MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU.. 2
CHƯƠNG 1. HỆ THỐNG PHANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHANH 3
1.1. Hệ thống phanh ô tô. 3
1.2. Hệ thống phanh trên ô tô chỉ huy. 4
1.2.1. Dẫn động phanh thủy lực một dòng. 5
1.2.2. Dẫn động phanh thủy lực hai dòng. 6
1.2.3. Dẫn động phanh có bộ trợ lực. 8
1.3. Một số vấn đề về nâng cao hiệu quả phanh. 9
1.3.1. Thay đổi về dẫn động phanh. 9
1.3.2. Thay đổi về cơ cấu phanh. 9
1.3.2. Thay đổi về điều khiển phanh. 9
CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE CHỈ HUY UAZ - 31512 11
2.1. Hệ thống phanh trên xe UAZ 31512. 12
2.2. Phân tích kết cấu dẫn động điều khiển hệ thống phanh xe UAZ 31512 12
2.2.1. Bộ trợ lực chân không. 13
2.2.2. Xi lanh chính. 15
2.2.3. Cơ cấu truyền. 18
2.2.4. Bộ phận báo tín hiệu. 18
2.2.5. Xi lanh công tác. 19
2.3. Phân tích kết cấu cơ cấu phanh trên xe UAZ 31512. 20
2.3.1. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên các guốc phanh bằng nhau 20
2.3.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực tác dụng lên các guốc phanh bằng nhau 22
CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XE.. 24
3.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe. 24
3.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe. 24
3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh. 25
3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe. 26
3.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh. 32
3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ 31512. 40
3.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám.. 40
3.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra. 41
CHƯƠNG 4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG PHANH 45
4.1. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống phanh. 45
4.1.1. Cải tiến cơ cấu phanh. 46
4.1.2. Cải tiến điều khiển phanh. 48
4.1.3. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy. 55
4.2. Phân tích giải pháp sử dụng bộ điều hòa lực phanh. 57
4.2.1. Cơ sở lý thuyết trong việc bố trí điều hòa lực phanh. 57
4.2.2. Một số dạng điều hòa lực phanh sử dụng ngày nay. 61
4.2.3. Giải pháp bố trí bộ điều hòa lực phanh trên xe UAZ 31512. 66
CHƯƠNG 5. KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH XE UAZ-31512. 70
5.1. Những chú ý khi kiểm tra hệ thống phanh. 70
5.2. Các hạng mục kiểm tra, phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá đối với hệ thống phanh. 70
5.3. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục. 75
5.4. Xả khí ở xy lanh phanh chính và các xy lanh bánh xe. 80
KẾT LUẬN.. 81
LỜI NÓI ĐẦU
Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất của ôtô, nó đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm, nhờ vậy mà nâng cao vận tốc trung bình của xe cũng như nâng cao được năng suất vận chuyển và an toàn cho người và hàng hóa trong quá trình xe vận hành.
Theo số liệu thống kê sơ bộ của các nước, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất so với các lỗi kỹ thuật, chiếm khoảng 65 -75%. Tai nạn giao thông không chỉ gây ra thiệt hại về người mà còn gây lãng phí lớn tài sản của Nhà nước và nhân dân. Ở nước ta bình quân mỗi năm có trên 20.000 vụ tai nạn giao thông làm chết hơn 10.000 người và hàng chục nghìn người bị thương. Năm 2017, cả nước đã xảy ra 20,280 vụ tai nạn giao thông, làm chết gần 8,000 người, bị thương hơn 17,000 người. Bởi vậy các nhà thiết kế liên tục đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu và phát triển để cải tiến, hoàn thiện hệ thống phanh. Tất cả đều hướng tới mục tiêu tăng hiệu quả phanh và tính ổn định hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống, qua đó đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả khai thác phương tiện.
Trong quân đội trang bị một số lượng lớn xe chỉ huy, phần lớn là các xe của Liên Xô trước đây. Để đảm bảo cho xe chỉ huy hoạt động an toàn một trong các yêu cầu đặt ra là chất lượng quá trình phanh phải cao. Hiện nay, phần lớn các xe chỉ huy có hệ thống phanh thủy lực với hệ thống dẫn động điều khiển hệ thống phanh cho hiệu quả, độ tin cậy chưa cao. Vì kinh phí có hạn không thể thay thế hoàn toàn các trang bị trên nên việc nghiên cứu thiết kế cải tiến đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống phanh thủy lực là cần thiết, nhằm đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao về các tiêu chuẩn kỹ thuật cũng như độ an toàn và độ tin cậy cho người và phương tiện.
