MỤC LỤC

MỤC LỤC…i

LỜI MỞ ĐẦU.. i

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG TIỆN VẬN CHUYỂN HÀNG HÓA VÀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE.. 2

1.1. Tầm quan trọng của xe vận chuyển trong nhà xưởng, công trường. 2

1.2. Một số loại xe vận chuyển trong nhà xưởng, công trường. 3

1.2.1. Một số loại xe dùng sức người để vận hành. 3

1.2.2. Một số loại xe cải tiến dùng động cơ để vận hành. 4

1.2.3. Một số loại xe vận chuyển được hợp pháp hóa. 7

1.3. Giới thiệu về ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng. 9

1.3.1. Lý do chọn ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng. 10

1.3.2. Nội dung thiết kế. 13

1.4. Công dụng, yêu cầu và phân loại của hệ thống phanh. 14

1.4.1. Công dụng. 14

1.4.2. Yêu cầu. 14

1.4.3. Phân loại 15

1.5. TCVN về phanh. 32

1.6. Chọn cơ cấu phanh. 33

1.7. Lựa chọn phương án thiết kế. 33

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE.. 35

2.1. Một số thông tin chi tiết của xe điện ba cầu đa năng. 35

2.2. Các điều kiện bền của phanh đối với ô tô hiện này. 35

2.3. Các thông số cơ bản của xe. 35

2.3.1. Thông số của xe ô tô điện ba cầu đa năng. 35

2.3.2. Xác định trọng tâm xe. 36

2.4. Xác định mômen cần sinh ra trên cơ cấu phanh. 40

2.4.1. Xác định momen phanh cần thiết tại mỗi bánh xe. 40

2.5. Tính toán cơ cấu phanh đĩa. 42

2.5.1. Xác định kích thước của đĩa phanh và má phanh. 42

2.5.2. tính đường kính xy lanh công tác. 43

2.5.3. Tính toán kiểm tra công ma sát riêng. 44

2.5.4. Áp suất lên bề mặt má phanh. 45

2.5.5. Thời hạn làm việc của má phanh. 46

2.5.6. Tính toán nhiệt thoát ra trong quá trình phanh. 46

2.6. Tính toán thiết kế dẫn động phanh. 48

2.6.1.Đường kính xy lanh chính và xy lanh công tác. 48

2.6.2. Hành trình piston của các xy lanh làm việc ở cơ cấu phanh trước. 49

2.6.3. Tính bền đường ống dẫn động phanh. 50

2.6.4. Tính bền chốt phanh. 51

2.7. Tính toán cơ cấu phanh tang trống (phanh tay) 51

2.7.1. Xác định momen do cơ cấu phanh sinh ra. 51

2.7.2. Tính toán bề rộng má phanh. 57

2.7.3. Tính bền trống phanh. 58

CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÔ HÌNH.. 60

3.1. Các dụng cụ cần thiết 60

3.1.1. Dụng cụ tháo lắp. 60

3.1.2. Dụng cụ cấu thành xe. 62

3.1.3. Dụng cụ bảo hộ. 66

3.2. Các bước tiến hành. 67

3.3. Chi phí chế tạo hệ thống phanh. 70

CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH.. 71

4.1. Khi nào cần bảo dưỡng phanh ô tô. 71

4.1.1. Quan sát trong khi lái xe. 71

4.1.2. Quan sát khi không lái xe. 71

4.2. Các hư hỏng thường gặp đối với hệ thống phanh. 72

KẾT LUẬN.. 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 77

LỜI MỞ ĐẦU

Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển cực kỳ mạnh mẽ. Kiến thức trong lĩnh vực ô tô là vô cùng đa dạng và phong phú, mỗi lĩnh vực đều phục vụ cho nhu cầu của làm việc, sinh hoạt trong cuộc sống của mỗi người. Do đó, việc trau dồi, bổ sung kiến thức cả về lý thuyết lẫn thực tiễn rất cần cho chúng em, những sinh viên chuẩn bị tốt nghiệp ra trường. Việc thực hiện một đồ án tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên chúng em trang bị thêm những kỹ năng lý thuyết và thực hành từ đó có thể làm việc tốt nhất khi ra môi trường thực tế bên ngoài.

Trải qua thời gian học tập tại mái trường Đại học Thủy Lợi, với những kiến thức đã được trang bị từ các bậc thầy cô đáng kính, em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng”.

