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.

Ôtô ZIL-131 có động cơ bố trí phía tr­ước ngoài buồng lái, như­ng kích thước bao vẫn tư­ơng đối nhỏ, thuận tiện cho lắp bánh xe dự phòng và các trang thiết bị phụ khác.

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.

Qua sơ đồ hình 1.5 ta thấy hệ thống phanh chính xe ZIL-131 là hệ thống phanh khí nén dẫn động 1 dòng, giữa dẫn động phanh xe kéo và phanh rơmoóc được nối với nhau bằng 1 ống dẫn mềm. Dẫn động điều khiển áp suất khí nén để phanh ô tô và rơmoóc được thực hiện nhờ một van phanh 2 tầng (tổng van phanh được bố trí liền thân). Một tầng van điều khiển để tăng áp suất trên đường ống dẫn động phanh xe kéo (tầng dưới), một tầng phanh còn lại điều khiển sự giảm áp suất trên đường ống dẫn ra phanh rơmoóc (tầng trên).

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). Hai van chịu lực ép của lò xo thông qua cần đẩy 5, van nạp 13 ở phía dưới có đế tựa dạng vòng đệm lò xo 12, kết cấu này không cho van bi dính vào đế tựa, đế tựa của van xả 14 là mặt mút của dẫn hướng 6 và cần đẩy 5. Ở ống dẫn hướng 6 có rãnh nối thông khoang của các viên bi với khí trời.

1.3.2.3 Nguyên lý làm việc

Khí nén từ các bình chứa khí nén được dẫn đến phần dưới của bộ điều chỉnh áp suất, lưới lọc 8 dùng để lọc dầu và nước lẫn trong khí nén. Khi nạp khí nén cho các bình chứa thì van nạp 13 sẽ đóng, van xả 14 mở thông khoang P (hình 2.6) với khí quyển.

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. Dưới đáy bình có lắp van xả để xả chất lỏng ngưng tụ trong bình, dung tích mỗi bình chứa là 20 lít.

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.

Van phanh rơmoóc trên xe ZIL-131 là kiểu màng-pittông được dùng phổ biến. Khoang M của van được thông với cửa A và cơ cấu tùy động tác dụng ngược của tổng van phanh qua đường ống nối dẫn động ra rơmoóc. Khoang K của van được nối thông với bình chứa khí nén của rơmoóc. Khoang L được nối thông với các bầu phanh của rơmoóc. 

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.

1.4 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. 

1.5 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. Khi rơmoóc bị tách khỏi ôtô kéo thì rơmoóc sẽ bị phanh một cách tự động, điều này nâng cao độ an toàn chuyển động của đoàn xe.

1.5.2. Ưu, nhược điểm hệ thống phanh dừng

1.5.2.1 Ưu điểm

- Kết cấu đơn giản.

- Tăng được mô men phanh tới bánh xe phanh tương ứng với tỷ số truyền của truyền lực chính. Do ở cầu xe sử dụng vi sai bánh răng côn đơn giản nên mô men phanh truyền cho bánh xe bên trái và bên phải là như nhau, điều này bảo đảm ổn định cho xe khi phanh.

- Bảo đảm dừng xe trong thời gian dài.

1.5.2.2 Nhược điểm

- Các chi tiết của hệ thống truyền lực nằm giữa cơ cấu phanh và các bánh xe sẽ chịu tác dụng của mô men phanh, lực tác dụng đột ngột.

- Phanh dừng chỉ thực hiện phanh với các bánh xe chủ động.

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.

2.3 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.

*  Nguyên lý làm việc:

Khi bàn đạp phanh được đạp xuống lực tác dụng sẽ được truyền đến đòn 1 của tổng van phanh và đến con đội 6, phần tử đàn hồi 26 và đến piston 25, làm piston 25 dịch chuyển xuống ép lò xo 10 đến khi tiếp xúc với van 24 thì đóng cửa xả để ngăn các cửa Z1 với khí quyển và sau đó mở van 24. Khí nén từ bình chứa được cung cấp đến cửa V1 qua van 24 mở đi đến cửa Z1 và tiếp tục đi đến bầu phanh cầu giữa và cầu sau, áp suât khí nén ở cửa Z1, trên đường dẫn vào bầu phanh tiếp tục tăng lên dần thực hiện phanh ở cầu sau và cầu giữa. 

2.3.3 Van phanh tay

*  Công dụng:

Van phanh tay dùng để điều khiển bộ tích trữ năng lượng lò xo của dẫn động phanh và phanh dự trữ. Theo nguyên lý làm việc thì van phanh tay thuộc loại van tác dụng ngược, nó điều khiển các cơ cấu khí nén làm việc khi xả khí nén.