Vì vậy, tôi đã chọn đồ án: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống phanh xe chỉ huy” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.
Nội dung của đồ án đề cập đến 5 chương cụ thể như sau:
Chương 1. Hệ thống phanh và các vấn đề về nâng cao hiệu quả phanh
Chương 2. Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe chỉ huy UAZ - 31512
Chương 3. Khảo sát động lực học quá trình phanh xe
Chương 4. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống phanh
Chương 5. Khai thác hệ thống phanh xe UAZ-31512.
Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo: ThS................ Toàn cùng các thầy giáo trong khoa Ô tô - Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự đã tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi hoàn thành xong đồ án này. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót nên rất mong sự góp ý của các thầy và toàn thể các đồng chí để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
TPHCM, ngày ... tháng ... năm 20....
Học viên thực hiện
………………..
CHƯƠNG 1
HỆ THỐNG PHANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHANH
1.1. Hệ thống phanh ô tô
Hệ thống phanh là một tổ hợp các cụm, cơ cấu được liên kết với nhau để thực hiện quá trình phanh xe. Hiện nay, trên các ôtô hiện đại sử dụng bốn hệ thống phanh khác nhau về chức năng, có kết cấu phức tạp và thường dùng chung các phần tử. Bốn hệ thống phanh đó là:
+ Hệ thống phanh công tác dùng để giảm tốc độ chuyển động của ôtô trong điều kiện chuyển động bất kỳ.
+ Hệ thống phanh dừng dùng để giữ cố định xe trên đường trong thời gian tuỳ ý.
+ Hệ thống phanh dự trữ dùng để dừng xe trong trường hợp hư hỏng hệ thống phanh công tác.
Trên hình 1.1 thể hiện sơ đồ khối hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
1.2. Hệ thống phanh trên ô tô chỉ huy
Hệ thống phanh trên ô tô chỉ huy thường là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sử dụng cơ cấu phanh guốc hoặc phanh đĩa.
Từ sơ đồ khối của hệ thống phanh, dưới đây ta xem xét một số sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống phanh dẫn động thủy lực trên xe chỉ huy.
1.2.1. Dẫn động phanh thủy lực một dòng
a. Sơ đồ cấu tạo
b. Nguyên lý làm việc
- Khi đạp phanh: Thông qua bàn đạp phanh đầu dưới của bàn đạp đẩy cần sang trái do đó làm piston xilanh chính dịch chuyển sang trái theo làm áp suất dầu trong xi lanh ở phía trước piston xilanh chính sẽ tăng dần lên.
- Khi nhả phanh: khi nhả phanh người lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị đẩy piston xilanh chính dịch chuyển sang phải trở về vị trí ban đầu.
1.2.3. Dẫn động phanh có bộ trợ lực
Để giảm nhẹ lực tác dụng lên bàn đạp phanh của người lái xe và nâng cao độ an toàn, trên các xe chỉ huy và xe du lịch hiện nay đều được bố trí hệ thống phanh thủy lực có bộ trợ lực chân không hoặc bộ trợ lực khí nén.
a. Sơ đồ cấu tạo
b. Nguyên lý làm việc
Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh qua dẫn động sẽ điều khiển đóng mở các cửa van trong bộ trợ lực khi đó sinh ra độ chênh lệch về áp suất giữa các khoang, độ chênh áp này tác dụng lên các màng hoặc piston sinh ra lực bổ trợ tác dụng lên xi lanh sinh lực làm giảm lực tác dụng của người lái trong quá trình phanh.
1.3. Một số vấn đề về nâng cao hiệu quả phanh
Hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng nên luôn được các nhà thiết kế ô tô quan tâm, không ngừng nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao hiệu quả. Đến nay, hệ thống phanh đã trải qua rất nhiều cải tiến, thay đổi.
1.3.1. Thay đổi về dẫn động phanh
Khởi đầu, hệ thống phanh dẫn động thủy lực (phanh dầu) sử dụng trên các xe ô tô con chỉ là loại đơn giản, trong đó lực phanh các bánh xe tỷ lệ thuận với lực tác động lên bàn đạp phanh. Hệ thống phanh này đến nay gần như không còn được sử dụng cho các xe ô tô đời mới vì hiệu quả kém, không đảm bảo đủ lực phanh.
