MỤC LỤC
MỤC LỤC.................................................................................................... 1
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................. 2
GIỚI THIỆU CHUNG.................................................................................................3
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................................... 9
1.3. Một số cơ cấu phanh............................................................................ 9
1.3.1. Cơ cấu phanh guốc..................................................................... 10
1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa....................................................................... 11
1.4. Hướng giải pháp nâng cao hiệu quả phanh ô tô.............................. 12
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH VÀ KẾT CẤU NÂNG CAO HIỆU QUẢ PHANH Ô TÔ...... 14
2.1 Phân tích hệ thống phanh................................................................... 14
2.1.1. Phân tích kết cấu dẫn động điều khiển hệ thống phanh.............. 16
2.1.2. Đặc điểm kết cấu cơ cấu phanh.................................................. 24
2.2. Phân tích kết cấu nâng cao hiệu quả phanh..................................... 29
2.2.1. Kết cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh............................. 29
2.2.2. Kết cấu bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh......................... 32
2.2.3. Kết cấu bộ điều hòa lực phanh................................................... 37
2.3. Nghiên cứu bố trí bộ điều hòa lực phanh trên xe UAZ - 31512....... 42
2.3.1. Vị trí lắp đặt............................................................................... 43
2.3.2. Nguyên lý làm việc của bộ điều hòa lực phanh........................... 43
2.3.3. Van an toàn................................................................................ 45
Chương 3: ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ.................. 47
3.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe........................ 47
3.1.1. Các giả thiết và sơ đồ tính toán động lực học quá trình phanh xe … 47
3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh......................................... 48
3.1.3. Động lực học quá trình phanh xe............................................... 49
3.1.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh......................................... 55
3.2. Xây dựng đặc tính sử dụng trọng lượng bám phanh xe UAZ 31512 64
3.2.1. Mô men phanh theo điều kiện bám............................................ 66
3.2.2. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra.................................... 67
CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH 71
4.1. Những chú ý trong khai thác, sử dụng hệ thống phanh ô tô............ 71
4.1.1. Khi kiểm tra hệ thống phanh ô tô............................................... 71
4.1.2. Khi khai thác sử dụng................................................................. 72
4.2. Nội dung chính bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh ô tô............... 73
4.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên........................................................... 73
4.2.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 1.......................................................... 74
4.2.3. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 2.......................................................... 74
4.3. Kỹ thuật bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô......................................... 75
4.3.1. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh...... 75
4.3.2. Kiểm tra và điều chỉnh khe hở má phanh – tang phanh............. 77
4.3.3. Xả khí trong hệ thống dẫn động phanh...................................... 78
4.3.4. Xúc rửa hệ thống phanh dẫn động thủy lực................................ 79
4.3.5. Kiểm tra độ kín khít của hệ thống.............................................. 80
4.4. Yêu cầu kỹ thuật sau khi bảo dưỡng................................................. 81
4.4.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống phanh chính......................... 81
4.4.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống phanh tay............................. 81
4.5. Những hư hỏng thông thường, nguyên nhân và biện pháp khắc phục của hệ thống phanh........... 81
KẾT LUẬN ............................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 87
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.
Trong quân đội hiện nay đang có xu hướng trang bị những xe chỉ huy đời mới tiết kiệm nhiên liệu và tương đối an toàn khi tham gia giao thông. Tuy nhiên, khi có tình huống khẩn cấp xảy ra, việc cơ động trên nhiều địa hình phức tạp khó khăn lại là điểm yếu của loại xe mới này. Khi đó vẫn cần tới sự hoạt động của các loại xe chỉ huy như : UAZ - 469, UAZ - 31512...
Để đảm bảo cho xe chỉ huy hoạt động tốt, an toàn trong mọi điều kiện, và trong mọi tình huống, việc nghiên cứu giải pháp cải tiến hệ thống phanh và một yêu cầu cấp thiết. Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất của ô tô, nó đảm bảo cho ô tô 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 hoá trong quá trình xe vận hành.
Quá trình phanh xe được đánh giá qua các chỉ tiêu như : Lực phanh ở các bánh xe (Pp); gia tốc chậm dần của xe khi phanh (JP); thời gian phanh (tp); quãng đường phanh (Sp)...
Tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của xe và sự ảnh hưởng của môi trường, đường sá, con người, xe mà các chỉ tiêu kể trên sẽ thay đổi từ đó tác động tới hiệu quả phanh xe. Sự thay đổi các chỉ tiêu lại tác động qua lại lẫn nhau và tiếp tục gây ra các sự thay đổi tiếp sau đó.
Tuy nhiên 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.
Được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo: ThS …………. và sự nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành đúng tiến độ của đồ án. Tuy nhiên do trình độ có hạn trong khi khối lượng công việc tương đối nhiều nên đồ án không tránh khỏi có những thiếu sót. Vì vậy tôi mong được sự góp ý của các thầy để đồ án được hoàn thiện hơn.
TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
…………………..
GIỚI THIỆU CHUNG
* Giới thiệu chung về xe UAZ – 31512
Xe chỉ huy UAZ - 31512 do nhà máy Ô tô Ulianốp của Nga sản xuất là loại xe hai trục, có tính năng cơ động cao, công thức bánh xe 4x4, sử dụng chuyên dùng để vận chuyển người và hàng hoá trên các loại đường sá trong điều kiện nhiệt độ môi trường xung quanh (-) 45 đến 400 C.