*  Nguyên lý làm việc:

Ở vị trí ban đầu (khi không phanh), chụp dẫn hướng 8 và cần đấy 9 dưới tác dụng của các lò xo sẽ ở vị trí dưới cùng. Van xả 10, cần 9 tách khỏi đế của piston 11 ngăn cách cửa I và cửa II và nối thông cửa I và cửa III. Khí nén qua lỗ trên piston 11 đi vào khoang a và qua cửa nạp của đế van đến khoang b, từ đó theo rãnh thẳng đứng đi đến của III và tiếp tục đến van gia tốc, bảo đảm cung cấp khí nén đến bình tích năng lò xo. Các lò xo dưới tác dụng của khí nén sẽ bị nén lại.

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.

* Nguyên lý làm việc: 

Khí nén được đưa tứ bình khí nén tới cửa III, cửa IV nối thông với van phanh tay, cửa I thông với các khoang xi lanh của bình tích trữ năng lượng, cửa II thông với khí quyển.

Ở vị trí ban đầu, piston 3 ở vị trí dưới, van xả 1 được đóng lại, van nạp 4 được mở ra, bởi diện tích phần trên của piston 3 lớn hơn ở dưới và áp suất ở khoang A và ở buồng 2 là như nhau. Cửa I được ngăn cách với cửa khí quyển II và các piston của bình tích trữ năng lượng đều chịu áp lực của khí nén.

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.

* Quá trình làm việc:

Khi chưa phanh: phần bầu phanh được nối thông với khí trời qua van điều hòa lực phanh, bình tích trữ năng lượng được nối thông với bình chứa của dòng II. Khí nén được dẫn tới không gian phía bên phải pít tông 6, áp lực khí nén đẩy pít tông về phía bên trái trong cùng, lò xo 8 được nén lại.

Khi phanh bằng hệ thống phanh chân khí nén được dẫn tới bên trái màng cao su 14, áp lực khí nén đẩy màng cùng với cần bầu phạnh 17 dịch chuyển để phanh các bánh xe sau và giữa.

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.

Trong thực tế sự trượt xảy ra trước khi lực phanh đạt giá trị giới hạn  (P_Pj .j), vì trong quá trình phanh trên bánh xe có thể chịu tác dụng của một lực ngang ngẫu nhiên Y_K nào đó (lực của gió, phản lực của trọng lượng xe do đường nghiêng ngang...). Ta giả thiết rằng khả năng bám của bánh xe với đường theo hướng dọc và hướng ngang là như nhau, khi đó hợp lực của hai lực P_P và Y_K sẽ là Q_K

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).

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. Trong tính toán lý thuyết chúng ta vẫn giả thiết hệ số bám j là một hằng số. Trên thực tế hệ số bám luôn thay đổi và phụ thuộc vào độ trượt tương đối l.

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.

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

Ta có:

- 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.

Bỏ qua ảnh hưởng của khối lượng quay khi phanh (coi δ ≈ 1), ta có:

J_pmax = g.φ                                                 (3.11)

Để phanh xe có hiệu quả nhất thì phải sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh. Để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám của ôtô thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe phải đồng thời đạt đến giá trị lực bám. 

Biểu thức (3.12) cho thấy các lực phanh phải tỷ lệ thuận với các phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe của các cầu. Trong trường hợp này ta có thể nói đã có sự phân bố lực phanh lý tưởng.

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. Nghĩa là để đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu thì bản thân các lực phanh P_P1, P_P2, P_P3 phải có giá trị phù hợp. Để làm được điều đó cần phải thay đổi giá trị các mômen phanh tương ứng. 

Công thức (3.19) xác định giá trị tối ưu của C phụ thuộc vào J_P. Ta thấy, ứng với mỗi giá trị khác nhau của gia tốc phanh ta có tương ứng một giá trị C tối ưu. Như vậy, khi phanh với cường độ phanh khác nhau thì cần có giá trị C tương ứng và C cũng thay đổi khi tải trọng của xe thay đổi. Đồ thị mô tả quan hệ giữa mômen phanh ở các bánh xe cầu giữa và cầu sau M_PT = M_P2 + M_P3 và mômen phanh ở các bánh xe cầu trước M_P1 được gọi là đặc tính phanh lý tưởng. 

3.1.5 Sử dụng trọng lượng bám khi phanh

Khi không có bộ điều hoà lực phanh trên các bánh xe thì tỷ số C sẽ không đổi (C = const). Trong trường hợp này trọng lượng bám chỉ được sử dụng hoàn toàn tại một điểm ứng với hệ số bám φ₀. 

Như vậy khi cho trước φ_min , φ_max (đặc trưng cho điều kiện đường sá xe hoạt động), ta có thể xác định được trị số tối ưu của hệ số C. Trên cơ sở giá trị hệ số C xác định được, ta tiến hành thiết kế hệ thống 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.

Ta có:

- 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].

- Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến chốt tựa chung  d = 0,03 [m].

3.2.3.2 Tính tọa độ điểm đặt hợp lực tác dụng lên má phanh (d, r)

δ - Góc hợp bởi N và trục XX

ρ - Khoảng cách từ lực T tới tâm O.

Để xác định được mô men phanh cần xác định quy luật phân bố áp suất trên cung má phanh và tùy theo sự thừa nhận quy luật phân bố áp suất khác nhau mà ta có công thức tính toán khác nhau.