1.3.2. Thay đổi về điều khiển phanh
Để tránh hiện tượng bó cứng ở các bánh xe khi phanh, dẫn đến trượt lết và mất điều khiển, ở một số xe người ta sử dụng cơ cấu điều chỉnh lực phanh, nhằm thay đổi lực phanh ở các bánh xe tỷ lệ với lực bám của các bánh xe đó. Cơ cấu điều chỉnh này được liên kết băng cơ khí với thân xe và cầu sau. Cơ cấu sẽ làm thay đổi áp lực của dầu phanh trong các xilanh phanh bánh xe sau. Khi trọng lượng phân bố lên bánh xe cầu sau nhỏ thì lực phanh các bánh sau sẽ nhỏ và ngược lại.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE CHỈ HUY UAZ - 31512
2.1. Hệ thống phanh trên xe UAZ 31512.
Hệ thống phanh xe UAZ - 31512 sử dụng dẫn động thủy lực hai dòng trợ lực chân không.
2.2. Phân tích kết cấu dẫn động điều khiển hệ thống phanh xe UAZ - 31512
Dẫn động điều khiển của hệ thống phanh công tác gồm có bàn đạp phanh, bầu trợ lực chân không, xi lanh phanh chính, cơ cấu truyền, cơ cấu báo tín hiệu, và xi lanh bánh xe.
Trên hình 2.2 thể hiện một số bộ phận chính trong dẫn động điều khiển phanh của hệ thống phanh xe UAZ - 31512. Bàn đạp phanh bố trí kiểu treo. Xi lanh phanh chính, bầu trợ lực bố trí đồng trục thành một khối phù hợp với kết cấu bàn đạp kiểu treo. Bộ phận báo tín hiệu được gá trực tiếp lên thân xi lanh chính.
2.2.1. Bộ trợ lực chân không
Bầu trợ lực chân không dùng để trợ lực cho người lái khi phanh
Đặc điểm, cấu tạo : Sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động cơ, đưa độ chân không này vào khoang III và IV của bộ trợ lực, còn khoang I và II khi phanh được thông với khí trời.
Trên hình 2.3 thể hiện cấu tạo của bộ trợ lực chân không lắp trên xe chỉ huy UAZ - 31512
2.2.2. Xi lanh chính
Nhiệm vụ của xi lanh chính là nhận lực từ bàn đạp và bầu trợ lực chân không ép dầu có áp suất cao vào đồng thời cả hai đường dẫn động thủy lực truyền tới các xi lanh bánh xe.
Cấu tạo: Xi lanh phanh chính là xi lanh kép, tức là trong xi lanh phanh có hai piston, tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt. Mỗi khoang được nối với một đường dẫn tương ứng tới các cầu xe.
+ Thân xi lanh được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ bù, lỗ thông qua, đồng thời đây cũng là chi tiết để gá đặt các chi tiết khác.
+ Vòng chặn, còng hãm: Làm bằng thép, nằm trong rãnh của xi lanh với chức năng hạn chế hành trình của piston.
+ Đệm làm kín: Làm bằng cao su được cố định tương đối với piston, dùng để làm kín dầu trong xi lanh phanh chính.
2.2.3. Cơ cấu truyền
Xe chỉ huy UAZ - 31512 sử dụng dẫn động phanh hai dòng (Hình 1.3), đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe. Mỗi dòng dẫn động được nối với một khoang của xi lanh phanh chính. Khoang thứ nhất tương ứng với dòng dẫn động ra cầu trước, khoang thứ hai tương ứng với dòng dẫn động ra cầu sau.
2.2.5. Xi lanh công tác.
Kết cấu và bố trí xi lanh bánh xe phụ thuộc vào phương án sử dụng cơ cấu phanh trên các xe cụ thể. Trên xe chỉ huy UAZ - 31512 sử dụng hai loại xi lanh bánh xe khác nhau: Xi lanh đơn dùng cho cơ cấu phanh cầu trước, và xi lanh kép dùng cho cơ cấu phanh cầu sau. Hình 2.6 biểu diễn cấu tạo xi lanh phanh bánh xe cầu trước và cầu sau của xe.
2.3. Phân tích kết cấu cơ cấu phanh trên xe UAZ - 31512
Trên hệ thống phanh xe UAZ - 31512 sử dụng cơ cấu phanh chốt tựa một phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh phanh cầu sau và cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh phanh cầu trước.
