MỤC LỤC
MỤC LỤC.........................1
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................2
Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CHỈ HUY...... 3
1.1. Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động thủy lực............................... 3
1.2. Khái quát chung về xe UAZ-31512............................................................ 6
1.3. Giới thiệu chung về hệ thống phanh xe UAZ-31512................................ 10
1.3.1. Dẫn động điều khiển...................................................................... 10
1.3.2. Cơ cấu phanh................................................................................ 17
Chương 2: ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XE ......................... 22
2.1. Mô hình toán học động lực học quá trình phanh xe................................. 22
2.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe. 22
2.1.2. Phương trình động lực học khi phanh........................................... 23
2.1.3. Động lực học quá trình phanh xe.................................................. 24
2.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ-31512........ 30
2.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám .............................................. 30
2.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra....................................... 31
Chương 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH XE UAZ – 31512........ 36
3.1. Cải tiến cơ cấu phanh............................................................................... 36
3.1.1. Cải tiến cơ cấu phanh guốc thành cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước... 36
3.1.2. Thiết kế cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh.....38
3.2. Cải tiến dẫn động phanh.......................................................................... 39
3.2.1. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh......................................... 39
3.2.2. Bộ trợ lực phanh khẩn cấp(BAS) và bộ điều hoà lực phanh bằng điện tử(EBD)....43
3.2.3. Bộ điều hoà lực phanh theo tải trọng............................................ 46
3.3. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy........................................................... 48
Chương 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN....................................... 50
4.1. Phương án tiến hành................................................................................ 50
4.1.1. Cảm biến tốc độ bánh xe............................................................... 51
4.1.2. Bộ chấp hành thuỷ lực.................................................................. 54
4.1.3. Bộ điều khiển điện tử ECU............................................................ 60
KẾT LUẬN.................................................................................................... 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................. 69
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong ngành kinh tế quốc dân, nó bảo đảm khả năng vận chuyển hàng hóa cũng như hành khách từ mọi nơi trên thế giới.
Ở Việt Nam, phương tiện ô tô đang phát triển ngày càng đa dạng, nhu cầu vận chuyển hàng hóa cũng như hành khách tăng theo sự phát triển của ngành kinh tế. Tuy nhiên, ngành công nghệ chế tạo ô tô thì chưa đáp ứng được các đòi hỏi của thị trường, do vậy công cuộc phát triển sản xuất ngành sản xuất ô tô đang là vấn đề được Đảng và Nhà nước quan tâm và tạo mọi điều kiện để phát triển.
Bên cạnh đó, công tác an toàn trong sử dụng ô tô đang là vấn đề quan trọng mà toàn xã hội nói chung và ngành xe trong quân đội nói riêng, đang đặc biệt quan tâm; là vấn đề đặt ra cho các nhà nghiên cứu chế tạo và khai thác sử dụng ô tô.
Từ vai trò quan trọng của hệ thống phanh, để khai thác tốt các trang thiết bị hiện có đồng thời đánh giá được thực trạng chất lượng của hệ thống phanh để có biện pháp sử dụng thích hợp trong điều kiện hiện nay, chúng ta cần nắm chắc kết cấu và phương pháp sử dụng sao cho đạt hiệu quả nhất.
Xe UAZ-31512 là xe chỉ huy được nhập vào Việt Nam trong những năm gần đây, nên việc khai thác xe còn nhiều hạn chế dẫn đến việc bảo quản sử dụng chưa cao.
Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Nghiên cứu lắp đặt hệ thống chống bó cứng bánh xe bằng hệ thống ABS” đặt ra là cần thiết và mang ý nghĩa thực tiễn cao.
Đề tài đi sâu vào giải quyết một số vấn đề cơ bản sau:
Chương 1 là tổng quan về hệ thống phanh xe chỉ huy trong chương này đồ án đã giới thiệu chức năng, tính năng chiến kỹ thuật và một số đặc điểm cơ bản của xe UAZ - 31512. Đánh giá động lực học được thể hiện ở chương 2. Để có thể đánh giá khả năng làm việc của hệ thống phanh nói chung và cơ cấu phanh nói riêng trong điều kiện hoạt động ở Việt Nam. Đồ án đi sâu vào đề xuất giải pháp cải tiến hệ thống phanh xe UAZ - 31512 được trình bày trong chương 3.
Chương 4. Trình bày phương án thiết kế.