Với sự nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn: ThS………....…., cùng các thầy cô giáo trong khoa cơ khí và các bạn trong nhóm đồ án, em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ được giao. Tuy nhiên, do kiến thức thực tế còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót. Sản phẩm tuy chưa được tốt về mặt thẩm mỹ, chi phí làm ra sản phẩm chưa đáp ứng tốt yếu tố kinh tế nhưng đó cũng là công sức giữa thầy và trò cùng nhau hoàn thiện, giúp cho em hiểu để làm ra được một sản phẩm chỉn chu cần phải trải qua nhiều lần nghiên cứu, thử nghiệm nữa thì sản phẩm mới đảm bảo được tốt nhất về kỹ thuật cũng như kinh tế. Việc thực hiện đồ án này đã giúp em có thêm nhiều kiến thức thực tế, đây chính là hành trang để em dễ dàng hơn trong công việc sau này.

        Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn: ThS…....………., trong thời gian vừa qua đã không ngại về thời gian và công sức đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em rất nhiều để hoàn thành đồ án này. Đồng thời em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa và trong bộ môn kỹ thuật ô tô trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình dạy dỗ em trong những năm học vừa qua đã giúp em có những kiến thức cơ sở để làm đồ án này.

                                                             Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                             Sinh viên thực hiện đề tài

                                                            …………………

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG TIỆN VẬN CHUYỂN HÀNG HÓA VÀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

1.1. Tầm quan trọng của xe vận chuyển trong nhà xưởng, công trường

Giao thông vận tải là một ngành dịch vụ, tham gia vào việc cung ứng vật tư kỹ thuật, nguyên liệu, năng lượng cho các cơ sở sản xuất và đưa sản phẩm đến thị trường tiêu thụ, giúp cho các quá trình sản xuất xã hội diễn ra liên tục và bình thường.

1.2. Một số loại xe vận chuyển trong nhà xưởng, công trường

1.2.1. Một số loại xe dùng sức người để vận hành

Xe rùa hay xe cút kít là một chiếc xe thô sơ có kích thước nhỏ, chỉ có 1 bánh, để vận chuyển bằng tay đẩy và thường sử dụng trong xây dựng để chuyên di chuyển, thồ, chở những vật liệu xây dựng như vôi, vữa, gạch, đá...

1.2.2. Một số loại xe cải tiến dùng động cơ để vận hành

Xe ba bánh là dòng xe cải tiến dùng động cơ của xe máy để di chuyển. Từ xe máy được người thợ sửa chữa máy chế tạo thêm phần thùng xe đằng sau để chở hàng hóa.

Công nông đầu dọc là loại xe tự chế từ máy móc sản xuất nông nghiệp. Từ máy kéo được người thợ sửa chữa máy chế tạo thêm phần thùng xe. Máy móc của xe đầu dọc rất đơn giản. Phần động cơ dùng để biến nhiệt năng của nhiên liệu cháy trong buồng đốt tạo thành công năng cho phần truyền lực của máy kéo.

1.2.3. Một số loại xe vận chuyển được hợp pháp hóa

Xe tải hạng nhẹ là những loại xe cỡ nhỏ hoặc vừa. Thông thường xe tải chở hàng loại này sẽ thuộc dạng bán tải, xe tải thùng kín, xe mui bạc, xe minivan, xe van lớn, xe SUV, xe luton van body (thùng chở hàng kéo dài lên cabin),...Xe chuyên dùng để phục vụ chuyển nhà, làm taxi tải chở hàng hóa, thực phẩm, đồ may mặc, nội thất,...

Xe tải hạng nặng là xe chịu được tải trọng rất lớn. Tại những quốc gia có hệ thống hạ tầng giao thông tốt thì trọng tải tối đa có thể lên đến 40 tấn. Xe này chủ yếu dùng cho vận tải đường dài, xe có rơ móc để chở các container lớn ở cảng biển...

1.3. Giới thiệu về ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng

1.3.1. Lý do chọn ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng

Khắc phục những nhược điểm của các xe vận chuyển khác như:

- Ô nhiễm môi trường: nhiên liệu hóa thạch như dầu, than, khí tự nhiên khi đốt cháy sẽ thải ra CO2, ôxít sunphua (SOx), ôxít nitơ (NO2), methane (CH4),… 

- Giảm thiểu tối đa thời gian, sức lao động của con người, tăng năng suất lao động: Trong nhiều công trường hiện nay, người ta vẫn sử dụng nhiều những chiếc xe rùa, xe cút kít hay xe kéo làm phương pháp vận chuyển vật liệu. 

- Kết cấu không quá phức tạp dẫn đến tiết kiệm được các chi phí:

Ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng vẫn có những hệ thống căn bản như trên ô tô sử dụng động cơ đốt trong như phanh, treo, lái, chiếu sáng tín hiệu, nâng hạ thùng hàng nhưng hệ thống truyền động được lược bỏ đi khá nhiều.