2.3.1. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên các guốc phanh bằng nhau
Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xilanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Mô men ma sát sinh ra ở guốc trước và guốc sau bằng nhau. Kích thước xi lanh của chúng bằng nhau tạo ra lực đẩy lên các guốc bằng nhau. Trên hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau
2.3.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực tác dụng lên các guốc phanh bằng nhau
Trên hình 2.9 là sơ đồ kết cấu cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau
Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là có lực đẩy guốc phanh bằng nhau P1 = P2 do đường kính piston xi lanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau do mômen ma sát trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y1 gây ra ) cùng chiều với mô men của lực P1, còn mômen ma sát trên guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y2 gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn động nên sức ép của guốc phanh trước vào tang phanh sẽ lớn hơn so với guốc phanh sau.
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XE
3.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe
3.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe
Khi đang chuyển động trên đường cũng như khi bắt đầu vào chế độ phanh, ôtô chịu tác dụng của nhiều nội lực và ngoại lực phức tạp. Để đơn giản và thuận tiện cho việc tính toán, ta đưa ra một số giả thiết sau:
+ Khảo sát mô hình phẳng của ôtô hai cầu, không tính đến ảnh hưởng của chiều rộng bánh xe, các bánh xe của một cầu được coi là một.
+ Hệ số bám của các bánh xe ở các cầu là không đổi và bằng nhau.
+ Toàn bộ khối lượng của ôtô tập trung tại trọng tâm xe.
+ Xe chuyển động trên đường phẳng, nằm ngang, lớp phủ đồng nhất.
Khi phanh các lực tác dụng lên ô tô gồm có:
+ PP1, PP2 là lực phanh
+ Pj là lực quán tính
+ G là trọng lượng toàn bộ của ôtô
+ Rk1 và Rk2 là các phản lực pháp tuyến của đường
+ Mf1, Mf2 là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước và cầu sau
+ PW là lực cản không khí.
3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh
Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 3.1 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có:
Pj - PP - Pf - PW = 0 (3.1)
3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe
Khi không có bộ điều hoà lực phanh 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..
+ Khi phanh xe trên đường có lớp phủ tốt với :
Trọng lượng bám được sử dụng hoàn toàn ở các cầu sau khi người lái tác dụng lên bàn đạp lực Q1. Khi đó ở cầu trước MP1 < M1, tức là cầu trước chưa sử dụng hết khả năng bám.
+ Khi phanh xe trên đường trơn với :
Trọng lượng bám được sử dụng hoàn toàn ở cầu trước khi người lái tác dụng lên bàn đạp lực Q2. Tiếp tục tăng lực bàn đạp cầu trước sẽ bị hãm cứng, khiến xe dễ mất tính điều khiển. Tại Q2 mômen phanh tác dụng lên cầu sau nhỏ hơn mômen bám.
3.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh
Khi phanh, ô tô không dừng ngay tại vị trí bắt đầu phanh mà sẽ dừng cách vị trí bắt đầu phanh một khoảng cách nào đó. Không những vậy, ôtô còn có thể lệch khỏi hướng chuyển động trước lúc bắt đầu phanh. Vì vậy để đánh giá quá trình phanh cần phải nghiên cứu cả hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô khi phanh.
3.1.4.1. Gia tốc chậm dần khi phanh (jp)
Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh. Để xác định gia tốc chậm dần khi phanh ta viết phương trình cân bằng lực phanh của ôtô trong trường hợp tổng quát như sau :
Pf ± Pg + Pw + Pm + Pp + Pms - Pj = 0 (3.13)
Như vậy phương trình cân bằng lực phanh trong trường hợp này được viết như sau:
Pj = Pp (3.14)
Vì vậy nếu coi d » 1 thì gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh khẩn cấp có thể đạt được là: jmax = 7 ¸ 8 m/s2 (coi g = 10 m/s2) [1].
Thực tế, trong quá trình ôtô vận hành, thường phanh với gia tốc chậm dần nhỏ hơn nhiều so với gia tốc chậm dần mà hệ thống phanh có thể đạt được.
3.1.4.2. Thời gian phanh (tp)
Thời gian phanh cũng là một chỉ tiêu dùng để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì hiệu quả phanh càng lớn.
