MỤC LỤC

Mục lục......................................................................................................... 1

Lời nói đầu................................................................................................... 4

Chương 1: HỆ THỐNG PHANH VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHANH   6

1.1. Hệ thống phanh ô tô............................................................................. 6

1.2. Một số dẫn động điều khiển hệ thống phanh...................................... 7

1.2.1. Dẫn động điều khiển phanh bằng thủy lực....................................... 7

1.2.2. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén........................................ 8

1.2.3. Dẫn động điều khiển phanh bằng thủy khí....................................... 8

1.3. Một số cơ cấu phanh............................................................................ 9

1.3.1. Cơ cấu phanh guốc.......................................................................... 9

1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa........................................................................... 10

1.4. Hướng giải pháp âng cao hiệu quả phanh ô tô................................. 10

Chương 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH VÀ KẾT CẤU NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ............... 12

2.1 Phân tích hệ thống phanh................................................................... 12

2.1.1. Phân tích kết cấu dẫn động điều khiển hệ thống phanh.................. 14

2.1.2. Đặc điểm kết cấu cơ cấu phanh...................................................... 20

2.2. Phân tích kết cấu nâng cao hiệu quả phanh..................................... 24

2.2.1. Kết cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh................................. 24

2.2.2. Kết cấu bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh............................. 27

2.2.3. Kết cấu bộ điều hòa lực phanh....................................................... 31

2.3. Nghiên cứu bố trí  bộ điều hòa lực phanh trên xe UAZ - 31512....... 35

2.3.1. Vị trí lắp đặt................................................................................... 35

2.3.2. Nguyên lý làm việc của bộ điều hòa lực phanh............................... 36

 2.3.3. Van an toàn................................................................................... 39

Chương 3: ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ.................. 40

3.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe........................ 40

3.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe … 40

3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh........................................... 41

3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe.................................................. 42

3.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh............................................ 47

3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ 31512 55

3.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám............................................... 57

3.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra........................................ 58

Chương 4: HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH........ 62

4.1. Những chú ý trong khai thác, sử dụng hệ thống phanh ô tô............ 62

4.1.1. Khi kiểm tra hệ thống phanh ô tô.................................................. 62

4.1.2. Khi khai thác sử dụng................................................................... 63

4.2. Nội dung chính bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh ô tô............... 63

4.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên.............................................................. 64

4.2.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 1.............................................................. 64

4.2.3. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 2.............................................................. 64

4.3. Kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô......................................... 65

4.3.1. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh.......... 65

4.3.2. Kiểm tra và điều chỉnh khe hở má phanh – tang phanh................. 67

4.3.3. Xả khí trong hệ thống dẫn động phanh......................................... 68

4.3.4. Xúc rửa hệ thống phanh dẫn động thủy lực................................... 69

4.3.5. Kiểm tra độ kín khít của hệ thống................................................. 70

4.4. Yêu cầu kỹ thuật sau khi bảo dưỡng................................................. 70

4.4.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống phanh chính............................. 70

4.4.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống phanh tay................................. 71

4.5. Những hư hỏng thông thường, nguyên nhân và biện pháp khắc phục của hệ thống phanh........... 71

Kết luận ..................................................................................................... 75

Tài liệu tham khảo .................................................................................... 76

LỜI NÓI ĐẦU

   Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng 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 52 -74%. 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 2013, cả nước đã xảy ra 29,385 vụ tai nạn giao thông, làm chết 9,369 người, bị thương 29,500 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 các xe ô tô và phần lớn là các xe của Liên Xô trước đây. Do thời gian sử dụng lâu năm đồng thời lại hoạt động thường xuyên trên các mạng đường của nền kinh tế quốc dân có mật độ xe cộ qua lại lớn. Để đảm bảo cho các xe ô tô 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 ô tô 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 đề tài: “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả phanh ô tô” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.

   Nội dung của đồ án ngoài phần mở đầu và kết luận đề cập đến 4 chương với chương 1 trình bày về hệ thống phanh và các vấn đề về nâng cao hiệu quả phanh, chương 2 đi vào phân tích kết cấu hệ thống phanh và kết cấu nâng cao hiệu quả phanh. Trong phạm vi đồ án sẽ tập trung phân tích nghiên cứu một giải pháp cụ thể áp dụng cho xe ô tô. Trong chương 3 đi vào khảo sát động lực học quá trình phanh ô tô. Và chương 4 nêu ra các vấn đề về khai thác sử dụng.

   Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy kính mong được sự góp ý của các thầy để đồ án được hoàn thiện hơn.

                                    Hà nội, 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 ôtô sử dụng bốn hệ thống phanh cụ thể 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, dốc trong thời gian tuỳ ý.

- Hệ thống phanh dự trữ: Dùng để dừng xe trong trường hợp hư hỏng hệ thống phanh công tác.

Sơ đồ khối hệ thống phanh ô tô được thể hiện trên hình 1.1 Trong đó hệ thống phanh bao gồm nguồn năng lượng, dẫn động phanh và cơ cấu phanh. 

1.2. Một số dẫn động điều khiển hệ thống phanh

Hầu hết các ô tô hiện nay thường bố trí hệ thống phanh có dẫn động phanh là dẫn động phanh thuỷ lực, dẫn động phanh khí nén hoặc dẫn động phanh kết hợp (thủy khí). Bên cạnh đó với ô tô con hiện đại thì trong dẫn động phanh có lắp các cụm để nâng cao độ tin cậy, hiệu quả phanh như hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD…

1.2.1. Dẫn động điều khiển phanh bằng thủy lực

Dẫn động phanh thủy lực được áp dụng rộng rãi trong hệ thống phanh chính của ô tô du lịch, ô tô vận tải nhỏ và trung bình, ô tô quân sự có trọng lượng toàn bộ đến 60.000N (xe UAZ, GAZ).

Trong dẫn động phanh thủy lực, lực tác dụng lên bàn đạp được truyền đến cơ cấu phanh nhờ áp lực của chất lỏng (dầu phanh). Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực được biểu diễn trên hình 1.2.

1.2.2. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén.

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô vận tải loại trung bình, loại lớn và đặc biệt lớn (ZIL-130, 131; KRAZ-255B; KAMAZ-5320) người ta thường sử dụng dẫn động phanh khí nén. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh với dẫn động bằng khí nén được thể hiện trên hình 1.3.

1.2.3. Dẫn động điều khiển phanh bằng thủy khí.

Dẫn động phanh thủy khí là kết hợp giữa dẫn động phanh thủy lực và dẫn động phanh khí nén. Dẫn động phanh thủy khí thường được dùng cho xe nhiều cầu chủ động, ô tô kéo moóc và đoàn xe có trọng tải lớn hoặc rất lớn (URAL-375, URAL-43206). Sơ đồ hệ dẫn động phanh thủy khí được thể hiện trên hình 1.4.

1.3. Một số cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mô men phanh cần thiết và giữ ổn đinh về chất lượng phanh trong quá trình sử dụng.

Cấu tạo chung: Cơ cấu phanh gồm 3 phần:

- Phần cố định thường được nối với mâm phanh hoặc giá phanh và được bắt chặt với vỏ cầu.

- Phần quay thường được nối với trục truyền hoặc moayơ bánh xe như tang phanh, đĩa phanh.

1.3.1. Cơ cấu phanh guốc

Cơ cấu phanh guốc hiện nay trên ô tô thường sử dụng bốn loại chủ yếu sau:

- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau (hình 1.5a).

- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và chuyển dịch của các guốc như nhau (hình 1.5b). Đối với hai loại cơ cấu phanh này thường đi kèm dẫn động điều khiển phanh bằng thủy lực.

1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa

Sơ đồ cầu tạo cơ cấu phanh đĩa được thể hiện trên hình 1.6.

1.4. Hướng giải pháp nâng cao hiệu quả phanh ô tô

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 độ tin cậy và hiệu quả phanh. Đến nay, hệ thống phanh đã trải qua rất nhiều cải tiến, thay đổi. Hiện nay, có hai 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:

+ Sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh: Do trong quá trình làm việc thì các tấm ma sát và tang phanh bị mòn làm tăng khe hở giữa chúng, dẫn đến tăng thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh, làm hiệu quả phanh giảm. 

+ Thiết bị tự động sấy khô má phanh khi ướt: Khi cơ cấu phanh bị ướt thì hệ thống tự động sấy khô má phanh sẽ làm việc để sấy khô bề mặt của má phanh  từ đó duy trì hệ số ma sát (µ) của cơ cấu phanh.