Qua thời gian học tập, nghiên cứu với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: Tiến sĩ ..................... và các thầy trong khoa ôtô, tôi đã hoàn thành nội dung đồ án được giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của tôi sẽ không tránh khỏi những thiếu xót. Tôi rất mong sự góp ý của các thầy để đồ án tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cám ơn!
TP, Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20....
Học viên thực hiện
.................
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CHỈ HUY
1.1. Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động thủy lực
Hệ thống phanh là một tổ hợp các cơ cấu được liên kết với nhau để thực hiện quá trình phanh xe. Hiện nay, trên các ôtô hiện đại tồn tại 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 điều chỉnh 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.
- Nguồn năng lượng là tập hợp các thiết bị bảo đảm cung cấp năng lượng cho hệ thống phanh để phanh xe. Trong hệ thống phanh dẫn động thủy lực nguồn năng lượng là lực đạp phanh của người lái và có thể được kết hợp với lực tạo ra của các bộ trợ lực.
- Cơ cấu phanh dùng để trực tiếp tạo ra và thay đổi lực cản nhân tạo để phanh xe. Trên hệ thống phanh dẫn động thủy lực thường dùng cơ cấu phanh guốc và 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. Khái quát chung về xe UAZ-31512
Xe UAZ-31512 do nhà máy chế tạo ô tô ULANÔPXKI sản xuất từ năm 1995 và được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực quân sự với chức năng là xe chỉ huy và được nhập vào Việt Nam từ những năm gần đây. Hình dáng bên ngoài của xe UAZ-31512 được thể hiện ở hình 1.3.Vỏ xe có 4 cửa, được phủ bạt và thành sau có thể mở được. Xe hai cầu chủ động có công thức bánh xe là 4x4 nên có tính năng việt dã và thông qua cao.
Thông số chiến kỹ thuật xe UAZ- 31512 như bảng 1.1.
1.3. Giới thiệu về hệ thống phanh xe UAZ-31512
Trên xe UAZ-31512 được trang bị hai hệ thống phanh cơ bản bao gồm: Hệ thống phanh chân (phanh chính). Hệ thống phanh tay (phanh dừng).
Hệ thống phanh chính xe UAZ -31512 là hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực hai dòng độc lập có trợ lực chân không, cơ cấu phanh guốc chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau bố trí ở cầu sau và cơ cấu phanh guốc chốt tựa khác phía lực đẩy bằng nhau bố trí ở cầu trước.
1.3.1. Dẫn động điều khiển
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 1.5 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.
1.3.1.1. 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 1.6 thể hiện cấu tạo của bộ trợ lực chân không lắp trên xe chỉ huy UAZ – 31512
Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của lò xo tổng van, bàn đạp phanh trở về vị trí ban đầu, van chân không mở ra, các khoang thông với nhau và không thông với khí trời, lò xo (4) cùng với thanh nối (7) đẩy các màng pít tông về vị trí ban đầu.
1.3.1.2. 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.
Cấu tạo : Xi lanh phanh chính là xi lanh kép, tức là trong xi lanh phanh có hai pít tông, 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.
+ Pít tông: Mỗi buồng của xi lanh chính có một pít tông. Mỗi pít tông có một lò xo hồi vị riêng. Pít tông được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cố định gioăng làm kín, trên mỗi pít tông có khoan 8 lỗ và có khoang chứa dầu để bù dầu trong hành trình trả.
1.3.1.3. Cơ cấu truyền
Đối với xe chỉ huy UAZ – 31512 người ta sử dụng dẫn động phanh hai dòng (Hình 1.2 (b)): Có nghĩa là từ 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.
1.3.1.4. 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 các cơ cấu phanh các cầu. Trên hình 1.7 biểu diễn cấu tạo của bộ phận báo tín hiệu lắp trên xe chỉ huy UAZ – 31512 .
1.3.1.5. 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 1.9 biểu diễn cấu tạo xi lanh cầu trước, xi lanh cầu sau của xe.
1.3.2. Cơ cấu phanh
Trên hệ thống phanh xe UAZ - 31512 sử dụng cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh phanh sau và cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh phanh trước.
1.3.2.1. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên 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 nên tạo ra lực đẩy lên guốc bằng nhau.
1.3.2.2. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau
Trên hình 1.12 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo 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 pít tông xi lanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau. Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y1 gây ra ) cùng chiều với mô men của lực P1, còn mômen ma sát ở 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.