Khi ôtô dừng hoàn toàn thì thời gian t5 không ảnh hưởng gì đến quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy, thời gian phanh thực tế của quá trình phanh kể từ khi người điều khiển ra quyết định phanh xe cho đến khi xe dừng hẳn được tính như sau:
t = t1 + t2 + t3 + t4
3.1.4.3. Quãng đường phanh (Sp)
Quãng đường phanh (Sp) là đoạn đường mà ôtô tiếp tục di chuyển tính từ thời điểm bắt đầu phanh đến thời điểm quá trình phanh kết thúc. Quãng đường phanh là một chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả phanh của ôtô.
3.1.4.4. Lực phanh và lực phanh riêng (gp)
Khi kiểm tra hệ thống phanh trên bệ thử người ta thường dùng chỉ tiêu lực phanh và lực phanh riêng để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh. Lực phanh (Pp) được xác định theo biểu thức (3.8).
3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ - 31512
Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu kết hợp với các thông số từ tài liệu tính năng kỹ chiến thuật của xe. Sử dụng chương trình Matlab vẽ các đồ thị động lực học cũng như chỉ tiêu về hiệu quả phanh để làm cơ sở đánh giá.
3.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám
Trước hết ta tính toán và vẽ đồ thị mô men phanh theo bám (Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu). Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu tính theo (3.6) thay j = JP/g.
Qua đồ thị ta thấy momen phanh ở cầu trước và cầu sau tỷ lệ bậc hai với hệ số bám; ở chế độ toàn tải, điều kiện bám tốt (j = 0,9), mô men phanh cầu sau theo bám Mjs0.9
3.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra
Hiện nay trên xe UAZ - 31512 sử dụng cơ cấu phanh guốc có lực đẩy lên guốc bằng nhau. Việc xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra là thiết lập mối quan hệ giữa mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở các bánh xe với lực đẩy từ cơ cấu doãng má phanh lên guốc phanh .
Trên sơ đồ hình (3.12) vì P = P1 = P2 do đó, theo 29[4] Mp
- P1, P2 - Lực đẩy tác dụng lên các guốc phanh.
- X1, X2 - Phản lực tiếp tuyến.
- Rx1, Rx2, Ry1, Ry2 - Là các phản lực do chốt tựa tác dụng lên guốc phanh.
Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra được tính toán theo áp suất trong dẫn động phanh. Đồ thị mô men được xây dựng dựa trên các công thức (3.28), (3.29).
Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra tỷ lệ bậc nhất với áp suất trong dẫn động phanh. Trường hợp với hệ số bám j = 0,9 ta nhận được MjS0,9. Nếu trong trường hợp đầy tải, xe đi trên đường tốt (j = 0,9), nếu áp suất dẫn động phanh vượt quá giá trị trên thì cầu sau sẽ bị khóa cứng, hiệu quả phanh giảm mạnh, gây mất an toàn chuyển động.
CHƯƠNG 4
MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ HỆ THỐNG PHANH
4.1. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống phanh
Nhờ sự phát triển nhanh chóng của khoa học – công nghệ cùng những nhu cầu chính đáng của con người về sự an toàn khi tham gia giao thông, rất nhiều giải pháp kết cấu đã được áp dụng để nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô. Hiện nay, có ba hướng giải pháp về kết cấu được sử dụng rộng rãi và tiếp tục nghiên cứu phát triển:
+ Hướng giải pháp về cơ cấu phanh: Cải tiến cơ cấu phanh guốc thành cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước, thiết kế trang bị các cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh…
+ Hướng giải pháp về điều khiển phanh: Cải tiến thành hệ thống phanh có điều khiển chống bó cứng ABS, trang bị bộ điều hoà lực phanh bằng điện tử EDB, bộ trợ lực phanh khẩn cấp BAS, bộ điều hoà lực phanh theo tải trọng …
4.1.1. Cải tiến cơ cấu phanh
4.1.1.1. Cải tiến cơ cấu phanh guốc thành cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước
Trong các giải pháp về cơ cấu phanh, thay thế cơ cấu phanh guốc bằng cơ cấu phanh đĩa là xu thế phổ biến. Hình 4.1 mô tả cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh đĩa.
4.1.1.2. Thiết kế cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh
Trong cơ cấu phanh, khe hở giữa má phanh và tang phanh là một trong những thông số kết cấu quan trọng quyết định khả năng làm việc hiệu quả của hệ thống phanh. Hình 4.2 thể hiện một số kiểu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh.
4.1.2. Cải tiến điều khiển phanh
4.1.2.1. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS)
Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh được biểu diễn trên hình 4.3.