- Hướng giải pháp về dẫn động phanh:

+ Sử dụng dẫn động phanh có bộ điều hòa lực phanh: Quá trình phanh ô tô đều dẫn tới hiện tượng tăng tải trọng tác dụng lên cầu trước, giảm tải trọng ở cầu sau. Để sự phân bố mô men phanh tiến dần tới sự phân bố tối ưu (lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ với phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe) cần thiết phải giảm áp suất môi chất trong dẫn động phanh đến cầu sau. 

+ Sử dụng dẫn động phanh có hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh ABS (Anti-lock Braking System) nhằm hỗ trợ cho hệ thống phanh ngăn chặn hiện tượng trượt của các bánh xe khi phanh gấp mà không phụ thuộc vào xử trí của người lái, nhưng vẫn đảm bảo lực phanh đạt giá trị cực đại ứng với khả năng bám của bánh xe với mặt đường.

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH VÀ KẾT CẤU NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ

2.1. Phân tích kết cấu hệ thống phanh

Trên hình 2.1 thể hiện sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh có dẫn động phanh thủy lực, trợ lực chân không.

Hệ thống phanh có dẫn động phanh bằng thủy lực, trợ lực chân không có cấu tạo gồm:

- Dẫn động điều khiển của hệ thống phanh gồm có bàn đạp phanh, bầu trợ lực chân không, xi lanh phanh chính, cơ cấu truyền, cơ cấu báo tín hiệu.

- Cơ cấu phanh kiểu guốc gồm có xi lanh công tác, mâm phanh, guốc phanh, má phanh, các cơ cấu điều chỉnh khe hở má phanh với tang phanh.

* Nguyên lý làm việc:

- Ở trạng thái không phanh: Người lái không tác dụng vào bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị giữ bàn đạp phanh ở vị trí trên cùng, các màng cao su của bầu trợ lực chân không giữ nguyên ở vị trí ban đầu, pít tông của xi lanh phanh chính ®­îc gi÷ ở tận cùng bên phải cña hµnh tr×nh, lò xo guốc phanh giữ guốc phanh của cơ cấu phanh không tỳ vào tang phanh và không thực hiện quá trình phanh.

- Ở trạng thái đạp phanh: Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh, thông qua đầu dưới của bàn đạp phanh đẩy các piston xi lanh chính dịch chuyển sang trái, đồng thời thông qua dẫn động sẽ điều khiển đóng kín van chân không, mở thông van khí trời của 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 và piston bầu trợ lực tạo ra lực bổ trợ tác dụng lên xi lanh chính làm áp suất dầu ở khoang phía trước của các piston xilanh chính sẽ tăng.

2.1.1. Phân tích kết cấu dẫn động điều khiển hệ thống phanh

Trên hình 2.2 thể hiện một số bộ phận chính trong dẫn động điều khiển phanh bằng thủy lực, trợ lực chân. 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. Xi lanh chính có kết cấu hai buồng, mỗi buồng dẫn động cho các xi lanh công tác trên một cầu riêng biệt. Phía trên xi lanh phanh chính có gắn hai bầu chứa dầu, mỗi bầu chứa dầu có tác dụng điền đầy dầu cho một buồng của xi lanh phanh chính.

2.1.1.1. 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 loại hai tầng.

Cấu tạo gồm hai khoang ngăn cách nhau nhờ vách ngăn (18), mỗi khoang được chia làm hai ngăn nhờ piston kiểu màng (2) và (24). Các piston được liên kết với nhau qua thanh nối (7). Hai ngăn I và II khi phanh thông với khí trời, hai ngăn III và IV thông với cổ hút động cơ. Đồng thời các ngăn đó được thông với nhau với nhau qua van chân không (25), việc đóng mở van chân không được tiến hành nhờ thanh đẩy (32) và lò xo van, lò xo (4) có xu hướng đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải, thanh nối (7) được nối trực tiếp với tổng phanh.

* Nguyên lý làm việc:

Làm việc ở 4 trạng thái : không phanh, khi phanh, giữ phanh, nhả phanh.

Ở trạng không phanh: Khi người lái không đạp bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị làm cho thanh đẩy 32 và các trục pít tông dẫn động bầu trợ lực phanh dịch chuyển về tận cùng bên phải. Màng (38) dịch chuyển sang phải đóng kín van khí trời, làm cho khoang 1, khoang 2 thông với nhau và thông với khí trời, đồng thời pít tông bầu trợ lực (29) dịch chuyển sang phải mở thông đường chân không, lúc này khoang 4, khoang 3, khoang 1, khoang 2 thông với nhau và thông với cổ hút động cơ. 

- Ở trạng thái đạp bàn đạp phanh: Khi người lái đạp bàn đạp phanh, dưới tác dụng của dẫn động cơ khí, lực bàn đạp truyền qua thanh đẩy (32) đến pít tông bầu trợ lực (29), đến thanh nối (7), đến pít tông xi lanh chính làm tất cả các chi tiết này dịch chuyển sang trái triệt tiêu các khe hở tự do. Sau khi khử hết khe hở tự do giữa thanh đẩy (32) với pít tông bầu trợ lực, giữa pít tông bầu trợ lực với thanh nối (7), người lái tiếp tục đạp phanh làm pít tông bầu trợ lực phanh từ từ dịch chuyển tiếp xúc vào lưng màng (38) đóng kín van chân không làm cho khoang 3, khoang 4 không thông với khoang 1, khoang 2.

- Ở trạng thái giữ phanh: Khi người lái giữ bàn đạp phanh, dưới tác dụng của dẫn động cơ khí làm cho thanh đẩy (32) giữ ở vị trí cố định, làm cho trục pít tông bầu trợ lực đứng yên, nhưng do có sự chênh lệch áp suất giữa khoang 1, khoang 2 với khoang 3, khoang 4 làm cho các pít tông màng (2), (22) vẫn dịch chuyển sang trái. Do lực đẩy của lò xo (21) của màng (38) và lò xo bầu trợ lực (4) sẽ từ từ đẩy màng (38) tỳ vào đế than (25) đóng van khí trời và van chân không, khi đó khoang 1, khoang 2 không thông với khí trời và không thông với khoang 3, khoang 4, khi đó độ chênh lệch áp suất giữa khoang 1, khoang 2 với khoang 3, khoang 4 cân bàng với lực lò xo bầu trợ lực (4) làm cho các pít tông màng cao su (2), (22) sẽ dừng lại và thanh nối (7) dừng lại làm pít tông xi lanh chính được giữ ở vị trí mà người lái giữ bàn đạp phanh.

2.1.1.2. 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 tạo lực đẩy lên các guốc phanh thực hiện quá trình phanh xe.Cấu tạo của xi lanh chính được thể hiện trên hình 2.4.

* 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.

+ Piston: Mỗi buồng của xi lanh chính có một piston. Mỗi piston có một lò xo hồi vị riêng. Piston được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cố định gioăng làm kín, trên mỗi piston có khoan 8 lỗ và có khoang chứa dầu để bù dầu trong hành trình trả. Phía đuôi của piston  khoang thứ nhất có hốc để chứa đầu cần đẩy. Vị trí tương đối của piston được bảo đảm nhờ ống lót hạn chế và vít hãm. Đường kính của piston d_pt=27 (mm).

+ Vòng chặn, còng hãm: Làm bằng thép, nằm trong rãnh của xi lanh với chức năng hạn chế hành trình của piston.

* Nguyên lý làm việc:

Làm việc ở 3 trạng thái: không phanh, đạp phanh và nhả phanh.

- Ở trạng thái không phanh: Người lái không đạp vào bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, đẩy các pít tông(13), (21) về tận cùng bên phải, khi đó pít tông (21) tỳ sát vào vòng chặn (23), còn vị trí của pít tông (13) được thiết lập nhờ sự cân bằng của hai lò xo. Khi đó các khoang của xi lanh chính được thông với các bầu chứa dầu. Áp suất trong dẫn động phanh bằng áp suất dư trong hệ thống: P_dư = 1,04 -1,1 kG/cm². Khi đó các lò xo hồi vị của cơ cấu phanh sẽ giữ cho guốc phanh tách khỏi tang trống và lò xo xi lanh chính sẽ giữ các pít tông xi lanh chính luôn ở vị trí tận cùng bên phải (trong phạm vi hành trình) không thực hiện quá trình phanh.

- Ở trạng thái đạp phanh: Khi người lái đạp bàn đạp phanh làm thanh nối (7) của bầu trợ lực dịch chuyển sang trái triệt tiêu khe hở giữa thanh nối (7) với pít tông (21) (d = 1,5-2,5 mm). Sau khi khử hết khe hở này người lái tiếp tục đạp bàn đạp phanh làm pít tông (21) dịch chuyển sang trái và vành cao su (12) sẽ che dần lỗ bổ sung dầu (để tránh mất hành trình khi phanh thì lỗ bổ sung dầu bố trí sát rìa vành cao su) làm cho dầu sau pít tông xi lanh chính không thông với bầu chứa dầu.