1.3.2. Nội dung thiết kế

Trong giới hạn đề tài, em chọn thiết kế “Hệ thống phanh cho ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng”. Cụ thể là:

+ Tìm hiểu các thiết bị trong hệ thống phanh

+ Tìm hiểu nguyên lý và thiết kế các hệ dẫn động phanh

+ Tính toán, lựa chọn hệ thống phanh trên xe

+ Lắp đặt mô hình thực tế

+ Chẩn đoán các dạng hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục.

1.4. Công dụng, yêu cầu và phân loại của hệ thống phanh

1.4.1. Công dụng

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động tới bánh xe hoặc dừng hẳn ô tô ở một vị trí muốn dừng hoặc đến một tốc độ nào đó.

Ngoài ra, hệ thống phanh còn để giữ ô tô đứng hoặc dừng xe tại chỗ trên các dốc nghiêng hay mặt đường ngang.

1.4.2. Yêu cầu

Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống an toàn của xe nên để đảm nhận được vai trò này khi thiết kế cũng như khi làm việc hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm: Trong trường hợp nguy hiểm  phanh đột ngột yêu cầu hệ thống phanh phải có hiệu quả cao, vì lúc này giảm tốc độ xe là yêu cầu quan trọng nhất. 

- Không có hiện tượng khoá cứng hay trượt các bánh xe khi phanh vì: Các bánh xe nếu các bánh trước bị trượt sẽ làm cho ôtô bị trượt ngang còn các bánh xe sau bị trượt có thể làm cho ôtô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra khi các bánh xe bị trượt còn gây ra mòn lốp, giảm hiệu quả phanh.

1.4.3. Phân loại

Hệ thống phanh được phân loại như sau:

Theo đặc điểm điều khiển:

+ Phanh chính (phanh chân): Là một hệ thống hoàn chỉnh, độc lập với phanh khác, có nhiệm vụ giảm tốc hoặc dừng hẳn khi cần thiết. Hệ thống phanh được điều khiển bằng chân và thường được dẫn động bằng thủy lực hoặc khí nén.

+ Phanh phụ (phanh tay): Dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.

a. Cơ cấu phanh tang trống:

- Ưu điểm:

+ Chi phí lắp đặt, sửa chữa thấp hơn so với phanh đĩa.

+ Bề mặt của má phanh được làm bằng vật liệu ổn định, chống mòn, cho độ bền cao, không gây mất an toàn cho người lái.

+ Độ chịu nhiệt cao thích hợp khi di chuyển trong các điều kiện khắc nghiệt, nhiệt độ cao.

- Nhược điểm: 

+ Dễ bị mài mòn tự nhiên, phanh kêu, giảm hiệu khi cần phanh gấp

+ Hiệu quả phanh thấp hơn so với phanh đĩa.

+ Thiết kế bao kín nên làm mát kém hơn phanh đĩa nên sử dụng trong thời gian dài gây giảm khả năng phanh do sự giãn nở nhiệt của các thành phần trong cơ cấu phanh dẫn điến tình trạng quá tải quá nhiệt, trong trường hợp má phanh quá nóng có thể bị chai hoặc cháy khiến cả hệ thống phanh mất tác dụng.

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:

+ Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)

+ Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)

+ Guốc phanh đặt bơi (c)

+ Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)

Các chi tiết cơ bản trên phanh tang trống:

Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn và thường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô. Một số chi tiết quan trọng trong cơ cấu phanh tang trống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cùng với các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống.

+ Tang trống liên kết trên moay ơ nhờ các bu lông ghép chắc hoặc vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe.

b. Cơ cấu phanh đĩa:

Ưu điểm: Cơ cấu phanh đĩa được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể ở cả cầu trước và sau, do đó có những ưu điểm chính sau đây:

+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khị hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.

+ Bề mặt của phanh đĩa tiếp xúc trực tiếp với không khí nên cho khả năng tản nhiệt tốt hơn và kéo dài hiệu quả phanh, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn hơn phanh tang trống.

Nhược điểm:

+ Bụi bẩn và nước dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào chỗ bùn lầy và làm giảm má sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến làm giảm hiệu quả phanh.

+ Do sự ma sát lớn giữa má phanh và đĩa phanh tạo ra tiếng ồn lớn, không chịu được ma sát và nhiệt độ cao.

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:

+ Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe.

+ Giá đỡ xy lanh, đồng thời là xy lanh điều khiển, trên đó bố trí các đường dẫn dầu áp suất cao và cả ốc xả khí, bên trong xy lanh còn có các pitton, cúp pen, vòng chắn bụi.

Cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh:

+ Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh thường sử dụng sự biến dạng vành khăn làm kín dầu (cúp pen).

c. Cơ cấu phanh dừng:

Phanh dừng (phanh tay) trên ô tô được sử dụng để:

+ Đỗ xe trên các bề mặt đường, kể cả đường bằng hay đường dốc.

+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị sự cố.

Hệ thống phanh trên ô tô tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự phòng, hai hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt. Yêu cầu này đảm bảo ô tô có thể dừng xe kể cả khi phanh chính bị sự cố. Với nhiệm vụ dừng xe trên dốc, phanh tay được chế tạo với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18% (180 ÷ 200). Phanh tay được tập hợp bởi hai bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợi xung quanh người lái.

d. Dẫn động thủy lực:

Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh qua chất lỏng theo các đường ống.

- Nguyên lý làm việc của hệ thống: khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1 qua hệ thống đòn sẽ đẩy piston nằm trong xilanh 2, do đó dầu bị ép và sinh ra áp suất cao trong xilanh 2 và trong đường ống dẫn 3. Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng lên bề mặt của hai piston ở xilanh 4. Hai piston này thắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vào trống 7 và tiến hành phanh ô tô vì trống phanh 7 được gắn liền với moay ơ bánh xe. Khi nhả bàn đạp nghĩa là lúc ngừng phanh, lò xo 6 sẽ kéo hai má phanh 5 về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo 6 các piston trong xilanh làm việc 4 sẽ ép dầu trở lại xilanh chính 2.

f. Dẫn động thủy khí:

Hệ thống phanh thủy khí gồm máy nén khí 1 dẫn động bằng động cơ ô tô, bình lọc 2, bình chứa khí nén 3, xilanh lực, van và xilanh phanh chính 4 (3 bộ phận này kết hợp làm 1 cụm), ống dẫn dầu 5, xilanh làm việc 6, má phanh 7, trống phanh 8, bàn đạp điều khiển 9.

1.5. TCVN về phanh

TIÊU CHUẨN: TCVN 5658-1992

1.1 Hệ thống phanh phải đảm bảo tốt khả năng làm việc an toàn và đáp ứng được các yêu cầu của tiêu chuẩn này.

Trong quá trình sử dụng, không cho phép thay đổi kết cấu của hệ thống phanh.

1.2 Ô tô phải được trang bị hệ thống phanh chính, hệ thống phanh sự cố và hệ thống phanh tay. Tùy theo tính chất làm việc và khối lượng toàn tải của ô tô có thể trang bị thêm phanh phụ.

1.3 Tất cả các chi tiết, cụm chi tiết và cơ cấu của hệ thống phanh có độ bền được đảm bảo cũng như dầu phanh, ống dẫn dầu v.v…không được thay bằng các chi tiết chế tạo tùy tiện tại các cơ sở phi công nghiệp không phù hợp với yêu cầu đã quy định của cơ sở chế tạo ô tô.

1.6. Chọn cơ cấu phanh

Như vậy theo yêu cầu và nhiệm vụ đã nói ở trên thì chúng ta sẽ chọn cơ cấu phanh đĩa cho cầu trước khi di chuyển muốn giảm tốc độ và cơ cấu phanh tang trống cho cầu giữa khi đỗ dừng cho xe ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng này.

1.7. Lựa chọn phương án thiết kế

+ Xe có ba cầu trong đó 1 cầu chủ động lắp bộ truyền dẫn động cơ năng (động cơ điện và vi sai) giúp xe di chuyển và 2 cầu còn lại là 2 cầu bị động, 3 cầu được nối với nhau bằng chốt xoay có khả năng chịu tải va đập lớn.

+ Xe có hệ thống đèn chiếu sáng, xi nhan, còi như một chiếc xe tải bình thường nhưng cải tiến thêm vì có khả năng nâng thùng lên cao nhờ bộ cầu cắt kéo, có khả năng tự đổ ben, cả hai cơ cấu hoạt động đều do xy lanh thủy lực và bộ bơm thủy lực đảm nhiệm.

=> Như vậy với thiết kế trên thì xe ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng có nhiều ưu điểm nổi bật so với các xe cùng phân khúc trọng tải, giá thành chế tạo không cao, dễ dàng vận hành an toàn khi chỉ cần 1 người điều khiển, giúp công nhân tốn ít sức lao động,chở được nhiều hàng làm hiệu quả công việc tăng cao, không gây ra tiếng ồn, không gây ô nhiễm cho môi trường hướng tới mục tiêu bảo vệ môi trường trong tương lai.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE

2.1. Một số thông tin chi tiết của xe điện ba cầu đa năng

- Xe điện ba cầu đa năng là một chiếc xe tải nhỏ có ba cầu linh hoạt dùng để chuyên chở vật liệu trong các công trường và nhà máy nó có tính năng vượt trội và được cải tiến từ những phương tiện chuyên chở thô sơ làm giảm sức lao động của các công nhân tăng năng suất cũng như hiệu quả của công việc.