Cấu tạo của cơ cấu phanh của cầu sau xe UAZ – 31512 cũng có các phần tử tương tự như cơ cấu phanh cầu trước. Chỉ khác dùng 1 xi lanh cho cả hai guốc phanh có chốt tựa cùng một phía. Vì vậy, khi phanh cho hiệu quả phanh tiến và lùi là như nhau.
CHƯƠNG 2
ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH XE
2.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe
2.1.1. 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.
+ Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe đi qua trục bánh xe. Sự chuyển dời tâm áp lực được kể đến qua mômen cản lăn.
Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 2.1
Ta 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, bánh xe cầu sau của ôtô.
+ PW :là lực cản không khí.
2.1.2. Phương trình động lực học khi phanh
Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 2.1 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có:
Pj - PP - Pf - PW = 0 (2.1)
Nếu điều kiện (2.4) 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 đạt đến sự phân bố lực phanh lý tưởng.
2.1.3. Động lực học quá trình phanh xe
Trên hình 2.4 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
+ 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 < M 1, tức là cầu trước chưa sử dụng hết khả năng bám.
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 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 < M 1, tức là cầu trước chưa sử dụng hết khả năng bám.
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.
2.2. 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 tính toán động lực học cũng như chỉ tiêu về hiệu quả để làm cơ sở đánh giá.
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.
2.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám
Từ công thức trên ta vẽ đồ thị mô men phanh theo bán ở chế độ toàn tải. Trên hình 2.6 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 MjS=2290,83 Nm, Nếu mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu sau mà lớn hơn giá trị này bánh sau sẽ bị khóa cứng và xảy ra hiện tượng trượt ngang.
2.2.2. 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 .
2.2.2.1. Giả thiết
Thực tế áp suất trên má phanh là không đều nhau, cho nên ở các điểm 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).
2.2.2.2. 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).
2.2.2.3. Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau
Trên sơ đồ hình (2.8) vì P = P1 = P2
2.2.2.4. Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên guốc bằng nhau
- P1, P2 Lực dẩy 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 (2.14), (2.15).
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.
Từ những phân tích kết cấu ở chương 1, Hệ thống phanh xe UAZ – 31512 mặc dầu đã có nhiều ưu điểm hơn so với hệ thống phanh 1 dòng. Tuy nhiên so với những hệ thống phanh ngày nay còn mang nhiều nhược điểm. Đặc biệt những nghiên cứu, tính toán ở chương 2 cho thấy với hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực 2 dòng trang bị trên xe khi phanh sẽ không tận dụng được trọng lượng bám giữa các cầu vì có sự phân bố lại trọng tâm xe trong quá trình phanh.
CHƯƠNG 3
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẢI TIẾN HỆ THỐNG PHANH XE UAZ - 31512
3.1. Cải tiến cơ cấu phanh
3.1.1. Cải tiến cơ cấu phanh guốc thành cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước
Trong các giải pháp về cơ cấu phanh thay cơ cấu phanh guốc bằng cơ cấu phanh đĩa là xu thế phổ biến, hình 3.1 miêu tả cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh đĩa.
Đặc điểm cấu tạo:
Đĩa phanh : Được chế tạo từ gang xám, bề mặt làm việc mài phẳng trên đĩa phanh có các rãnh xuyên tâm để tạo thành bề mặt có các lỗ thoát nhiệt và được đặt sát ổ bi may ơ.
Tấm ma sát : Có dạng phẳng được chế tạo từ tấm ma sát. Tấm ma sát được lắp hai bên má phanh nhờ giá có rãnh hướng tâm và định vị bằng các mãnh hãm.
3.1.2. 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 bình thường của hệ thống phanh. Hình 3.2 thể hiện một số kiểu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh.
Sơ đồ hình 3.2a đưa ra kết cấu điều chỉnh tự động khe hở bằng cơ khí, các tai 2 và 3 được bắt với các guốc phanh, ống chụp 1 ôm lấy ống ren 4. Khi khe hở bị tăng lên do bị mòn thì ống chụp 1 sẽ chuyển dịch tiếp vào các rãnh ren làm khe hở giảm đi. Sơ đồ hình 3.2b đưa ra kết cấu điều chỉnh tự động vô cấp khe hở giữa má phanh và tang phanh. Chốt 4 có đường kính d1 tỳ vào mâm phanh 1 qua bạc 6 có đường kính trong là d2 và cùng xuyên qua lỗ trên gân của guốc phanh. Các đệm ma sát 5 được đặt ở hai phía và được ép chặt vào gân nhờ lò xo tấm 4.