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, theo 46[6] ta có mối quan hệ sau:
PPmax = G.j (4.1)
4.1.2.2. Bộ trợ lực phanh khẩn cấp (BAS) và bộ điều hòa lực phanh bằng điện tử (EBD)
Các hệ thống EBD và BAS được thiết kế trên cơ sở kết hợp với hệ thống ABS. Cấu tạo của cả hệ thống cũng gồm 3 cụm bộ phận chính như của hệ thống ABS. Hệ thống EBD làm việc cũng dựa trên các tín hiệu vào của ABS như cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến giảm tốc, cảm biến gia tốc ngang, ...
4.1.2.3. Bộ điều hòa lực phanh theo tải trọng
Các van điều hòa cơ bản chỉ có khả năng điều chỉnh áp suất dầu ở các cơ cấu phanh sau theo áp suất sau xilanh chính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn thì áp suất dầu ở các cơ cấu phanh sau không thay đổi theo. Van điều hòa theo tải trọng được thiết kế để điều chỉnh áp suất ở các cơ cấu phanh phía sau theo áp suất sau xilanh chính và theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên các bánh xe.
4.1.3. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy
Phương án 1: bố trí một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu trước, một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu sau (còn gọi là sơ đồ TT).
Phương án 2: bố trí dẫn động chéo, một dòng dẫn động cho bánh xe trước ở một phía (trái hoặc phải) và bánh sau ở phía khác, dòng kia dẫn
động cho các bánh xe chéo còn lại (còn gọi là sơ đồ K).
Phương án 3: bố trí một dòng dẫn động cho tất cả các bánh xe ở hai cầu, còn một dòng chỉ dẫn động cho các bánh xe cầu trước (sơ đồ HT).
Phương án 4: bố trí mỗi dòng dẫn động ba bánh xe, hai bánh xe ở cầu trước và một bánh xe ở cầu sau (sơ đồ LL).
Phương án 5: bố trí mỗi dòng dẫn động cho cả bốn bánh xe cầu trước và cầu sau (sơ đồ HH).
4.2. Phân tích giải pháp sử dụng bộ điều hòa lực phanh.
Phần 4.1 đã tập trung nghiên cứu phân tích ưu nhược điểm của một số phương án cải tiến có tính khả thi nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống phanh xe chỉ huy. Trên cơ sở đó, đồ án chọn đối tượng cải tiến là hệ thống phanh thủy lực hai dòng trên xe UAZ 31512 bởi vì dòng xe chỉ huy trong quân đội hiện nay xe này đang chiếm một số lượng lớn. Phương án cải tiến cụ thể theo hướng phân bố hợp lý lực phanh tác dụng lên các bánh xe nhằm nâng cao chất lượng phanh, giảm mài mòn lốp, tăng khả năng điều khiển xe và nâng cao an toàn chuyển động (hạn chế trượt ngang cầu xe).
4.2.2. Một số dạng điều hòa lực phanh sử dụng ngày nay
4.2.2.1. Điều hòa lực phanh theo tải trọng
Bố trí bộ điều hòa theo tải trọng được mô tả trên hình 4.13a.
Bộ điều hòa đặt trên khung nhờ giá bắt 6. Trên cầu sau 10 bố trí khớp 9 liên kết với thanh đàn hồi 5. Thanh đàn hồi có điểm tựa tỳ vào piston vi sai 3 của bộ điều hòa. Tín hiệu tải trọng của cầu xe được thanh đàn hồi truyền tới bộ điều hòa.
4.2.2.2. Điều hòa lực phanh theo gia tốc
Trên một số ô tô con bố trí bộ điều hòa với van gia tốc (hình 4.15). Bộ điều hòa này làm việc theo sự thay đổi áp suất điều khiển của xi lanh chính và gia tốc chuyển động của toàn xe.
Trên một số ô tô con bố trí bộ điều hòa với van gia tốc (hình 4.15). Bộ điều hòa này làm việc theo sự thay đổi áp suất điều khiển của xi lanh chính và gia tốc chuyển động của toàn xe.
4.2.3. Giải pháp bố trí bộ điều hòa lực phanh trên xe UAZ 31512
4.2.3.1. Vị trí lắp đặt
Bộ điều hòa lực phanh được gắn trên khung xe (thỏa mãn nằm trên vỏ cầu sau). Van điều hòa hoạt động dựa trên sự thay đổi độ cao giữa khung xe và vỏ cầu. Trong quá trình hoạt động, tải trọng của xe thay đổi dẫn đến độ cao giữa khung xe và vỏ cầu thay đổi.