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)

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. Đồng thời cũng là cơ sở để đề xuất các giải pháp kết cấu trong hệ dẫn động nhằm nâng cao hiệu quả phanh.

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.

Ta có:

- 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].

Nhận xét: Đồ thị thể hiện sự biến đổi áp suất của bình khí nén và bầu phanh sau lần đạp phanh thứ nhất (khi p_max = 7.10⁵ N/m²). Trong quá trình đạp phanh, khí nén được nạp từ bình khí cho các bầu phanh, áp suất trong bầu phanh tăng, trong khi đó áp suất trong bình khí giảm xuống. Quá trình nạp kết thúc khi áp suất khí trong bầu phanh bằng áp suất khí ở bình khí.

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.

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.

4.2. Hướng dẫn sử dụng

Khi xe chưa nổ máy cần kiểm tra:

Kiểm tra toàn bộ bên ngoài xe theo một vòng tròn khép kín từ ca bin xe bên trái, vòng quanh xe, kiểm tra độ kín khít của phần dẫn động xem có sự rò khí ở các đường ống dẫn khí, đặc biệt ở các đầu nối và các bầu phanh.

Khi nổ máy phải kiểm tra:

Kiểm tra độ nạp khí nén của máy nén khí thông qua đồng hồ áp suất hơi và chỉ được phép cho xe chạy khi đồng hồ áp suất hơi báo chỉ số vào khoảng 5,2-5,4 KG/cm² , đồng thời kiểm tra thử phanh xe để kiểm tra hiệu quả phanh chân và phanh tay, kiểm tra độ kín khít của phần dẫn động phanh, khi thử phanh chân và phanh tay không chạy quá tốc độ 10-15km/h.

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. Hành trình tự do quá nhỏ có thể dẫn đến bó phanh, nếu lớn quá dẫn đến hiệu quả phanh bị giảm. 

* Kiểm tra độ kín đường ống, chốt chẻ, buồng phanh, cần đẩy:

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.

4.3.3. Bảo dưỡng kỹ thuật 2

* 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. Đai ốc của gu giông được xiết đều theo hai chiều. 

* Kiểm tra van an toàn của các bình khí nén:

Nhờ bọt xà phòng chúng ta kiểm tra độ kín khít của van. Để khắc phục sự dò khí, hãy tháo van và rửa sạh bằng xăng hoặc dầu hoả và thổi khô bề mặt làm việc của đế van và bi không cho phép có các vết xước hoặc hư hỏng nào khác.

* Phanh tay:

Tháo và kiểm tra tình trạng làm việc và mức độ mòn của cơ cấu phanh, tấm ma sát làm sạch các má phanh khỏi bị bẩn, khi bị dính dầu mỡ vào bề mặt tấm ma sát, phải làm sạch nó. Thay các tấm má phanh nếu như từ bề mặt của các má phanh đến mặt đầu đinh tán còn lại nhỏ hơn 0,5 mm Tháo cơ cấu ép, làm sạch và bôi trơn, tránh không để dầu mỡ dính vào các lá  ma sát.

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. Hành trình tự do được quy về răng trên thanh hãm, theo quy định từ 2I6 răng. 

4.5.2. Phanh chân

Thường xuyên kiểm tra khe hở giữa tang phanh và bề mặt tiếp xúc của má phanh. Trong quá trình sử dụng do má phanh bị mòn, nên khe hở lớn, như vậy ta phải điều chỉnh lại khe hở.

Điều chỉnh bộ phận: Điều chỉnh trong quá trình sử dụng khi không phải thay đổi vị trí guốc phanh, chỉ việc thay trục vít của thanh điều chỉnh, để đảm bảo hành trình trục bầu phanh nằm trong khoảng 15I25 mm.

4.5.4. Van điều chỉnh áp suất.

Van điều chỉnh áp suất thường có những hư hỏng nhỏ.

Có sự thay đổi áp suất trong hệ thống có thể hỏng điều áp hay mòn vòng đệm làm kín van trượt của bộ giảm tải. Nếu sau khi khắc phục độ kín khít mà áp suất trong hệ thống không đảm bảo tiêu chuẩn thì cần tháo bộ điều áp. Rửa các chi tiết bằng xăng hoặc dầu hoả, sấy khô sau đó lắp và điều chỉnh. Rỗ, sứt mẻ trên bề mặt bi cầu và đế van của nó đều không cho phép.

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 5.1.

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

4.6.1. Qui trình tháo lắp chi tiết bình tích năng

a. 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).

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

7. Lắp ốc đẩy (11).

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.

* 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.

- Tiến hành chạy thử xe tốc độ 30km/h, đạp phanh dừng xe kiểm tra phanh không bị lệch, đạt chuẩn.

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 ZIL 131, 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.

6. Vũ Đức Lập, Ứng dụng máy tính trong tính toán xe quân sự, Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội 2001,

Tiếng Anh:  

1. Autodesk, Autodesk Inventor Professional 2015, USA 2014

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

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"