2

Bảo dưỡng kỹ thuật 2 gồm bảo dưỡng kỹ thuật 1 và các công việc sau:

*Kiểm tra sự làm việc của máy nén khí:

Kiểm tra, xiết chặt các đai ốc kẹp chặt máy nén khí lên nắp máy động cơ đốt trong, sự kẹp chặt pu li, độ căng dây đai dẫn động máy nén, xiết chặt các đai ốc của gu giông kẹp giữ năp máy và các chi tiết kẹp chặt khác.

* Kiểm tra, làm sạch cơ cấu phanh, sự kẹp chặt và điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh:

Kiểm tra việc kẹp chặt mâm phanh với ngõng trục của dầm cầu, xiết các đai ốc trục quay của guốc, đai ốc bu lông kẹp giá bắt cam ép.

4.4 Những hỏng hóc thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục

4.4.1 Khí nén không tiếp được hay tiếp chậm vào các bình chứa của hệ thống khí nén (bộ điều chỉnh áp suất có làm việc)

* Nguyên nhân hỏng hóc:

- Hỏng ống mềm hoặc ống dẫn.

- Lỏng các mối bắt chặt những chỗ nối các ống dẫn, ống mềm và phụ tùng nối ống chuyển tiếp.

* Phương pháp khắc phục:

- Thay các ống mềm hoặc ống dẫn.

- Xiết lại những chỗ nối, thay các chi tiết hỏng ở mối nối và vật bít kín.

4.4.3 Không tiếp được khí nén vào các bình chứa (trong trường hợp bộ điều chỉnh áp suất vẫn làm việc bình thường).

* Nguyên nhân hỏng hóc:

- Bộ điều chỉnh áp suất được điều chỉnh sai.

- Tắc ống dẫn từ đoạn từ bộ điều chỉnh áp suất đến khối các van bảo vệ.

4.4.8 Hệ thống phanh rơ moóc không hoạt động hay hoạt động với hiệu quả rất thấp

*  Nguyên nhân hỏng hóc:

- Hỏng các bộ phận trên đường dẫn khí nén từ trên xe chính xuống.

- Hỏng cơ cấu điều khiển phanh được đặt ở phần sau rơ moóc.

4.5. Hướng dẫn khai thác sử dụng hệ thống phanh xe ZIL-131

4.5.1. Phanh tay

Thường xuyên kiểm tra, làm sạch, kiểm tra độ bắt chặt và kiểm tra điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống. Khi tăng độ mòn tấm ma sát thì sẽ làm tăng hành trình tự do.

4.5.3. Máy nén khí

Cần phải kiểm tra siết chặt ốc bắt máy nén khí vào động cơ, bắt puli, độ căng dây đai, ốc, bắt chặt máy nén khí với tất cả các mối ghép khác.

Ốc mặt máy xiết đều theo hai lượt kết thúc lực siết vào khoảng 1,2I1,7 KG/m. Sau 80.000I100.000 km thì cần phải tháo đỉnh pít tông, các van, van trượt, đế van, van không khí để làm sạch cũng như kiểm tra độ kín khít các van, sự làm việc của bộ giảm tải.

4.5.7. Bầu phanh

Để tiến hành kiểm tra: Khi hệ thống đang có áp suất, ta đặt trên bàn đạp phanh 1 lực, khí nén sẽ xuống bầu phanh và kiểm tra độ kín khít ở các vị trí xung quanh mới lắp ghép bầu phanh, lỗ của trục bầu phanh, lỗ ở trên bầu phanh và vị trí nối ống dẫn với bầu phanh.

4.5.10. Các hiện tượng hư hỏng của hệ thống phanh xe ZIL-131.

Tổng hợp lại hệ thống phanh trên xe ZIL-131 có thể có một số hiện tượng hư hỏng cơ bản như bảng 5.a

4.6. Qui trình tháo lắp và sử dụng bình tích năng

4.6.1. Qui trình tháo lắp chi tiết bình tích năng

* Quy trình tháo

1. Tháo ốc đẩy (11).

2. Dùng khẩu 17, ống nối và súng khí nén để tháo đai ốc chính (6); tháo đệm (5).

3. Dùng súng khí nén, khẩu 26 tháo bu lông chính (3).

4. Đặt bình tích năng lên máy ép thủy lực, dung cờ lê 12, 13 tháo 8 đai ốc nối thân (1) và nắp (12).