4.2.3.2. Hoạt động
a. Trạng thái không tải
Khi xe không tải, chiều cao xe bình thường, thanh đàn hồi và đuôi piston van điều hòa không tiếp xúc với nhau, không có lực từ thanh đàn hồi tác dụng vào đuôi piston van điều hòa. Áp suất dầu tại các xilanh bánh xe cầu sau được thể hiện bằng đường O-A-B như trên hình 4.18.
b. Trạng thái có tải
Khi tải trên xe tăng lên, khung xe hạ xuống, thanh đàn hồi đẩy piston của bộ điều hòa lực phanh lên làm áp suất dầu trong xilanh bánh xe cầu sau tăng lên như đường thẳng O-C-D được thể hiện trên đồ thị hình 4.18.
CHƯƠNG 5
KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH XE UAZ-31512
5.1. Những chú ý khi kiểm tra hệ thống phanh
Khi kiểm tra hệ thống phanh, cần chú ý những yêu cầu chung đối với hệ thống phanh như sau:
1. Trong quá trình sử dụng, không được thay đổi kết cấu của hệ thống phanh nếu không được cơ quan có thẩm quyền cho phép.
2. Trong quá trình sử dụng, khi có chi tiết bị hư hỏng 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.
5. Hiệu quả phanh của rơmoóc (sơ mi rơ moóc) được kiểm tra cùng với ôtô kéo.
5.2. Các hạng mục kiểm tra, phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá đối với hệ thống phanh
5.2.1. Kiểm tra bàn đạp phanh
a. Nội dung kiểm tra
- Sự lắp đặt của bàn đạp phanh;
- Hành trình tự do;
c. Tiêu chuẩn đánh giá:
Bàn đạp phanh phải định vị đúng, chắc chắn (không dơ, rão do các khâu khớp quá mòn), đủ bền khi hoạt động. Các lắp ghép không bị hư hỏng khi chịu rung động, va chạm, tiếp xúc.
5.2.2. Kiểm tra các chi tiết dẫn động cơ khí của dẫn động phanh
a. Nội dung kiểm tra:
Trạng thái lắp đặt, sự chùng lỏng, các hư hỏng của các thanh dẫn động, cáp phanh tay.
c. Tiêu chuẩn đánh giá:
- Các thanh, cáp dẫn động cơ khí phải đúng thiết kế của nhà sản xuất, không có vết nứt, dấu vết biến dạng, đủ bền và được lắp chắc chắn, đúng thiết kế của nhà sản xuất.
- Thanh kéo hoặc cáp của hệ thống phanh không có những biểu hiện hư hỏng khi rung động, va chạm, tiếp xúc và liên kết của chúng chặt chẽ, đáp ứng các yêu cầu của nhà sản xuất đề ra.
5.2.4. Kiểm tra độ kín khít của dẫn động phanh
a. Nội dung kiểm tra:
- Độ kín khít của các van;
- Độ kín khít của các đường ống, đầu nối.
b. Phương pháp kiểm tra:
- Động cơ làm việc, tay số để vị trí 0. Đạp phanh, quan sát hệ thống dẫn động: Các van, đầu nối, hệ thống ống;
- Đối với hệ thống phanh dầu: Nổ máy cho đến khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức qui định của nhà sản xuất.
5.2.7. Các chú ý khi kiểm tra hệ thống phanh chính trên đường
- Toàn bộ việc thử phanh phải tiến hành ở trạng thái phanh nguội, là khi nhiệt độ đo trên đĩa phanh hoặc ở ngoài tang phanh không vượt quá 1000C (TCVN 5658-1999). Sở dĩ như vậy là vì phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn 22-TCVN 224-2000 (và TCVN 5658-1999) là thử phanh trong sử dụng (cho xe lưu hành).
- Vận tốc thử theo qui định ở tiêu chuẩn 22-TCN 224-2000 là: V0=30 km/h. Do điều kiện đường sá và an toàn. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5658-1999 qui định thử ở vận tốc cao hơn: V0 = 40 km/h.
5.3. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục
5.3.1. Phanh không ăn
a. Không khí lọt vào phần dẫn động thủy lực
- Nguyên nhân:
+ Do mức dầu trong xi lanh chính giảm;
+ Do hệ thống không kín bị rò rỉ dầu phanh.