- Ở trạng thái nhả phanh: Người lái nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị làm cho các pít tông (13), (21) dịch chuyển sang phải, dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh kéo guốc phanh về vị trí ban đầu, dồn dầu từ xi lanh công tác ở bánh xe qua các đường ống trở về xi lanh chính. Do các pít tông dịch chuyển rất nhanh về vị trí tận cùng bên phải làm cho khoang 1, khoang 2 của xi lanh chính sẽ tạo lên độ chân không, do có độ chân không nên dầu phanh từ bầu chứa dầu qua lỗ thông qua vào khoang bù trong thân pít tông xi lanh chính, qua lỗ trên thân pít tông, qua các tấm van đàn hồi làm uốn cong mép của vành cao su (12) để điền đầy dầu vào khoang 1, khoang 2 của xi lanh chính, làm quá trình trả nhanh hơn.

2.1.1.3. Cơ cấu truyền

Hệ thống phanh sử dụng dẫn động phanh hai dòng (Hình 2.1), 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 sau, khoang thứ hai tương ứng với dòng dẫn động ra cầu trước. Việc sử dụng dẫn động phanh hai dòng có kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động một dòng nhưng làm tăng độ tin cậy của hệ thống. 

2.1.1.4. Bộ phận báo tín hiệu

Bộ phận báo tín hiệu dùng để kiểm tra và báo tín hiệu cho người lái xe biết hiện tượng hở một trong những các đường dẫn dầu thủy lực tới cơ cấu phanh các cầu. Bộ phận báo tín hiệu được thể hiện trên hình 2.5.

+ Từng khoang của cơ cấu tín hiệu nằm cả hai phía piston, liên kết với một trong những đường dầu thủy lực nhờ các đường ống dẫn tương ứng.

* Nguyên lý làm việc:

Hệ thống làm việc ổn định, tức là không có rò rỉ dầu ở các xi lanh, đường ống dẫn và các đầu mối nối, áp suất ở hai dòng dẫn động bằng nhau, khi đó piston của bộ phận báo tín hiệu sẽ ở vị trí cân bằng, bi của công tắc điều khiển đèn tín hiệu nằm trên rãnh của piston, công tắc đèn ở vị trí ngắt, đèn tín hiệu không sáng.

2.1.2. Đặc điểm kết cấu cơ cấu phanh.

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mô men phanh cần thiết và giữ ổn định về chất lượng phanh trong quá trình sử dụng. Thông thường hệ thống phanh của xe ô tô sử dụng cơ cấu phanh guốc chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau trên các bánh xe trước và cơ cấu phanh guốc chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau ở các bánh xe sau.

2.1.2.1. Đặc điểm kết cấu cơ cấu phanh cầu sau

Kết cấu cơ cấu phanh cầu sau xe ô tô được thể hiện trên hình 2.6.

Qua hình 2.6 và ta thấy cơ cấu phanh cầu sau là cơ cấu phanh kiểu guốc (tang trống), có chốt tựa một phía và lực đẩy lên các guốc phanh bằng nhau. Cơ cấu phanh này có lực đẩy guốc phanh P  = P₂ do đường kính pít tông, xi lanh công tác bằng nhau. Kết cấu chính gồm có:

- Mâm phanh (3) thường được dập từ thép lá và được bắt cố định với dằm cầu, nó dùng để gá lắp xi lanh công tác, guốc phanh, cam điều chỉnh .

- Guốc phanh (6) được chế tạo theo phương pháp đúc bằng gang hoặc có thể theo phương pháp dập hàn và có tiết diện chữ T để có khả năng chống mòn tốt. Guốc phanh (6) một đầu quay xung quanh chốt tựa (14), đầu kia tỳ vào pít tông ở xi lanh công tác dưới tác dụng của lò so kéo (4).

Như vậy một guốc phanh được định tâm (điều chỉnh) so với tang phanh nhờ chốt quả đào (11) và các đệm lệch (13) của chốt (14). Chuyển dịch ngang của các guốc được hạn chế bởi các đệm tỳ dẫn hướng (5). Đầu trên của các guốc được tỳ vào ụ tỳ của pít tông xi lanh công tác (2).

- Tang phanh: được kẹp chặt với mặt bích của may ơ bánh xe, bề mặt làm việc được gia công nhẵn bóng. Tang phanh có diện tích thoát nhiệt cần thiết, có độ cứng vững cao và trọng lượng nhỏ, vật liệu chế tạo có hệ số ma sát cao và mòn đều trong bất kỳ trường hợp nào. 

2.1.2.2. Đặc điểm kết cấu cơ cấu phanh cầu trước.

Kết cấu cơ cấu phanh cầu trước xe ô tô được thể hiện trên hình 2.7.

Qua hình 2.7 ta thấy cơ cấu phanh cầu trước xe ô tô là cơ cấu phanh kiểu guốc, có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên các guốc phanh như nhau. Kết cấu các chi tiết chính của cơ cấu phanh trước như: mâm phanh, tang phanh, guốc phanh, lò xo kéo cơ bản giống kết cấu của cơ cấu phanh bánh sau. Chỉ khác ở cơ cấu phanh có bố trí riêng hai xi lanh phanh bánh xe (2) và hai chốt tựa (1) riêng cho từng guốc và ở khác phía, mỗi một guốc phanh có một lò xo kéo riêng biệt.

2.1.2.3. Đặc điểm kết cấu của xi lanh công tác.

Cấu tạo xi lanh phanh bánh xe cầu trước và cầu sau bánh xe được thể hiện trên hình 2.8.

Xi lanh công tác có tác dụng: Nhận dầu có áp suất cao từ xi lanh chính tới, tạo lực đẩy lên đầu các guốc phanh. Trên hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực 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.

Qua hình 2.8a ta thấy cấu tạo xi lanh công tác cầu sau có hai pít tông (6); Thân xi lanh (5) đúc bằng gang, dạng trụ rỗng, lắp chặt với mâm phanh bằng bu lông. Trên thân có vít xả khí (1) và lỗ thông với xi lanh chính bằng đư­ờng ống. Trong thân lắp hai pít tông (6), đ­ường kính pít tông 35mm, đ­ược đúc bằng hợp kim nhôm có đ­ường kính bằng nhau, mỗi pít tông có một bát cau su (hoặc vòng cao su) làm kín dầu (7) và để tránh bào mòn cho các pít tông, đầu các pít tông có chế tạo các ụ tỳ. Lò xo (8) luôn đẩy các bát cao su và pít tông tỳ sát vào đầu các guốc phanh. Đầu xi lanh có chụp cao su (4) che bụi.

* Nguyên lý làm việc:

Khi phanh, dầu trong xi lanh công tác có áp suất cao, áp lực của dầu đẩy các pít tông dịch chuyển, tác động một lực vào đầu guốc phanh. Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xi lanh công tác giảm, lò xo kéo các guốc phanh và pít tông về vị trí ban đầu.

2.2. Phân tích kết cấu nâng cao hiệu quả phanh

Nhờ sự phát triển nhanh chóng của khoa học - công nghệ cùng những yêu cầu ngày càng cao 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 độ tin cậy và hiệu quả  phanh cho ô tô.

2.2.1. Kết cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh

TTrong quá trình làm việc thì các tấm ma sát và tang phanh bị mòn làm tăng khe hở giữa má phanh và tang phanh. Khe hở này tăng lên sẽ làm tăng hành trình của các phần tử chấp hành của dẫn động phanh, qua đó dẫn đến tăng thời gian chậm tác dụng (t2) của hệ thống phanh (thời gian khắc phục các khe hở trong hệ thống) làm giảm hiệu quả phanh. 

a. Điều chỉnh bằng dẫn động phanh tay

Ở một số ôtô việc tự động điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh được thực hiện bằng cơ cấu dẫn động phanh tay. Sơ đồ cấu tạo được thể hiện trên hình 2.9.

Khi khe hở giữa má phanh và trống phanh lớn hơn giá trị cho phép thì góc quay của cần điều chỉnh lớn hơn bước răng của bánh răng điều chỉnh. Do đó khi kéo phanh tay cần điều chỉnh sẽ ăn khớp với một răng kế tiếp của bánh răng điều chỉnh và khi nhả phanh tay cần điều chỉnh sẽ gạt lên răng làm bánh răng điều chỉnh xoay một góc t−ơng ứng. Kết quả là bulông điều chỉnh của thanh nối cũng quay một góc t−ơng ứng đẩy hai guốc phanh đi ra một khoảng bù lại khe hở tăng lên giữa má phanh và trống phanh.

b. Điều chỉnh bằng dẫn động phanh chân

Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu tự động điều chỉnh bằng dẫn động phanh chân được thể hiện trên hình 2.10.