4.6.2. Qui trình lắp hệ thống dẫn động phanh khi cải tiến

* Bước 1:

- Lắp bình tích năng vào bầu phanh.

- Lắp bầu phanh khí nén, bình tích năng vào khung giá đỡ.

- Lắp giá đỡ, bầu phanh khí nén, bình tích năng vào khung xe.

- Lắp van gia tốc vào khung xe.

* Bước 2:

- Nổ máy, chạy xe vào đường kiểm tra kỹ thuật xe.

- Nổ máy kiểm tra khí nén đạt áp suất 4,5 kG/cm²

- Tiến hành chạy thử xe tốc độ 20km/h, đạp phanh dừng xe kiểm tra phanh không bị lệch, đạt chuẩn.

4.6.3. Hướng dẫn sử dụng hệ thống phanh khí nén có sử dụng bình tích năng

* Kiểm tra hệ thống phanh xe trước khi đi công tác

- Kiểm tra rò rỉ đường ống dẫn khí nén.

- Kiểm tra cần điều khiển phanh dự phòng ở vị trí nhả phanh.

- Nổ máy áp suất khí đạt 4,5 - 7,5 kG/cm².

* Kiểm tra hệ thống phanh xe sau khi đi công tác

- Tiến hành vặn 2 bu lông kéo lò xo bình tích năng theo chiều quay ngược chiều kim đồng hồ đến hết hành trình, vặn chặt với lực siết khoảng 2kG.

- Kiểm tra lại toàn bộ các hệ thống trên, ghi vào sổ nhật kí theo dõi xe

KẾT LUẬN

Qua thời gian học tập và nghiên cứu, bằng những kiến thức đã được học, được tích luỹ ở nhà trường, với sự nổ lực của bản thân trong việc sưu tầm, thu thập tài liệu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong khoa Ôtô đặc biệt là thầy giáo: TS………….. trực tiếp hướng dẫn tôi làm đồ án tốt nghiệp, nay tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những nội dung sau:

- Phân tích và đưa ra phương án cải tiến hệ thống dẫn động phanh khí nén 1 dòng thành hệ thống dẫn động phanh khí nén nhiều dòng cos bộ điều hòa lực phanh.

- Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh mới cải tiến.

- Kết quả nghiên cứu được áp dụng cải tiến hệ thống dẫn động phanh khí nén trên xe ZIL131, nâng cao hiệu quả phanh. Góp phần cải tiến vũ khí trang bị kỹ thuật, đáp ứng nhu cầu hiện đại hóa của quân đội trong tình hình đất nước khó khăn, chưa thể thay thế vũ khí trang bị kỹ thuật hiện đại. Đề tài có ý nghĩa chiến lượt.

- Cuối cùng tập trung vào các nội dung kiểm tra, chuẩn đoán kỹ thuật của toàn bộ hệ thống, cũng như từng bộ phận cụ thể của hệ thống phanh ZIL 131. Hướng dẫn tháo lắp, khai thác sử dụng phanh khi lắp đặt bình tích năng.

Qua quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án tôi đã học hỏi được thêm rất nhiều kiến thức hữu ích từ giáo viên hướng dẫn, để nâng cao kiến thức bản thân, tích lũy thêm được kinh nghiệm thực tế, rèn luyện được tác phong làm việc khoa học hơn, tỷ mỉ cụ thể hơn.

Tuy nhiên do kiến thức, lý luận, kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án còn có những sai sót. Tôi rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các đồng chí để cho đồ án của tôi được hoàn chỉnh hơn và bản thân tôi cũng được hoàn thiện hơn.

Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo: TS…………..  đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án; cảm ơn các thầy trong khoa ô tô đã giúp đỡ rất nhiều để tôi có thể hoàn thành đồ án đúng thời gian và bảo đảm chất lượng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt:

1. Nguyễn Hữu Cẩn. Phanh ô tô. Cơ sở khoa học và thành tựu mới. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội 2004.

2. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo (tập 1, 2, 3). Nxb Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1968.

3. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam, Thí nghiệm ôtô, NXB KH&KT 2004.

4. Nguyễn Hữu Cẩn và các tác giả, Lý thuyết ô tô máy kéo.

5. Vũ Đức Lập, Động lực học phanh ôtô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội 2008.

Tiếng Anh:

1. Autodesk, Autodesk Inventor Professional 2015, USA 2014

2. N.A. Bucharin. Avtombili. Masinotroienhie. Leningrad 1975

3. The Mathwork  Inc, Simulink Dynamic system simulation for Matlab, 2014.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"