- Chiếc xe có khối lượng không tải là 670 (kg) và có thể chở tối đa là 700 (kg)

- Sản sinh công suất tối đa là 2.2 kw

- Có kích thước (L x W x H)  =  (4x1,2x1,5) (m)

2.2. Các điều kiện bền của phanh đối với ô tô hiện này

- Momen phanh thực tế M_p ; M_p mômen phanh yêu cầu

- Áp suất cho phép khi phanh ở cường độ cực đại trong giới hạn: [q]= 1,5- 2 MPa.

- Thời hạn làm việc của má phanh được đánh giá bằng tỉ số p: [p] = 2,5-3,5.10⁴

- Trị số công ma sát riêng đối với các cơ cấu phanh hiện có khi phanh từ tốc độ cực đại đến khi dừng ô tô phải nằm trong giới hạn cho phép: Với ô tô vận tải [l] =(0,4- 10) MJ/m²

2.3. Các thông số cơ bản của xe

2.3.1. Thông số của xe ô tô điện ba cầu đa năng

Thông số cơ bản của xe như bảng 2.1.

2.3.2. Xác định trọng tâm xe

- Tọa độ trọng tâm của ô tô thiết kế theo chiều dọc X:

a: Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu trước.

b: Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu sau.

- Tọa độ trọng tâm của ô tô thiết kế theo chiều cao Z:

- Các thành phần khối lượng ô tô bao gồm:

G_n1   : Trọng lượng nhíp và giảm chấn cầu trước

G_c1   : Trọng lượng bánh xe và cầu trước

G_t1    : Trọng lượng thùng trước

G_n3   : Trọng lượng nhíp và giảm chấn cầu sau

G_c3   : Trọng lượng bánh xe và cầu sau

G_t3   : Trọng lượng thùng sau

G_n2   : Trọng lượng nhíp và giảm chấn cầu giữa

G_c2   : Trọng lượng bánh xe và cầu giữa

G_b    : Trọng lượng bình bơm dầu

Với trường hợp không có tải thì: Xxe= 1,8 m; Zxe= 0,67 m.

Suy ra:  a= 1300 (mm);

b = 1200 (mm);

hg = 670 (mm);

Z₁= 3155 (N); Z₂= 3417,7 (N).

Với trường hợp đầy tải thì: Xxe= 1,77 m; Zxe= 0,84 m.

Suy ra:  a = 1270 (mm);

b = 1230 (mm);

hg = 840 (mm);

Z₁= 6612 (N) ; Z₂= 6827,7 (N).       

2.4. Xác định mômen cần sinh ra trên cơ cấu phanh

2.4.1. Xác định momen phanh cần thiết tại mỗi bánh xe

Mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của ô tô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dừng ô tô hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép. Ngoài ra còn phải đảm bảo giữ ô tô đứng ở độ dốc cực đại (momen phanh sinh ra ở phanh tay).

 G - trọng lượng ô tô khi tải đầy;

G₁, G₂ - tải trọng tương ứng (phản lực của đất) tác dụng lên các bánh xe trước và sau ở trạng thái tĩnh, trên bề mặt nằm ngang;

m1p, m2p - hệ số thay đổi tải trọng tương ứng lên cầu trước và cầu sau khi phanh;

a, b - khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô đến cầu trước và sau;

L - chiều dài cơ sở của ô tô;

2.5. Tính toán cơ cấu phanh đĩa

2.5.1. Xác định kích thước của đĩa phanh và má phanh

* Đĩa phanh: Đĩa phanh phải có kích thước đảm bảo cho việc tháo lắp dễ dàng khi có sửa chữa và đĩa phải có không gian thoáng giúp cho việc tản nhiệt của đĩa phanh được nhanh chóng. .

* Má phanh: Trong quá trình xe chạy đĩa phanh quay còn má phanh đứng yên, khi thực hiện quá trình phanh thì má phanh ép vào đĩa phanh để giảm vận tốc của đĩa phanh. Khi đó có sự trượt giữa má phanh và đĩa phanh. Do đĩa phanh có hình tròn nên vận tốc trượt ở mép trong của má phanh và đĩa phanh nhỏ hơn vận tốc trượt ở mép ngoài của má phanh.