Trong pittông của xi lanh bánh xe người ta lắp một bulông điều chỉnh. Bulông này ăn ren với lõi pittông đầu còn lại có rãnh để tì vào đầu guốc phanh. Một cơ cấu tự động điều chỉnh bao gồm một bánh xe điều chỉnh, một thanh nối, một cần điều chỉnh và một chốt quay. Toàn bộ các chi tiết này được gá trên vỏ xi lanh bánh xe. Vị trí không phanh gờ ngoài của pittông luôn tựa vào mặt đầu của xi lanh. Cần điều chỉnh có thể quay quanh một chốt cố định trên vỏ xi lanh. Một đầu cần điều chỉnh ăn khớp với răng trên bánh xe điều chỉnh còn một đầu liên kết với thanh nối. 

Ngoài ra hiện nay trên ô tô còn sử dụng các cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh với tang phanh bằng vòng cao su (vành khăn), kết cấu này thường được sử dụng trên cơ cấu phanh của ô tô du lịch đời mới (xe TOYOTA LAND CRUISER). Sơ đồ cấu tạo được thể hiện trên hình 2.11.

2.2.2. Kết cấu bé chèng h·m cøng b¸nh xe khi phanh (ABS)

Khi phanh, ô tô sẽ dừng cách vị trí ban đầu một khoảng cách nào đó và thường bị lệch khỏi hướng chuyển động trước lúc bắt đầu phanh.Vì vậy, để đánh giá chất lượng phanh cần phải nghiên cứu cả hiệu quả phanh và tính ổn định hướng trong khi phanh.

Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh được thể hiện trên hình 2.12.

Trong đó :

P_x - là lực đẩy từ khung xe truyền đến.

G_b - tải trọng tác dụng lên bánh xe.

Z_b - phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe.

P_P - lực phanh cực đại có thể sinh từ khả năng bám bánh xe .

 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, ta có mối quan hệ:

P_Pmax = G.j                            (2.1)

Trong đó:   

j -  lực bám giữa bánh xe với mặt đường.

G - Trọng lượng toàn bộ ô tô.

Từ (2.1) ta thấy 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. Nhưng xưa nay trong tính toán lý thuyết chúng ta vẫn giả thiết j là một hằng số. 

Trên hình 2.13 chỉ ra các đường đặc tính trượt, thể hiện mối quan hệ giữa hệ số bám dọc j_x  và hệ số bám ngang j_y theo độ trượt tương đối l  của bánh xe.Từ đồ thị trên, chúng ta có thể rút ra một số nhận xét như sau:

- Các hệ số bám dọc j_x và hệ số bám ngang j_y đều thay đổi theo độ trượt l. Lúc đầu, khi tăng độ trượt l thì hệ số bám dọc j_x tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực đại trong khoảng độ trượt l = 10 - 30%. Nếu độ trượt tiếp tục tăng thì j_x giảm.

- Hệ số bám dọc đạt giá trị cực đại j_xmax ở giá trị độ trượt tối ưu l₀. Thực nghiệm chứng tỏ rằng ứng với các loại đường khác nhau thì giá trị l₀ thường nằm chung trong giới hạn từ 10 ¸ 30%. ở giá trị độ trượt tối ưu l₀ này, không những đảm bảo hệ số bám dọc j_x có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang j_y cũng có giá trị khá cao.

Để giữ cho các bánh xe làm việc ở vùng độ trượt quanh giá trịl₀ thì cần phải điều chỉnh áp suất môi chất (chất lỏng hoặc chất khí) dẫn đến các cơ cấu phanh. Việc điều chỉnh này có thể tiến hành theo các nguyên lý sau:

+ Theo gia tốc chậm dầm của bánh xe được phanh;

+ Theo giá trị độ trượt cho trước;

+ Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó;

Đa số ABS hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều chỉnh áp suất trong dẫn động theo gia tốc chậm dần của bánh xe và ở các bánh xe có bố trí cảm biến vận tốc bánh xe loại điện cảm.

* Cấu tạo: Trên hệ thống phanh có ABS sử dụng cụm điều chỉnh, cảm biến tốc độ bánh xe và bộ điều khiển trung tâm.

- Cụm van điều chỉnh áp suất (6) đặt giữa xi lanh chính và xi lanh con (3) trong hệ thống dẫn động phanh, nhiệm vụ của nó là  tạo nên sự đóng, mở đường dầu từ xi lanh chính tới xi lanh con, tuỳ thuốc vào tín hiệu điều khiển của bộ điều khiển trung tâm. Cấu trúc của van điều chỉnh áp suất là các van con trượt thuỷ lực dầu đơn giản đối với một bánh xe.

- Cảm biến tốc độ bánh xe (4) có chức năng xác định tốc độ quay của bánh xe, làm việc như bộ đếm số vòng quay dựa trên nguyên tắc điện từ. Tín hiệu của bộ cảm biến tốc độ được đưa về bộ điều khiển trung tâm của ABS (5), trên xe bộ cảm biến có thể đặt tại đĩa phanh, bán trục, tang trống bánh răng bị động của cầu xe.

* Nguyên lý làm việc:

Khi bắt đầu phanh bánh xe với tốc độ giảm dần. Khi tốc độ bánh xe đạt tới giới hạn trượt lết, tín hiệu của cảm biến tốc độ chuyển về bộ điều khiển trung tâm. Máy tính lựa chọn chế độ đưa ra tín hiệu điều chỉnh áp suất cắt đường dầu từ xi lanh chính đến xi lanh con ở bánh xe, do vậy lực phanh không tăng được nữa. Nếu bánh xe có hiện tượng bó cứng, van điều chỉnh  áp suất mở đường dầu từ xi lanh con về bình chứa dầu áp suất thấp, làm cho lực phanh giảm. Bánh xe có xu hướng lăn với tốc độ cao lên. Tín hiệu từ cảm biến tốc độ lại đưa về bộ điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm phát tín hiệu điều khiển van điều chỉnh đóng đường dầu tới bình chứa dầu áp suất thấp, đồng thời mở đường dầu từ xi lanh chính đến xi lanh con để tăng áp suất dầu và tăng lực phanh ở các bánh xe.

2.2.3. Kết cấu bộ điều hòa lực phanh

Quỏ trỡnh phanh ụ tụ đều dẫn tới hiện tượng tăng tải trọng tác dụng lên cầu trước, giảm tải trọng ở cầu sau. Để sự phân bố mô men phanh tiến dần tới sự phân bố tối ưu (lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ với phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe) cần thiết phải giảm áp suất môi chất trong dẫn động phanh đến cầu sau. Vì vậy bộ điều ḥa lực phanh được đặt ở dẫn động phanh của các cơ cấu phanh sau để hạn chế lực phanh theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau nhằm tránh hiện tượng trượt lết bánh xe. Tuy nhiên, có trường hợp để đảm bảo tính dẫn hướng trên mặt đường có hệ số bám thấp, bộ điều ḥa lực phanh cũng được bố trí ở dẫn động phanh cầu trước.

Trờn hỡnh 2.15  biểu diễn mối quan hệ của lực phanh trờn cầu trước (F₁) và lực phanh cầu sau (F₂) theo hệ số bám (hay có thể tính theo gia tốc phanh j và được gọi là cường độ phanh j/g).

Tuy nhiên, trong nhiều ô tô sự sai lệch này khá lớn và áp suất điều khiển cần thiết được phân chia bằng bộ điều hòa lực phanh, sao cho giá trị sai lệch của e_tt và e_yc nằm trong giới hạn, ứng với mọi tải trọng khác nhau (từ không tải đến đầy tải).

Như vậy, bộ điều hòa được bố trí trên cầu sau để hạn chế sự tăng cao áp suất điều khiển gây bó cứng bánh xe.

a. Bộ điều hoà tĩnh: Bộ điều hoà tĩnh làm việc trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xi lanh chính. Cấu tạo được thể hiện trên hình 2.16.

* Cấu tạo:

Bộ điều hoà gồm vỏ van 1, trong vỏ van có piston  van 2. Piston có lỗ dầu thông qua, một đầu piston có mặt vát tạo lên miệng van. Phía ngoài piston có lò xo điều hoà 5, lò xo có xu h­ớng đẩy piston về bên phải để mở van.