3.2. Cải tiến dẫn động phanh
3.2.1. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh
Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh được biểu diễn trên hình 3.3.
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, ta có mối quan hệ sau:
PPmax = G.j (3.1)
Hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) điều khiển áp suất dầu tác dụng lên các xilanh bánh xe để ngăn cho nó không bị bó cứng trên đường trơn hay khi phanh gấp. Nhiệm vụ cơ bản của ABS là giữ cho bánh xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị l0, do đó đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất đồng thời đảm bảo tính ổn định hướng và tính dẫn hướng tốt khi phanh, nghĩa là đảm bảo chất lượng phanh tốt nhất.
3.2.2. Bộ trợ lực phanh khẩn cấp(BAS) và bộ điều hoà lực phanh bằng điên 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, ...
Sơ đồ hoạt động của bộ chấp hành thủy lực như hình 3.8, cũng tương tự như một bộ chấp hành thông thường loại van điện từ hai vị trí, gồm: 4 van giữ áp (5,6,7,8), 4 van giảm áp (9,10,11,12), các bơm dầu, bình tích áp. Ngoài ra còn có thêm 2 van cắt xy lanh chính (1,4) và hai van hút dầu (2,3) sử dụng trong trợ lực phanh khẩn cấp.
3.2.3. Bộ điều hoà lực phanh theo tải trọng
Các van điều hòa như đã giới thiệu ở phần trước chỉ có khả năng điều chỉnh áp suất dầu ở các cơ cấu phanh sau theo áp suất sau xylanh 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 xylanh chính và theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên các bánh xe.
3.3. Các giải pháp nâng cao độ tin cậy
Để nâng cao độ tin cậy làm việc của hệ thống phanh thuỷ lực, đa số các xe hiện nay sử dụng dẫn động phanh hai dòng. Đối với dẫn động phanh một dòng như trên xe UAZ- 469, khi có sự cố về đường ống dẫn khí ở bất kỳ vị trí nào thì dầu thuỷ lực sẽ bị thoát ra ngoài.
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 5: bố trí mỗi dòng dẫn động cho cả bốn bánh xe cầu trước và cầu sau (sơ đồ HH).
Phương án 1 và 2 được dùng cho các xe con thông thường vì kết cấu đơn giản và giá thành rẻ. Phương án 2 sẽ gây nên chênh lệch lực phanh ở các bánh xe của một dòng khi dòng kia bị hỏng, khiến ôtô có thể bị quay trong mặt phẳng ngang. Các phương án 3, 4 và 5 được dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin cậy và về chất lượng phanh. Khi xảy ra hư hỏng một dòng thì hiệu quả phanh giảm không nhiều, đảm bảo được an toàn chuyển động.
CHƯƠNG 4
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CẢI TIẾN
4.1. Phương án tiến hành
Một hệ thống ABS gồm 3 khối cơ bản : khối tín hiệu đầu vào, khối xử lý, khối đầu ra. Hình 4.1 thể hiện sơ đồ khối các cụm chức năng của hệ thống.
Để làm cơ sở đưa ra phương án cải tiến hình 4.2 miêu tả các bộ phận và sơ đồ điều khiển của hệ thống ABS
Khi tiến hành cải tiến, trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết điều khiển chống bó cứng, thực tế hệ thống phanh xe UAZ – 31512 đề ra phương án :
- Giử nguyên cụm bầu trợ lực và Xilanh chính, toàn bộ cơ cấu phanh và xi lanh công tác của hệ thống phanh xe UAZ – 31512 .
- Các đường ống dẫn dầu có thể mua với biên dạng và kích thước sao cho phù hợp với bố trí của hệ thống cải tiến.
4.1.1. Cảm biến tốc độ bánh xe
4.1.1.1. Nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ lắp trên xe ô tô
Cảm biến tốc độ bánh xe dùng để đo vận tốc góc của bánh xe và gửi về ECU dưới dạng tín hiệu điện.
4.1.1.2. Cải tiến thiết kế lắp đặt cảm biến tốc độ lên xe
Từ những phân tích trên ta có thể chọn loại cảm biến điện từ cho phương án cải tiến.
Đầu của cảm biến sẽ lắp tỳ lên một vành răng, do đó trên bán trục cầu trước, cũng như cầu sau khi do tính toán khoảng cách hợp lý tiến hành đắp phôi và gia công biên dạng răng trên máy phay. Vị trí và phương pháp lắp đặt được miêu tả như trên hình 4.5, 4.6.