2.5.3. Tính toán kiểm tra công ma sát riêng

Kích thước má phanh không chỉ xác định theo chỉ tiêu áp suất làm việc phải nhỏ hơn hoặc bằng áp suất cho phép [q] đã nêu ở trên nhằm đảm bảo tuổi thọ cho má phanh, mà còn xác định theo tiêu chí công trượt riêng nhằm đảm bảo cho má phanh làm việc trong thời gian lâu dài. 

G = 13439,7 (N) - là trọng lượng ôtô khi đầy tải;

V₀- là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh;

Trị số công ma sát riêng tính theo các công thức trên khi bắt đầu phanh với tốc độ trung bình [ V0 = Vtb = 0,5.Vmax = 0,5.20 = 10 (km/h) = 2,78 (m/s) ] cho đến khi xe dừng hẳng (V = 0) phải nằm trong giới hạn cho phép [Lr] như sau:

Đối với ôtô tải : [Lr] = 4-15 [MJ/m2];

2.5.5. Thời hạn làm việc của má phanh

Giá trị giới hạn [p] được chọn như sau:

(1, 0-2, 0).104 kg/m2 - đối với ô tô con

(1, 5-2, 5).104 kg/m2 - đối với ô tô chở khách

(2, 5-3, 5).104 kg/m2 - đối với ô tô tải

Ta có: p = 1,1725 (kg/m²)

Như vậy tỷ số p nằm trong giới hạn cho phép.

2.5.6. Tính toán nhiệt thoát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình ô tô bị phanh, động năng ô tô bị tiêu tán bởi công ma sát tượt và biến thành nhiệt năng, làm nung nóng má phanh- trống phanh (đĩa phanh), và một phần truyền ra ngoài không khí. Tuy nhiên khi phanh ngặt trong thời gian ngắn, năng lượng không kịp truyền ra môi trường không khí (hoặc truyền không đáng kể) nên trong khi tính toán thiết kế ta có thể coi tang trống( đĩa phanh) nhận hết nhiệt năng này. 

- Độ gia tăng nhiệt độ;

G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải G = 13439,7 N;

g - Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2; 

c - Nhiệt rung riêng của đĩa phanh làm bằng gang c = 500 J/kg.độ;

γ - Khối lượng riêng của gang, γ = 7,2 g/cm3

Sự tăng nhiệt độ phanh khi phanh với V1 = 20 km/h = 5,5 m/s,V2 = 0 không quá 15⁰C

=> t = 5,04 ⁰C

Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.

2.6. Tính toán thiết kế dẫn động phanh

Đối với cơ cấu phanh đĩa: hành trình chuyển dich của piston công tác x[mm] của cơ cấu ép phanh đĩa được xác định bằng : x=e

Với cơ cấu phanh đĩa, khe hở hướng trục e thường khá nhỏ với giá trị khoảng (0,3÷0,5 )[mm]

Chọn : e = 0,5[mm] thì ta có : x=0,5 (mm)

2.6.1. Đường kính xy lanh chính và xy lanh công tác

a) Đường kính xy lanh công tác đã tính ở trên: d=50 (mm)

b) Đường kính xy lanh chính:

Lực bàn đạp cho phép:

[Qbd]=0,650,75 KN  đối với ô tô con; 

[Qbd]=0,750,80 KN  đối với ô tô tải;

2.6.2. Hành trình piston của các xy lanh làm việc ở cơ cấu phanh trước

Cơ cấu phanh trước là phanh đĩa nên khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên chọn x₁ = 0,5mm.

Hành trình toàn bộ của bàn đạp đối với dẫn động phanh bằng chất lỏng được tính dự trên cơ sở bỏ qua biến dạng đàn hồi của dẫn động chất lỏng và trên cơ sở tính thể tích chất lỏng cần ép ra khỏi xilanh chính.

2.6.3. Tính bền đường ống dẫn động phanh

Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 100 (KG/cm2).

Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.

p - áp suất bên trong đường ống (p = 80 kG/cm2).

R - Bán kính bên trong đường ống dẫn, R = 4(mm) = 0,4 (cm).

S - Chiều dầy của ống dẫn, s = 1 (mm) = 0,1 (cm).

2.7. Tính toán cơ cấu phanh tang trống (phanh tay)

2.7.1. Xác định momen do cơ cấu phanh sinh ra

Cũng như đối với hệ thống phanh chính, hệ thống phanh đỗ và phanh dự phòng cần được thiết kế để đáp ứng quy định trong các tiêu chuẩn. Chẳng hạn, tiêu chuẩn ECE R13 quy định hệ thống phanh dừng của các loại xe M, N, O phải giữ được xe đỗ trên dốc với độ dốc 18%. Đối với đầu kéo trong đoàn xe thì độ dốc này là 12%.

Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh bao gồm mô men phanh do cơ cấu phanh tạo ra, cơ cấu ép để tạo lực ép cho cơ cấu phanh. Từ cách tính mô men phanh suy ra được công thức tính lực ép yêu cầu của cơ cấu ép phụ thuộc vào kiểu cơ cấu phanh guốc đã chọn.

Xét cân bằng guốc phanh với các giả thiết sau:

- Áp suất phân bố đều theo chiều rộng má phanh

P_d - Lực tác dụng lên đòn của cam ép

l_k ­­- Chiều dài đòn (cánh tya đòn của P_d)

d_k - Đường kính vòng tròn cơ sở của profin cam.

Thế biểu thức của P₁,P₂ (2.36) vào (2.31) và chú ý rằng mô men phanh do hai guốc sinh ra bằng nhau , A₁ = A₂ và B₁ = B₂

2.7.2. Tính toán bề rộng má phanh

Bề rộng má phanh sẽ xác định diện tích làm việc của má phanh ép lên tang trống. Bề rộng má phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng, điều này nói chung có lợi cho sự mài mòn của tấm ma sát vì diện tích làm việc tăng đồng nghĩa với áp lực tác dụng trên một đơn vị diện tích giảm, dẫn đến mức độ mài mòn giảm trong mỗi lần phanh. Tuy vậy bề rộng má phanh cũng không nên tăng quá lớn vì như vậy sẽ làm giảm tính đồng đều của áp lực phân bố theo chiều rộng má phanh, dẫn đến mòn không đều và giảm hiệu quả phanh.

Ta chon bề rộng má phanh cho cơ cấu phanh guốc: b=0,071(m)= 71(mm)

2.7.4. Dẫn động cơ khí

Phanh tang trống bố trí ở cầu giữa được dẫn động bởi bộ truyền động cơ khí:

Lực từ người tác dụng vào cần phanh tay, truyền tới cơ cấu cam quay bằng cáp, khi đó cam quay ép 2 guốc phanh tỳ vào trống phanh tạo ra lực ma sát làm ô tô đứng yên.

CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÔ HÌNH

3.1. Các dụng cụ cần thiết

3.1.1. Dụng cụ tháo lắp

1. Máy hàn que (Hàn TIG):

Máy hàn que hay còn được gọi là hàn hồ quang tay hoạt động dựa trên nguyên lý hàn hồ quang tay là quá trình hàn điện nóng chảy sử dụng điện cực dưới dạng các que hàn thường có vỏ bọc và không có khí bảo vệ, trong đó tất cả các thao tác để hàn đều do người thợ hàn thực hiện bằng tay. 

Ưu điểm: - Tính cơ động, hàn được mọi tư thế, mọi địa hình.

- Dùng được cả dòng một chiều (DC) và xoay chiều (AC).

- Không có khí trơ bảo vệ nên ít gây ngộ độc khi hít phải khí.

2. Máy khoan, máy bắn vít:

3. Hộp dụng cụ tháo lắp:

Bộ dụng cụ cơ bản bao gồm: một bộ cờ lê, một bộ khẩu, mỏ lết, một bộ tua vít, một bộ kìm các loại, hộp hứng nhớt xả, dụng cụ đo áp suất lốp xe, súng xiết bu long, tay cân lực, bộ cờ lê lắc nhanh, tay T, tay cóc, thước kẹp, thước dây 5m,…

3.1.2. Dụng cụ cấu thành xe

a) Các loại thép:

- Thép hộp vuông 50x1,8; 30x1,4

- Thép hộp chữ nhật 25x50x1,4; 50x100x1,4

- Thép chữ U

- Thép V

e) Xy lanh thủy lực, bơm thủy lực:

g) Các bộ phận khác:

- Hệ thống đèn chiếu sáng

- Hệ thống đèn cảnh báo

- Hệ thống dẫn động phanh và phanh

- Hệ thống dẫn động thủy lực

- Hệ thống dây điện

3.1.3. Dụng cụ bảo hộ

Trong quá trình thực hiện thiết kế và chế tạo để tránh rủi ro và tai nạn không đáng có và hạn chế nhất, em đã trang bị dụng cụ bảo hộ.

- Mặt nạ hàn

- Gang tay

- Kính chắn bụi và hạt mài

3.2. Các bước tiến hành

- Bước 1: Lắp mô tơ, nhíp vào cầu, phanh trống, phanh đĩa.

- Bước 4: Đi dây điện thân xe và hệ thống chiếu sáng, phanh, còi.

- Bước 5: Bắt IC điều chỉnh tốc độ lên xe và đấu nối dây.