* Nguyên lý làm việc:

Khi phanh, áp lực dầu tăng trong đ­ờng ống dầu. Khi áp suất đạt khoảng 30 at (kG/cm²), lực tác dụng lên mặt bên phải piston lớn hơn đẩy piston lùi  về bên trái đóng lỗ van và cắt đ­ờng dầu cung cấp cho cơ cấu phanh bánh xe sau. Khi tăng cao áp suất dầu, lực phanh tác dụng lên mặt đầu bên trái piston tăng, tạo khả năng mở van để tăng áp suất dầu cho bánh xe sau, giữ nguyên trạng thái phân bố tỷ lệ lực phanh giữa các bánh xe tr­ớc và sau. 

b. Bộ điều hoà động

Bộ điều hòa động được gắn trên khung của cầu sau. Sự tăng và giảm tải trọng tác dụng lên cầu sau dẫn tới làm giảm hoặc tăng khoảng cách giữa cầu xe với khung xe và thể hiện bằng chuyển vị của thanh đàn hồi. Kết cấu của bộ điều hòa động được giới thiệu trên hình 2.17.

* Nguyên lý làm việc:

Thanh đàn hồi (6) luôn tựa vào piston (4) và dẫn động piston dịch chuyển trong vỏ van điều hòa (1). Piston bậc có diện tích chịu áp suất dầu phía trên lớn hơn phía dưới. Do đó lực tạo nên bởi áp suất dầu ở phía trên của piston (F₂)  lớn hơn lực tạo nên bởi áp suất tác dụng lên vành dưới của piston (F₁). Lực (F₂) đẩy piston xuống dưới còn lực (F₁) đẩy piston lên trên. Lò xo (3) tạo ra lực căng (F_lx) đẩy piston lên phía trên.

Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh, dầu từ xilanh chính đi đến van qua khe hở giữa phớt cao su (2) và piston (4) để đến các cơ cấu phanh phía sau ép má phanh vào trống phanh. Khi áp suất trong toàn hệ thống tăng lên và lực tổng cộng lúc này hướng xuống dưới (F₂ – F₁ > F + F_lx) thì piston van đi xuống đóng van lại, cắt đường dầu đến các cơ cấu phanh phía sau, làm cho áp suất ở các cơ cấu phanh phía sau không tăng lên nữa.

Quá trình đóng mở van được lặp lại nhiều lần ứng với các áp suất ở dẫn động phanh trước thay đổi.

Mức độ phanh càng lớn (hoặc tải trọng giảm), khoảng cách giữa cầu sau và khung càng lớn, đồng thời lực F càng nhỏ thì van đóng càng sớm. Ngược lại giảm cường độ phanh hoặc tăng tải trọng thì van đóng càng muộn và tăng áp suất ở dẫn động phanh phía sau.

2.3. Nghiên cứu bố trí bộ điều hòa lực phanh trên xe UAZ 31512

Phần 2.2 đã tập trung nghiên cứu phân tích kÕt cÊu của một số phương án cải tiến có tính khả thi nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống phanh xe. Trên cơ sở đó, đồ án chọn đối tượng cải tiến là hệ thống phanh dẫn động bằng 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. 

2.3.1. Vị trí lắp đặt

Cấu tạo của bộ điều hòa lực phanh theo tải trọng của xe và vị trí lắp đặt trên xe được thể hiện trên hình 2.18.

Bộ điều hòa lực phanh được gắn trên khung xe, thanh đàn hồi được gắn 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. 

2.3.2 Nguyên lý làm việc của bộ điều hòa lực phanh

Trên hình 2.19 và 2.20 ta có thể thấy rõ từ sự thay đổi tải trọng lên cầu sau trong quá trình phanh dẫn đến sự thay đổi khoảng cách của cầu sau với khung xe từ đó tác động vào thanh đàn hồi của bộ điều hòa lực phanh làm thay đổi vị trí của thanh đàn hồi từ đó điều khiển đóng mở van của bộ điều hòa lực phanh để thay đổi áp suất dầu cấp cho xi lanh bánh xe của cầu sau.

* Nguyên lý làm việc:      

- Ở 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 2.21.

Khi áp suất trong xilanh phanh chính tăng lên và áp suất khoang B van điều hòa lớn hơn lực nén của lò xo hồi vị, piston van điều hòa đi xuống, ngắt đường dầu thông từ xilanh chính đến xilanh phanh bánh xe cầu sau. Tại thời điểm này, áp suất dầu đến xilanh phanh bánh xe cầu sau được thể hiện bằng điểm gấp khúc “A”. Lực đẩy có chiều hướng lên trên của lò xo hồi vị tương ứng bằng lực hướng xuống dưới của áp suất dầu khoang B khi van điều hòa ở trạng thái đóng.

- Ở 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 2.21.

Khi áp suất dầu trong xilanh chính giảm xuống, áp suất dầu xilanh phanh bánh xe cầu sau hồi về xilanh phanh chính, áp suất dầu tại xilanh phanh bánh xe và xilanh chính tương đương nhau. 

2.3.3. Van an toàn

Cấu tạo của van an toàn bộ điều hòa lực phanh được thể hiện trên hình 2.22.

Khi phanh bánh xe cầu trước làm việc bình thường, áp suất dầu đến xilanh phanh cầu trước và cầu sau là như nhau. Piston van an toàn được đẩy lên và giữ tại vị trí nhờ lò xo hồi vị.

Nếu đường dầu đến xilanh phanh bánh xe cầu trước bị rò rỉ, áp suất dầu trong đường ống đến xilanh phanh bánh xe cầu trước tụt xuống không, xuất hiện sự chênh lệch giữa áp suấtdầu đẩy van an toàn lên và áp suất đẩy van xuống. Sự chênh lệch áp suất này khiến van an toàn và piston van được đẩy lên trên, mở đường thông dầu tại đỉnh van.

CHƯƠNG 3

ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ

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.

Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 3.1

Khi phanh các lực tác dụng lên ô tô gồm có:

+ P_P1, P_P2 là lực phanh

+ P_j là lực quán tính

+ G là trọng lượng toàn bộ của ôtô

+ R_k1 và R_k2 là các phản lực pháp tuyến của đường

+ M_f1, M_f2 là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, bánh xe cầu sau của ôtô.

+ P_W 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:

P_j - P_P - P_f - P_W = 0                        (3.1)

Ta có:

+ P_P - là tổng lực phanh ở tất cả các bánh xe [N];

+ S là quãng đường phanh [m];

+ G là trọng lượng toàn bộ của ôtô [N];

+ d  là hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay khi phanh có ngắt ly hợp;

+ K_W là hệ số cản không khí;

+ F = B.H là diện tích cản chính diện của ôtô [m²];

Nếu điều kiện (3.4) không được thỏa mãn thì sẽ xảy ra sự hãm cứng các bánh xe ở một cầu nào đó rồi đến các cầu khác, dẫn đến mất ổn định chuyển động của xe. Khi đó lực phanh riêng của xe sẽ nhỏ hơn hệ số bám và gia tốc phanh cũng sẽ nhỏ hơn gia tốc khi ô tô có sự phân bố lực phanh lý tưởng.

3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe

Quá trình phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng đó lại thay đổi trong quá trình phanh do tác dụng của lực quán tính.

Ta có:

a - là khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước.

b - là khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau.

h_g - là chiều cao trọng tâm xe.

Muốn phanh đạt hiệu quả nhất thì trong quá trình phanh xe, quan hệ lực phanh ở các bánh xe cầu trước P_P1  với lực phanh ở các bánh xe cầu sau P_P2 phải luôn thỏa mãn biểu thức (3.5).

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 cũng luôn thay đổi. Nghĩa là để đảm bảo hiệu quả phanh tốt thì bản thân các lực phanh P_P1, P_P2 cần phải có giá trị thích hợp. Để làm được điều đó cần phải thay đổi được một cách thích hợp giá trị các mômen phanh tương ứng. 

Ta có:

G - là trọng lượng toàn bộ xe.

R_K1, R_K2 - là phản lực pháp tuyến tác dụng lên cầu trước và cầu sau của xe.

r_k - bán kính bánh xe.

L - Chiều dài cơ sở của xe.

Dựa vào biểu thức (3.6) ta có thể biểu thị mối quan hệ giữa M_P1, M_P2, phụ thuộc vào . Hình 3.2 biểu thị quan hệ giữa mômen phanh cần sinh ra với hệ số bám, đường đậm nét ứng với ôtô khi đầy tải và đường nét đứt ứng với ôtô khi không tải. Qua đồ thị ta sẽ thấy mômen phanh cần sinh ra ở các cầu phụ thuộc bậc hai vào hệ số bám .  

Công thức (3.7) xác định giá trị tối ưu của C phụ thuộc vào J_P. Nghĩa là 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 của xe thay đổi.