4.1.2. Bộ chấp hành thuỷ lực
4.1.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Bộ chấp hành thuỷ lực loại van điện 3 vị trí hình 4.7 có chức năng cung cấp một áp suất dầu tối ưu đến các xy lanh phanh bánh xe theo sự điều khiển của ABS-ECU, tránh hiện tượng bánh xe bị bó cứng khi phanh.
4.1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ hình 4.7 thể hiện sơ đồ hoạt động của một bộ chấp hành thuỷ lực loại 4 van điện từ 3 vị trí. Hai van điện điều khiển độc lập hai bánh trước, trong khi hai van còn lại điều khiển đồng thời hai bánh sau, vì vậy hệ thống này gọi là ABS 3 kênh. Hoạt động ở 4 trạng thái
4.1.3. Bộ điều khiển điện tử ECU
4.1.3.1. Cấu tạo chức năng bộ điều khiển điện tử
Chức năng của hộp điều khiển ABS - ECU:
- Nhận biết thống tin về tốc độ các bánh xe, từ đó tính toán ra tốc độ bánh xe và sự tăng giảm tốc của nó, xác định tốc độ xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe.
- Cung cấp tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành thuỷ lực.
4.1.3.2. Nguyên lý điều khiển bộ ABS-ECU
Khi phanh chậm, sự giảm tốc của xe thay đổi chậm và nhỏ thì hoạt động của hệ thống phanh là bình thường, hệ thống ABS không can thiệp. Khi phanh gấp hay phanh trên đường trơn, gia tốc chậm dần của bánh xe tăng nhanh, có hiện tượng bị hãm cứng ở các bánh xe, thì ABS sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển giảm áp suất phanh để chống lại sự hãm cứng các bánh xe.
4.1.3.3. Lựa chọn bộ điều khiển và lắp đặt lên xe
Lựa chọn ECU của Toyota Fortuner 2009 vì các thông số gần giống xe uaz 31512. Trong quá trình cải tiến thiết kế khâu khó nhất chính là phải chế tạo bộ biều khiển ABS – ECU. Trên thực tế bộ này là một ECU mang tính chất bản quyền của nhà sản xuất, được chế tạo lắp đặt liền cụm với bộ điều khiển thuỷ thuỷ lực được miêu tả như trên hình 4.18.
KẾT LUẬN
Qua thời gian học tập và nghiên cứu, bằng những kiến thức đã được học, được tích luỹ ở nhà trường, với sự nổ lực của bản thân trong việc sưu tầm, thu thập tài liệu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong khoa Ôtô đặc biệt là thầy giáo: Tiến sĩ…………….. trực tiếp hướng dẫn tôi làm đồ án tốt nghiệp, nay tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những nội dung sau:
1. Đã nghiên cứu về 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 xe UAZ- 31512 cụ thể. Thiết kế được mô hình mô phỏng hoạt động bộ ABS - ECU.
Tuy nhiên, do thời gian và trình độ năng lực có hạn nên đề tài còn một số hạn chế sau đây:
1. 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.
2. ECU mới được thiết kế ở dạng điều khiển cơ bản, chưa đầy đủ các tính năng như một ECU thực.
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:
1. Thiết kế hoàn thiện bộ điều khiển chống bó cứng ABS - ECU.
2. Nghiên cứu và có những tính toán cụ thể cho phương án cải tiến hệ thống phanh xe chỉ huy theo hướng trang bị bộ ABS.
3. Thử nghiệm
Sau cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo: Tiến sĩ…………….. đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án; cảm ơn các thầy trong khoa ô tô đã giúp đỡ rất nhiều để tôi có thể hoàn thành đồ án đúng thời gian và bảo đảm chất lượng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Hữu Cẩn. Phanh ô tô. Cơ sở khoa học và thành tựu mới. NXB Khoa học và Kỹ thuật. Hà Nội 2004.
Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo (tập 1, 2, 3). Nxb Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1968.
3. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam, Thí nghiệm ôtô, NXB KH&KT 2004.
4. Nguyễn Hữu Cẩn và các tác giả, Lý thuyết ô tô máy kéo.
5. Vũ Đức Lập, Động lực học phanh ôtô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội 2008.
6. Vũ Đức Lập, Ứng dụng máy tính trong tính toán xe quân sự, Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội 2001,
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"