- Bước 7: Hàn giá và lắp hệ thống thủy lực.

- Bước 10: Chạy thực nghiệm

3.3. Chi phí chế tạo hệ thống phanh

Chi phí chế tạo hệ thống phanh như bảng 3.1.

CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH

4.1. Khi nào cần bảo dưỡng phanh ô tô

Tại sao cần bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô?

Việc bảo dưỡng hệ thống phanh ô tô sẽ có những lợi ích sau: Đảm bảo hệ thống phanh hoạt động tốt, giúp lái xe an 

4.1.1. Quan sát trong khi lái xe

Trong khi lái xe, nếu thấy hệ thống phanh có những dấu hiệu dưới đây:

- Đèn phanh lúc nào cũng sáng: nguyên nhân của tình trạng này có thể do cảm biến ABS bị bẩn, cảm biến ở bánh xe bị hỏng, bộ điều khiển ABS ngừng hoạt động hoặc cũng có thể do dầu phanh xuống thấp đến mức báo động.

- Khi phanh, xe nhào về một bên hoặc bị đảo: nguyên nhân có thể do lực phanh giữa các bánh xe không đều.

4.1.2. Quan sát khi không lái xe

- Khi chưa nổ máy, đạp phanh không thấy bàn đạp cứng: nguyên nhân của tình trạng này là do dầu phanh bị lẫn khí.

- Đường ống phanh bị nứt rạn

- Kiểm tra thấy dầu phanh bị xuống mức thấp: nếu thấy mức dầu phanh xuống thấp thì cần bổ sung. 

4.2. Các hư hỏng thường gặp đối với hệ thống phanh

Các hư hỏng thường gặp đối với hệ thống phanh như bảng 4.1.

* Lưu ý: Đối với khí hậu và hệ thống giao thông Việt Nam thì việc bảo dưỡng hệ thống phanh cần phải được làm thường xuyên, việc bảo dưỡng cần được làm bởi các kỹ thuật viên có tay nghề tốt và được trang bị dụng cụ cần thiết và đầy đủ, tiết kiệm thời gian và mang lại hiệu quả cao để giúp đem lại cảm giác an toàn trên mọi hành trình.

KẾT LUẬN

Hệ thống điện thân xe là một khái niệm tương đối rộng vì nó bao hàm nhiều hệ thống điện khác nhau, mỗi hệ thống điện đó có một mục đích và nguyên lý hoạt động khác nhau. Sau một thời gian cố gắng, với sự nỗ lực của bản thân, sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn: ThS…………… và các bạn trong nhóm đồ án, em đã hoàn thành đề tài “Thiết kế hệ thống điện cho ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng”.

Qua đề tài này, em đã đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu các thiết bị trong hệ thống chiếu sáng tín hiệu, một số hệ thống điện cơ bản dưới dạng các sơ đồ mạch điện và nguyên lý làm việc, tính toán, lựa chọn tiết diện, đường kính dây dẫn, cầu chì, các thiết bị điện, đồng thời đề ra một số biện pháp khắc phục hư hỏng của các hệ thống điện đó. Ngoài ra, em cũng đã nâng cao được rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm từ thực tế, áp dụng được những kiến thức lý thuyết trên lớp vào thực tiễn để cùng các bạn trong nhóm chế tạo được một chiếc ô tô điện ba cầu vận chuyển đa năng.

Do trình độ và kinh nghiệm trong thực tế còn có hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em không thể tránh khỏi những sai sót. Chúng em mong được sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô, sự góp ý quý báu của các bạn để chúng em có thể củng cố và hoàn thiện những kiến thức của mình.

Em xin trân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí và đặc biệt là thầy: ThS…………… đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình học và thực hiện học phần
đồ án tốt nghiệp để em có thể hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. N.T. Hoan, Thiết kế tính toán ô tô, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2016.

[2]. K. Đ. Dương, Thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo, Hà Nội: Đại học bách khoa Hà Nội, 1995.

[3]. Q. Đăng, Tính toán thiết kế ô tô, HCM: Trường đại học sư phạm kỹ thuật, 2001.

[4]. T. V. Lê, Hướng dẫn tính toán thiết kế môn học hệ thống phanh ô tô, Đà Nẵng: Trường Đại học bách khoa Đà Nẵng, 2010.

[5]. H. K. Ngô, Kết cấu và tính toán ô tô, Hà Nội: Nhà xuất bản giao thông vận tải, 2008.

[6]. T. K. Nguyễn, Cơ sở thiết kế ô tô, Hà Nội: Nhà xuất bản giao thông vận tải, 2001.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"