Trên hình 3.4 trình bày mối quan hệ giữa áp suất p₁ và p₂ trong dẫn động khi quan hệ giữa các mô men tuân theo đường đặc tính lý tưởng. Đồ thị này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh.

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 . Thay J_P = g. vào công thức (3.7) ta có thể tìm được giá trị của khi đã biết giá trị C.

+ 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 M_P1 < M ₁, tức là cầu trước chưa sử dụng hết khả năng bám. Mômen bám ở cầu trước chưa sử dụng hết.

Nếu tiếp tục tăng lực Q > Q₁ tác dụng lên bàn đạp phanh thì lực phanh sẽ tăng, cầu sau bị hãm cứng và sẽ xảy ra trượt ngang.

+ 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: . Mômen bám chưa sử dụng hết ở cầu sau.

Đồ thị hình 3.5 cho thấy rằng chỉ ở giá trị hệ số bám tính toán thì mômen phanh ở cả hai cầu đồng thời bằng mômen bám, tại đó Q = Q₀.

- Nếu các bánh xe của cầu trước bị hãm cứng trước thì  ôtô sẽ mất tính dẫn hướng. Bởi vì, khi đó hướng chuyển động của ôtô sẽ được quyết định không phải do góc quay của bánh xe dẫn hướng mà là do hướng của vectơ vận tốc trượt.

- Nếu các bánh xe cầu sau bị hãm cứng trước và ôtô chịu lực ngang tác dụng thì chúng sẽ bị trượt ngang và ôtô sẽ quay vòng theo hướng tác dụng của lực ngang chung quanh cầu trước.

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

Đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh ôtô. Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô có thể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau:

P_j = P_p +P_f + P_w + P    P_i                                                 (3.13)

Trong đó:

P_p , P_f , P_w , P , P_i lần lượt là lực phanh sinh ra ở các bánh xe, lực cản lăn, lực cản không khí, lực để thắng tiêu hao ma sát không khí, lực cản dốc.

Thực nghiệm chứng tỏ P_f, P_w, P  rất bé so với lực phanh P_p­. Khi phanh trên đường nằm ngang (P_i = 0) thì lực phanh P_P chiếm khoảng 98% tổng các có xu hướng cản sự chuyển động của ôtô, ta có phương trình sau:

P_j = P_p                                               (3.14)

Lực phanh lớn nhất được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức:

P_pmax = P  = G.                           (3.15)      

Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần giảm hệ số . Vì vậy khi phanh đột ngột lái xe cần ngắt ly hợp để tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó giá trị  giảm, J_Pmax sẽ tăng.

J_Pmax phụ thuộc vào hệ số bám  giữa lốp với mặt đường. Giá trị hệ số bám lớn nhất  trên đường nhựa tốt. Nếu coi  và gia tốc trọng trường g = 10m/s² thì gia tốc chậm dần cực đại khi phanh trên đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có thể đạt trị số: .

3.1.4.2 Thời gian phanh

Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh cũng như chất lượng quá trình phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng cao.

Ta thấy thời gian phanh nhỏ nhất không phụ thuộc vào trọng lượng xe mà phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh ôtô v₁, phụ thuộc vào hệ số khối lượng quay  và phụ thuộc vào hệ số bám  giữa bánh xe với mặt đường. Để giảm thời gian phanh, người lái nên cắt ly hợp khi phanh.

3.1.4.3. Quãng đường phanh

a. Quãng đường phanh lý thuyết

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng quá trình phanh của ôtô. Chỉ tiêu này mang tính trực quan giúp lái  xe xử lý tốt khi phanh trên đường.

Như vậy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v₁, phụ thuộc vào hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay  và phụ thuộc vào hệ số bám  giữa bánh xe với mặt đường. Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số , nên người lái cần cắt ly hợp rồi mới phanh.

Các công thức (3.17), (3.20), (3.23) về mặt lý thuyết không phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ G của ôtô, nhưng phụ thuộc vào hệ số bám, mà hệ số  phụ thuộc vào tải trọng G của ôtô.

b. Quãng đường phanh thực tế

Các công thức (3.17), (3.20), (3.23)  xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh đều mang tính lý thuyết, tức là trong điều kiện lý tưởng, nghĩa là áp suất chất lỏng (khí nén) có giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của lái xe không được kể đến. Thời gian phanh không phải được tính từ khi phanh bắt đầu có hiệu quả mà phải tính từ khi người lái nhận được tín hiệu để phanh.

Trên giản đồ, gốc toạ độ được coi là thời điểm người lái phát hiện ra chướng ngại vật ở phía trước và nhận thức được rằng cần phải phanh xe. Thời gian các giai đoạn trong quá trình phanh thực tế được xác định cụ thể gồm có:

- t₁: Thời gian phản xạ của người lái, tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh. Thời gian này phụ thuộc vào trình độ của người lái. Thời gian t₁ nằm trong giới hạn t₁ = 0,3  0,8s.

- t₂: Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh do phải khắc phục hành trình tự do trong hệ thống, tức là thời gian từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào tang phanh. Thời gian này phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, đối với phanh khí nén t₂ = 0,2  0,4s, phanh dầu: t₂ = 0,03  0,1s.

- t₃: Thời gian tăng lực phanh và tăng gia tốc chậm dần, nó phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, với phanh khí nén t₃ = 0,5 1s, phanh dầu: t₃ = 0,2  0,4s.

Khi ôtô đã dừng hoàn toàn thì thời gian phanh t₅ không ảnh hưởng đến quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy thời gian phanh thực tế tổng cộng kể từ lúc có tín hiệu phanh đến khi phanh dừng hẳn sẽ là:

t_P = t₁ + t₂ + t₃ + t₄                                       (3.24)

Từ giản đồ phanh cho thấy ở thời gian t₁ + t₂, lực phanh và gia tốc chậm dần bằng không. Lực phanh và gia tốc bắt đầu tăng lên từ thời điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t_2. Cuối thời gian t₃, lực phanh và gia tốc chậm dần đạt giá trị cực đại và giữ không đổi trong suốt thời gian t₄. Cuối thời gian t₄, gia tốc chậm dần và lực phanh bắt đầu giảm. Hết thời gian t₅, lực phanh bằng không. Gia tốc chậm dần trong thời gian t₄ được gọi là gia tốc chậm dần ổn định.

Giản đồ phanh trên đây đã được đơn giản hóa, còn giản đồ phanh lấy từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng nhấp nhô.

Nếu kể đến thời gian phản xạ của người lái và thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh thì quãng đường phanh thực tế được xác định như sau:

S_P = S₁ + S₂ + S₃ + S₄                                 (3.25)

Trong quá trình sử dụng, do má phanh bị mòn và do điều chỉnh không đúng sẽ làm cho quãng đường phanh lớn hơn rất nhiều và gia tốc phanh chậm dần giảm đi 10  15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng.

Cả bốn chỉ tiêu trên đều có giá trị ngang nhau, nghĩa là khi đánh giá chất lượng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu đó.

Tại Việt Nam hiện nay, tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường được quy định tại tiêu chuẩn 22 TCN 224 - 2001: “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ” do Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải Việt Nam ban hành ngày 05/12/2001. 

Tiêu chuẩn này quy định thử xe ở chế độ không tải, trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng bằng phẳng và khô, được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: S_P hoặc J_Pmax, hệ số bám  không nhỏ hơn 0,6. Vận tốc bắt đầu phanh là 30[Km/h] (8,33[m/s]).

3.1.4.5. Tính ổn định hướng của ô tô khi phanh

Ta thấy khi phanh tải trọng động dồn về phía trước nên lực phanh cực đại ở các bánh trước có thể đạt được lớn hơn là lực phanh cực đại ở bánh sau. Mặt khác, lực phanh cực đại giới hạn bởi lực bám. Vì vậy, để có thể phanh hiệu quả cần phân phối áp suất tới các bánh trước và sau hợp lý. Nếu tác dụng lực phanh đồng đều ở các bánh xe phù hợp với lực bám ở các bánh trước có thể dẫn đến hiện tượng các bánh xe sau bị trượt lết do lực phanh quá lớn vượt quá giới hạn bám sẽ làm như vậy lực phanh tác động thêm không hiệu quả. 

Trong thực tế, hệ số bám trên mặt đường luôn luôn thay đổi và không đồng nhất. Vì thế, lực phanh ở các bánh xe sẽ không đồng đều và điều này cũng là một nguyên nhân dẫn đến sự lệch hướng của xe khi chuyển động.

Trong hai trường hợp trên, vấn đề cơ bản là điều khiển lực phanh ở các bánh xe cho phù hợp với lực bám trên mặt đường để đảm bảo lực phanh tối ưu ở các bánh xe và như vậy, hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ôtô được đảm bảo.