- Tiêu chuẩn đánh giá:
+ Đánh giá bằng sự làm việc của bàn đạp phanh:
+ Phanh bắt đầu tác động ngay từ lần đạp phanh thứ nhất ở hành trình tự do theo qui định (15 đến 25 mm) thì quá trình xả khí đã được thực hiện tốt.
b. Khe hở giữa má phanh và tang phanh lớn
- Nguyên nhân:
+ Khe hở tăng lên do quá trình mài mòn tự nhiên;
- Biện pháp khắc phục:
+ Hệ thống phanh chân được điều chỉnh theo mức độ mòn của guốc phanh bằng cách xoay cam lệch tâm 2 để giảm khe hở giữa guốc phanh – tang trống.
+ Dùng cờ lê quay cam lệch tâm điều chỉnh cho guốc phanh ra đến khi chặt tay, quay cam lệch tâm phải (hướng mâm phanh) theo chiều kim đồng hồ, cam lệch tâm trái - ngược chiều kim đồng hồ ;
5.3.2. Phanh ăn đột ngột
a. Nguyên nhân.
- Lò xo kéo guốc phanh bị gãy;
- Má phanh bị gãy;
b. Biện pháp khắc phục
- Tháo thay lò xo mới;
- Thay má phanh mới (Chú ý phải thay cả hai má phanh trên cùng một bánh);
5.3.7. Có tiếng kêu trong tang phanh
a. Nguyên nhân
- Đinh tán trồi lên bề mặt má phanh;
- Do má phanh quá mòn;
b. Biện pháp khắc phục
- Thay má phanh mới;
- Bắt chặt lại guốc phanh;
5.4. Xả khí ở xy lanh phanh chính và các xy lanh bánh xe
Thứ tự xả khí ở xy lanh phanh chính và các xy lanh bánh xe :
- Tháo nắp chụp cao su ra khỏi van thông qua của xy lanh chính, lắp ống dẫn vào van, ống này có trong bộ dụng cụ theo xe, đầu hở của ống được thả trong dầu phanh đựng trong bình thuỷ tinh dung tích không nhỏ hơn 0,2 lít với mức một nửa chiều cao bình;
- Đạp bàn đạp phanh, bắt chặt lại van thông qua, tháo ống, lắp lại nắp chụp.
- Xả khí cho xy lanh bánh xe theo thứ tự: đằng sau bên trái, đằng sau bên phải, đằng trước bên phải và đằng trước bên trái;
KẾT LUẬN
Qua một thời gian nghiên cứu, thực hiện được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn cùng tập thể các thầy giáo trong khoa Ô tô. Đề tài đã đạt được một số kết quả như sau:
1. Đã nghiên cứu về hệ thống phanh xe chỉ huy phân tích được các ưu nhược điểm. Nghiên cứu lý thuyết phanh, tính toán động lực học quá trình phanh xe chỉ huy để làm cơ sở đánh giá kết luận về chât lượng, hiệu quả quá trình phanh.
2. Trên cơ sở nghiên cứu kết cấu và hiệu quả quá trình phanh xe chỉ huy đề xuất được một số phương án cải tiến mang tình khả thi.
3. Đã phân tích lựa chọn tìm ra phương án cải tiến hệ thống phanh UAZ - 31512 cụ thể. Nêu lên được giải pháp thiết kế trên xe.
Tuy nhiên, do thời gian và trình độ năng lực có hạn nên đề tài chưa tiến hành phương án cải tiến được trên xe thật mà chỉ dừng lại ở ý tưởng định tính chưa có những tính toán cụ thể cho phương án.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:
1. Thiết kế hoàn thiện bộ điều hòa lực phanh tương ứng với các thông số kỹ thuật của xe UAZ - 31512.
2. Thử nghiệm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Khắc Chanh, Lý thuyết - kết cấu ô tô, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự, TP Hồ Chí Minh 2010
2. Phạm Đình Vy - Vũ Đức Lập, Cấu tạo ô tô Quân sự (Tập 2), Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội 1995.
3. Nguyễn Phúc Hiểu - Vũ Đức Lập, Lý thuyết ô tô Quân sự (Giáo trình và phụ lục giáo trình), Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân, Hà Nội 2002.
4. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ô tô Quân sự” (Tập V: Hệ thống phanh), Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội 1998.
5. Vũ Đức Lập, Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô, NXB Học viện Kỹ thuật Quân sự, 2005.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"