Trên hình 1.1 là hình dạng và kích thước ngoài của xe.
Bảng thông số kỹ thuật xe UAZ-31512 như bảng 1.1.
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.
1.2. Một số dẫn động điều khiển hệ thống phanh
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).
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 1.4.
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 1.5.
1.3. Một số 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.
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 1.6a).
- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và chuyển dịch của các guốc như nhau (hình 1.6b). Đối với hai loại cơ cấu phanh này thường đi kèm dẫn động điều khiển phanh bằng thủy lực.
- Sơ đồ cấu tạo các cơ cấu phanh guốc chủ yếu được thể hiện trên hình 1.6.
1.3.2. Cơ cấu phanh đĩa
Sơ đồ cầu tạo cơ cấu phanh đĩa được thể hiện trên hình 1.7.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
Trong quá trình làm việc thì các tấm ma sát và tang phanh bị mòn làm tăng khe hở giữa m¸ phanh vµ tang phanh. Khe hë nµy t¨ng lªn sÏ lµm t¨ng hµnh tr×nh cña c¸c phÇn tö chÊp hµnh cña dÉn ®éng phanh, qua ®ã 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.
2.2.2. Kết cấu bé chèng h·m cøng b¸nh xe khi phanh (ABS)
Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh được thể hiện trên hình 2.12.
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:
PPmax = G.j (2.1)
Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh có bộ ABS được thể hiện trên hình 2.14
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, thực hiện được yờu cầu này sẽ nõng cao chất lượng phanh.
- Khi ett>eyc cầu sau có thể bị bó cứng và dễ dàng trượt ngang.
- Khi ettyc hiệu quả phanh không cao, cầu trước không tận dụng hết lực phanh.
Trên hình 2.15.1, lực phanh khi đó sẽ tăng theo đường thẳng (F1tt và F2tt). Từ đó nhận thấy: tại gia tốc phanh đạt 6m/s2, hiệu quả tận dụng trọng lượng bám cao nhất và hiệu quả phanh cao.
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 h́nh 2.16.
* Cấu tạo:
Bộ điều hòa gồm vỏ van 1, trong vỏ van có piston van 2. Piston có lỗ dầu thông qua, một đầu piston có mặt vát tạo nên miệng van, phía ngoài piston có lò xo điều hòa 5, lò xo có xu hướng đẩy pisston về bên trái để mở van.
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.
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 « t«. 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.
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.
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.
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.
+ 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.
Khi phanh các lực tác dụng lên ô tô gồm có:
+ PP1, PP2 là lực phanh
+ Pj là lực quán tính
+ G là trọng lượng toàn bộ của ôtô
+ Rk1 và Rk2 là các phản lực pháp tuyến của đường
+ Mf1, Mf2 là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, bánh xe cầu sau của ôtô.
+ PW là lực cản không khí.
3.1.2. Phương trình động lực học khi phanh
Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 3.1 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có:
Pj - PP - Pf - PW = 0 (3.1)
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
Dựa vào biểu thức (3.6) ta có thể biểu thị mối quan hệ giữa MP1, MP2, 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 .
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 .
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.
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:
Pj = Pp +Pf + Pw + P Pi (3.13)
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, JPmax sẽ tăng.
JPmax 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: .
3.1.4.3. Quóng 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.
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.
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:
tP = t1 + t2 + t3 + t4 (3.24)
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:
SP = S1 + S2 + S3 + S4 (3.25)
Trong đó :
S1 + S2 = v2.(t1 + t2) (3.26)
3.1.4.4. Lực phanh và lực phanh riêng
Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh. Chỉ tiêu này chỉ được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh ôtô trên bệ
thử.
Lực phanh riêng cực đại có giá trị bằng hệ số bám. Như vậy, về mặt lý thuyết, lực phanh riêng cực đại có thể đạt được giá trị 75 80% trên mặt đường nhựa khô nằm ngang. Nhưng trong thực tế, giá trị đạt được chỉ trong khoảng 45 65%.
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: SP hoặc JPmax, hệ số bám không nhỏ hơn 0,6. Vận tốc bắt đầu phanh là 30[Km/h] (8,33[m/s]).
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.
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). Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cầu tính theo (3.6) thay j = JP/g.
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 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 3.10.
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 3.11.
- P1, P2 Lực đẩy tác dụng lên các guốc phanh.
- X1, X2 Phản lực tiếp tuyến.
- Rx1, Rx2, Ry1, Ry2: Là các phản lực do chốt tựa tác dụng lên guốc phanh.
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.
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.
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.
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.
- Bảo dưỡng thường xuyên.
- Bảo dưỡng định kỳ cấp 1.
- Bảo dưỡng định kỳ cấp 2.
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.
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.
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.
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.
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.
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: ThS ………….. cùng các thầy giáo trong bộ môn khai thác, 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 đã đề xuất được một số phương án cải tiến mang tính 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:
1. Thiết kế hoàn thiện bộ điều hòa lực phanh tương ứng với các thông số kỹ thuật của xe UAZ-31512.
2. Thử nghiệm.
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"