Sự chuyển động an toàn của ôtô phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái chuyển động của ôtô khi phanh. Các trạng thái thường xảy ra là ôtô không thể điều khiển khi phanh. Trạng thái này gắn liền với sự bó cứng các bánh xe ở các cầu xe. Ở đây ta giả thiết sự bó cứng xảy ra ở từng cầu, có hai khả năng xảy ra:

- Bó cứng ở cầu sau trước.

- Bó cứng ở cầu trước trước.

3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ 31512

Để đánh giá hiệu quả, tính ổn định của quá trình phanh của ô tô cụ thể, đồ án chọn đối tượng để khảo sát là xe UAZ 31512, bởi vì dòng xe chỉ huy trong quân đội hiện nay xe này đang chiếm một số lượng lớn. Hệ thống phanh của xe UAZ 31512 là hệ thống phanh có dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng trợ lực chân không, sử dụng cơ cấu phanh kiểu guốc chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau trên các bánh xe trước và cơ cấu phanh guốc chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau ở các bánh xe sau.

Trong mục này ta tính toán và vẽ đồ thị mô men phanh theo bám, mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo áp suất trong dẫn động.

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). 

Từ công thức trên ta vẽ đồ thị mô men phanh theo bán ở chế độ toàn tải. Trên hình 3.12 thể hiện mô men phanh thay đổi theo giá trị hệ số bám.

Qua đồ thị ta thấy, ở chế độ toàn tải, điều kiện bám tốt (j = 0,9), mô men phanh cầu sau theo bám  M_jS=2290,83 Nm, Nếu mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu sau lớn hơn giá trị này bánh sau sẽ bị khóa cứng và xảy ra hiện tượng trượt ngang.

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 .

3.2.2.1. Giả thiết

Thực tế áp suất trên má phanh là không đều nhau, cho nên tại các điểm khác nhau trên má phanh sẽ mòn khác nhau. Để đơn giản trong tính toán, mặt khác do góc ôm b nhỏ và guốc có thể biến dạng khi phanh cho nên sự chênh lệch về phân bố áp suất trên bề mặt má phanh coi như đều (q=const).

3.2.2.2. Sơ đồ khảo sát

Ta lập hệ trục tọa độ sao cho trục X-X đi qua tâm quay của guốc. Lấy một phân tố diện tích trên bề mặt ma sát cách trục X-X một góc a, góc ôm vi phân diện tích đó là da (rad).

a. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau

Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh guốc chốt tựa khác phía, lực đẩy bằng nhau được thể hiện trên hình 3.14. Trên sơ đồ hình (3.14) vì P = P₁ = P₂ do đó, ta có M_p

b. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau

Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh guốc chốt tựa cùng phía, lực đẩy bằng nhau được thể hiện trên hình 3.15.

- P₁, P₂ Lực đẩy tác dụng lên các guốc phanh.

- X₁, X₂ Phản lực tiếp tuyến.

- R_x1, R_x2, R_y1, R_y2: Là các phản lực do chốt tựa tác dụng lên guốc phanh. P  = P₁ =  P₂

a, c: Các thông số của guốc phanh.

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

r : Bán kính quy dẫn điểm đặt lực tiếp tuyến.

q : Góc ôm ma sát.

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 (3.37), (3.38) và được thể hiện trên hình 3.16.

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 M_jS0,9=2290,83. Nếu trong trường hợp đầy tải, xe đi trên đường tốt (j=0,9), áp suất trong dẫn động phanh không được vượt quá  p_dd < 7*10⁶ (M_pS7=230893 > M_jS0,9). 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.

Qua hai việc tính toán các mô men theo bám và mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ta xác định được giá trị hệ số bám j₀ và trị số C mà tại đó khi phanh trọng lượng bám được sử dụng hoàn toàn. j₀ = 0.4225, C = 1.2354.

Qua tính toán cho thấy với hệ thống phanh của xe UAZ – 31512 sẽ không tận dụng được trọng lượng bám giữa các cầu vì có sự phân bố lại trọng tâm xe trong quá trình phanh. Trên từng cầu cũng không tận dụng hết khả năng bám vì mô men phanh do các cầu tạo ra là đường tuyến tính trong đó mô men phanh yêu cầu lại là các đường phi tuyến như trong đặc tính phanh lý tưởng đã trình bày.

CHƯƠNG 4

HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH

4.1. Những chú ý trong khai thác, sử dụng hệ thống phanh trên xe ô tô.

4.1.1. Khi kiểm tra hệ thống phanh ô tô.

Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo chuyển động của ô tô. Do vậy phải đáp ứng những yêu cầu kiểm tra khắt khe, nhất là đối với ô tô hoạt động ở tốc độ cao.

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.

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 khác tùy tiện.

4.1.2. Khi khai thác sử dụng.

- Tránh phanh đột ngột để lết bánh xe trên đường làm lốp nhanh mòn và hiệu quả phanh không cao.

- Giảm thiểu việc phanh xe với tốc độ quá lớn hoặc phanh liên tục vì như vậy sẽ làm cơ cấu phanh nóng lên, làm giảm hệ số ma sát của phanh đồng thời làm cho các chi tiết của hệ thống phanh nóng lên, làm giảm tuổi thọ cho các chi tiết và làm giảm chất lượng của quá trình phanh.

- Trong sử dụng phải thường xuyên kiểm tra sự làm việc của hệ thống để phát hiện sớm và khắc phục kịp thời những hư hỏng.

- Trường hợp ô tô bị hỏng nhất thiết phải kéo bằng cáp cứng.

- Không giật mạnh phanh tay khi xe chưa dừng hẳn gây nguy hiểm.

- Dầu phanh có hại đến đường tiêu hóa và mắt nên trong quá trình sử dụng phải đảm bảo các nguyên tắc an toàn.

4.2. Nội dung chính bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh ô tô.

Trong quá trình khai thác, sử dụng hệ thống phanh luôn có những thay đổi về trạng thái, khả năng làm việc, giảm hiệu quả dần sau một thời gian sử dụng của hệ thống. Các thay đổi này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó hao mòn chi tiết theo thời gian sử dụng giữ vai trò quan trọng nhất. Để ngăn chặn các hư hỏng, làm giảm sự thay đổi về trạng thái, duy trì tình trạng kỹ thuật của hệ thống phanh phải tiến hành “Bảo dưỡng kỹ thuật”. 

Bảo dưỡng hệ thống phanh cũng tuân thủ theo đầy đủ các cấp bảo dưỡng kỹ thuật ô tô đó là:

- Bảo dưỡng thường xuyên.

- Bảo dưỡng định kỳ cấp 1.

- Bảo dưỡng định kỳ cấp 2.

4.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên.

Bảo dưỡng kỹ thuật thường xuyên được tiến hành theo từng chuyến công tác hoặc từng ngày hoạt động của ô tô, do người lái xe trực tiếp thực hiện.

- Trước khi xe ra khỏi nhà xe: Làm sạch toàn bộ các cụm chi tiết của hệ thống phanh. Kiểm tra ốc hãm, chốt hãm, dầu trợ lực, sự rò rỉ của hệ thống phanh cũng như sự làm việc của hệ thống phanh.

- Trên đường đi: Kiểm tra độ nóng của tang phanh (Kiểm tra bằng cảm giác của tay khi sờ vào tang phanh nếu thấy quá nóng là bó phanh vì vậy phải điều chỉnh lại), kiểm tra sự rò rỉ dầu, rơ lỏng của hệ thống.

4.2.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 1.

- Kiểm tra tình trạng làm việc của hệ thống phanh như: Sự làm việc linh hoạt của cơ cấu dẫn động điều khiển, kiểm tra và điều chỉnh khe hở giữa tang phanh và má phanh (phanh chân và phanh tay). Kiểm tra số lượng và chất lượng dầu phanh và sự làm kín của hệ thống.

- Khắc phục các hư hỏng phát hiện thấy trong quá trình bảo dưỡng.

4.2.3. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 2.

- Kiểm tra sự làm việc bình thường của hệ thống phanh.

- Kiểm tra guốc phanh nếu nứt vỡ phải thay thế, tuyệt đối không sử dụng guốc phanh bị nứt, vỡ.

- Kiểm tra má phanh: Dùng búa 250g kiểm tra sự bắt chặt của má phanh và guốc phanh (tiếng kêu đanh, chắc) nếu nới lỏng phải thay thế.

4.3. Kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô.

4.3.1. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh.

Hành trình tự do (HTTD) của bàn đạp phanh là khoảng dịch chuyển của bàn đạp (khi chịu lực tác động) mà ch­ưa có tác dụng phanh xe.

HTTD quá nhỏ hoặc không có dễ gây nên hiện tư­­ợng bó phanh, dễ gây lên hiện tượng tự phanh không theo ý muốn khi có sự rung xóc ngẫu nhiên.

a. Chuẩn bị

- Dụng cụ tháo lắp: Clê 12, 14, 17, 19; Búa 300 gam; Kìm th­­ường.

- Dụng cụ kiểm tra: th­­ước chữ T

- Vật tư­­ đảm bảo: Dẻ lau: 0,2 Kg; Khay đựng: 01 chiếc; Phấn viết: 01 viên

b. Kiểm tra.

- Kiểm tra sự làm việc bình thường của hệ thống phanh.

- Lật tấm lót sàn ca bin.

- Đặt th­­ước sao cho đế thước vuông góc với sàn ca bin, thân thước song song với hành trình dịch chuyển. Dùng phấn đánh dấu vị trí đo.

- Kéo vấu d­­ưới của thư­ớc tỳ sát phía dư­­ới ở vị trí đầu bàn đạp phanh, vấu trên tỳ sát vấu dư­­ới.

c. Điều chỉnh.

- Khắc phục hết độ rơ dão của hệ thống dẫn động.

- Nếu HTTD sai lệch nhỏ thì tiến hành điều chỉnh ở vị trí chốt lệch tâm bằng cách:

+ Dùng Clê 17 nới ốc hãm

+ Dùng Clê 19 xoay ốc lệch tâm (13) – Hình 2.6 theo chiều kim đồng hồ làm giảm khe hở δ giữa đầu cần đẩy đến đáy lõm của pít tông xi lanh phanh chính sẽ làm giảm HTTD và ngược lại.

4.3.2. Kiểm tra và điều chỉnh khe hở má phanh - tang phanh.

a. Chuẩn bị

- Dụng cụ tháo lắp: Clê 14, 17, 19; Kích 5 tấn: 01 chiếc

- Vật tư­­ đảm bảo: Dẻ lau: 0,2 Kg; Khay đựng: 01 chiếc

b. Kiểm tra.

Tiến hành kiểm tra bằng căn lá, đo kiểm qua lỗ kiểm trang trên tang phanh. Đối với xe UAZ-31512 không có vị trí kiểm tra bằng căn lá vì vậy tiến hành kiểm tra bằng kinh nghiệm.

c. Điều chỉnh.

Để điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh trong quá trình sử dụng ta tiến hành điều chỉnh cam lệch tâm theo phương pháp ứng dụng thứ tự như sau:

+ Dùng kích nâng cầu từ phía bánh xe có cơ cấu phanh cần điều chỉnh.

+ Quay bánh xe và xoay từ từ cam lệch tâm điều chỉnh để giảm khe hở má phanh và tang phanh cho đến khi không thể quay bánh xe bằng tay được nữa, bánh xe dừng hẳn lại.

- Phương pháp kiểm tra, điều chỉnh này đơn giản, dễ thực hiện, thời gian thao tác ngắn nhưng độ chính xác không cao và dễ gây hiện tượng phanh ăn lệch.

- Trong thời gian xe chạy phải kiểm tra xem phanh làm việc có bị ăn lệch không, kiểm tra độ nóng của tang phanh xem phanh có bị bó không, nếu có phải tiến hành điều chỉnh lại.

4.3.3. Xả khí trong hệ thống dẫn động phanh

Dầu phanh có lẫn không khí sẽ giảm hiệu quả phanh, thậm chí còn làm mất khả năng phanh hoàn toàn. Vì vậy trong sử dụng cần phải xả hết khí trong hệ thống.

a. Chuẩn bị.

- Dụng cị tháo lắp: Clê 10, 17, 19

- Vật tư đảm bảo: Dẻ lau: 0,2 Kg; Khay đựng: 02 chiếc; Dầu phanh: 1 lít; Ống cao su dài 1 m: 01 chiếc.

b. Tiến hành.

Trước hết xả khí phải rửa sạch cặn bẩn ở xi lanh chính và bầu dầu, đồng thời bổ sung cho đủ mức dầu quy định trên xi lanh chính. Khi đổ dầu phải tháo ống làm kín, mở nút xả dầu để khi đổ dầu vào bình dầu không khí từ xi lanh chính lọt qua van thông.

4.3.4. Xúc rửa hệ thống phanh dẫn động thủy lực.

a. Chuẩn bị.

- Dụng cị tháo lắp: Clê 10, 24

- Vật tư đảm bảo: Dẻ lau: 0,2 Kg; Khay đựng: 02 chiếc; Dầu phanh: 1 lít; Ống cao su dài 500 mm: 01 chiếc; Bình thủy tinh: 01 chiếc.

b. Tiến hành.

Khi thay mới các chi tiết trong hệ thống phanh, thay dầu phanh cũ đã lẫn nhiều tạp chất hoặc khi thay dầu phanh khác loại, khi làm sạch xi lanh, pít tông, cupen phanh ... nhất thiết phải tiến hành xúc rửa hệ thống phanh. Cách tiến hành như­ sau:

Gắn một đầu ống cao su vào van xả khí ở xi lanh công tác nào đó xa xi lanh chính nhất. Đầu còn lại cắm ngập trong bình thủy tinh có chứa một ít dầu phanh.

Khoảng cách từ mặt thoáng của dầu đến mặt đệm của nắp bầu chứa là 15 đến 20 mm

4.3.5. Kiểm tra độ kín khít của hệ thống.

Hệ thống dẫn động phanh của xe UAZ-31512 là dẫn động thủy lực, nếu rò rỉ dầu sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả phanh.

Có những nguyên nhân như sau:

- Thủng, vỡ, nứt đường ống.

- Hỏng các phớt dầu.

- Các chỗ nối bị hở.

4.4. Yêu cầu kỹ thuật sau khi bảo dưỡng.

4.4.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống phanh chính.

- Toàn bộ hệ thống phải sạch sẽ, bảo đảm độ kín, không bị rò chảy dầu.

- Khi vận hành, phanh phải có hiệu lực và có hiệu lực đều ở tất cả các bánh xe, không có hiện tượng bó phanh.

- Hành trình tự do bàn đạp phanh phải đảm bảo đúng tiêu chuẩn quy định.

4.4.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống phanh tay.

- Cơ cấu phanh phải sạch sẽ, định vị chắc chắn.

- Điều khiển nhẹ nhàng, linh hoạt, hành trình phanh tay đúng tiêu chuẩn quy định.

- Phanh tác dụng tốt, không nóng (không bó phanh), không phát sinh tiếng kêu.

4.5. Những hư hỏng thông thường, nguyên nhân và biện pháp khắc phục của hệ thống phanh.

Những nguyên nhân chính gây hư hỏng hệ thống phanh và cách khắc phục được trình bày tóm tắt trong bảng 4.1 và 4.2

KẾT LUẬN

   Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp tuy thời gian không nhiều, song với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo:TS …………. cùng các thầy giáo trong bộ môn Ô tô Quân Sự, đồ án tốt nghiệp đã được hoàn thành đúng thời gian và đảm bảo chất lượng. Đề tài đã tập trung đi sâu vào các nội dung sau:

1. Đã giới thiệu chung về hệ thống phanh xe ô tô. Phân tích kết cấu hệ thống phanh, kết cấu nâng cao hiệu quả phanh, tính toán động lực học quá trình phanh để làm cơ sở đánh giá kết luận về chât lượng, hiệu quả quá trình phanh và đề ra các hướng giải pháp nâng cao hiệu quả phanh.

2. Trên cơ sở nghiên cứu kết cấu và hiệu quả quá trình phanh xe ô tô đ ã 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 xe UAZ- 31512 cụ thể. Nêu lên được phương pháp thiết kế trên xe.

   Tuy nhiên đề tài còn hạn chế 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:

- Thiết kế hoàn thiện bộ điều hòa lực phanh tương ứng với các thông số kỹ thuật của xe UAZ-31512.

- Thử nghiệm.

   Quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế , tài liệu khó, thời gian có hạn nên không tránh khỏi những sai sót, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy giáo và góp ý của đồng đội để bản thân tôi được hoàn thiện hơn trong các nội dung tiếp theo cũng như quá trình công tác ở đơn vị sau này.

   Tôi xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Cẩn, Cơ sở khoa học và thành tựu mới về phanh ô tô, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2004.

2. 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.

3. Vũ Đức Lập - Phạm Đình Vy, Cấu tạo ô tô Quân sự (Tập 2), Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội 1995.

4. Vũ Đức Lập, Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô, NXB Học viện Kỹ thuật Quân sự, 2005.

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

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"