MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Chương 1. Tổng quan về hệ thống phanh

1.1.Công dụng

1.2. Phân loại

1.3. Yêu cầu kết cấu

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh

1.5. Cơ cấu phanh

1.5.1. Cơ cấu phanh tang trống

1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa

1.6. Phanh tay

1.6.1. Phanh trên trục truyền

1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau

1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực

1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén

1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh

1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh

1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

Chương 2. Lựa chọn phương án thiết kế

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

2.2. Lựa chọn phương án dẫn động

Chương 3. Thiết kế tính toán các thông số cơ bản

3.1. Các thông số tham khảo

3.2.Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1. Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe

3.2.2. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau

3.2.3. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước

3.3. Tính toán dẫn động phanh

3.3.1. Tính toán đường kính các xy lanh

3.3.2. Tính toán thiết kế cường hóa chân không

3.4. Thiết kế bộ điều hòa lực phanh

3.4.1. Yêu cầu phân bố lực phanh tối ưu ở các bánh xe

3.4.2. Cơ sở điều chỉnh áp lực phanh

3.4.2.1.Vấn đề sử dụng trọng lượng bám

3.4.2.2. Đồ thị quan hệ áp suất P₁,P₂

3.4.4. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh

3.4.4.1. Các thông số cần xác định

3.4.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh

3.4.4.3. Xác định hệ số bám  đạt hiệu quả phanh cao nhất

3.4.4.4. Xác định hệ số K_đ

3.4.4.5. Lập phương trình quan hệ áp suất p₁,p₂ của đường đặc tính điều chỉnh

3.4.4.6. Chọn và xác định thông số kết cấu

3.4.4.7. Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh

3.4.4.8. Kiểm tra lại đường kính D của piston vi sai

3.4.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hòa áp lực phanh

Chương 4. Quy trình lắp ráp, điều chỉnh và bảo dưỡng hệ thống phanh

4.1. Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính

4.1.1. Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh

4.1.1.1. Lắp ráp cơ cấu phanh trước

4.1.1.2. Lắp ráp cơ cấu phanh sau

4.1.2. Quy trình lắp ráp dẫn động phanh

4.1.2.1. Lắp ráp xylanh phanh chính

4.1.2.2. Lắp ráp trợ lực phanh

4.1.2.3. Lắp ráp bàn đạp phanh

4.2. Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay

4.3. Quy trình điều chỉnh hệ thống phanh

4.3.1. Điều chỉnh khe hở má phanh

4.3.2. Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh

4.3.3. Điều chỉnh phanh tay

4.4. Quy trình bảo dưỡng hệ thống phanh

4.4.1. Quy trình thay dầu và xả khí

4.4.2. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh dầu

4.4.2.1. Đạp phanh không ăn

4.4.2.2. Chảy dầu phanh

4.4.2.3. Phanh bị bó

4.4.2.4. Phanh ăn lệch về một phía

4.4.2.5. Phanh nặng

4.5. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dầu

4.5.1. Xả khí

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

4.5.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh

4.6. Hư hỏng sửa chữa xylanh chính

4.7. Hư hỏng, kiểm tra ,sửa chữa bộ trợ lực

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong những năm gần đây nền công nghiệp ôtô đã có sự phat triển mạnh mẽ, hòa nhịp với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp ôtô thế giới. Việc Việt Nam ra nhập WTO, chính phủ cho phép nhập khẩu phụ tùng từ nước ngoài, cũng như mở cửa hợp tác mạnh mẽ với các quốc gia có nền công nghiệp ôtô phát triển hàng đầu thế giới như Đức, Mỹ, Nhật Bản,… đã tạo điều kiện cho nền công nghiệp ôtô Việt Nam phát triển với việc tiếp thu các dây truyền công nghệ, ứng dụng các phát minh thiết kế vào sản xuất, lắp ráp cũng như giải quyết hầu hết các vấn đề về sửa chữa bảo dưỡng và nâng cấp… ôtô tại Việt Nam, đóng góp không nhỏ vào thu nhập quốc dân của đất nước.

   Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là một trong những nơi nghiên cứu, giảng dạy hàng đầu về ôtô tại Việt Nam. Sau một quá trình học tập tai trường Đại học Bách Khoa Hà Nội chúng em đã được tìm hiểu về hầu hết các hệ thống trên ôtô. Trong các hệ thống trên ôtô thì hệ thống phanh là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô với vai trò đảm bảo tính an toàn chuyển động của ôtô, giúp giảm thiểu đáng kể các tai nạn trên các tuyến đường giao thông. Với các lý do như vậy em đã quyết định chọn hệ thống phanh để tìm hiểu và nghiên cứu khi làm đồ án tốt nghiệp, em đi sâu vào tìm hiểu hệ thống phanh xe con với đề tài tốt nghiệp là: “Thiết kế hệ thống phanh có cường hóa trên xe du lịch 7 chỗ ngồi’’. Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS…………….. đồng thời em cũng nhận được ý kiến đóng góp trong Bộ Môn Ôtô và xe chuyên dụng. Mặc dù đã cố gắng nhưng do kiến thức có hạn và thời gian làm đồ án tốt nghiệp còn hạn chế cho nên không tránh khỏi những sai xót kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để em hoàn thiện đề tài hơn trong tương lai.

   Qua đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo:TS…………….. Em xin gửi lời cảm ơn toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ Môn Ôtô và xe chuyên dụng cùng toàn thể các bạn sinh viên Ôtô đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng

- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.

1.2. Phân loại

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe.

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

* Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Cơ cấu phanh tang trống

- Cơ cấu phanh đĩa

* Theo dẫn động phanh

- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực

- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

1.3. Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ô tô 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.

- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.

- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh. Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh.

- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh.

- Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh.

1.5. Cơ cấu phanh

1.5.1. Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu được dùng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát bề mặt tang trống và các má phanh.

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)

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực trình bày trên hình 1.3.Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, có xilanh thủy lực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh.

Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe.

Phần cố định là mâm phanh được bắt trên dầm cầu. Các tấm ma sát được tán hoặc dán với guốc phanh. Trên mâm phanh bố trí 2 chốt cố định để lắp ráp với lỗ tựa quay của guốc phanh.Chốt có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm tựa guốc phanh và là cơ cấu điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và trống phanh. 

Xilanh bánh xe là xilanh kép có thân chung và hai pit tông bố trí đối xứng. Xilanh được bắt chặt với mâm phanh, pit tông bên trong tựa vào đầu guốc phanh nhờ chốt tựa. Pit tông nằm trong xilanh được bao kín bởi vành cao su 10 và tạo nên không gian chứa dầu phanh. Dầu phanh có áp suất được cấp vào thông qua đai ốc dẫn dầu. Trên xilanh bố trí ốc xả khí nhằm xả không khí lọt vào hệ thống thủy lực khi cần.

Khi xe tiến, chiều quay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốc phanh bên trái đặt các lực đẩy của xilanh bánh xe cùng chiều quay được gọi là “guốc siết”, ngược lại, guốc phanh bên phải là “guốc nhả”. Má phanh bên guốc siết chịu áp lực lớn hơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn, nhằm mục đích tạo nên sự hao mòn hai má phanh như nhau trong quá trình sử dụng.

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén

Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫn động phanh bằng khí nén, có xilanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh. Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống. Phần cố định bao gồm mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu.

Khi phanh, xilanh khí nén đẩy đòn quay, dẫn động quay trục và cam quay ngược chiều kim đồng hồ. Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về hai phía, ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh.

Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má phanh ra khỏi trống phanh. Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu có kích thước bằng nhau.

b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc 4, áp lực dầu tác động lên các pit tông thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy pit tông cùng với đầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị guốc phanh kéo các guốc ép chặt vào pit tông, tách má phanh ra khỏi trống phanh.

c) Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Cơ cấu phanh bố trí phía cầu sau ô tô tải có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe bố trí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh. Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống phanh. 

d) Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa

Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tự cường hóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay. Các dạng tự cường hóa được hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen phanh dưới tác dụng của lực điều khiển P.

Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều quay ω của tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết hai guốc phanh. Lực Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát giữa tang trống và má phanh.

e) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh

Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có thể lăn trơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng quãng đường phanh. Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần tiến hành điều chỉnh lại. Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu trúc từng hệ thống phanh. Để điều chỉnh khe hở Δ, kết cấu có thể cho phép thực hiện định kỳ bằng tay hoặc tự động. Nguyên tắc của việc điều chỉnh của các kết cấu được thực hiện tại hai vị trí của guốc phanh: vùng phía trên và vùng phía dưới của guốc.

* Điều chỉnh bằng tay với hệ thống phanh thủy lực

+ Điều chỉnh thông qua cơ cấu cam

Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cam lệch tâm, biên dạng cam luôn tỳ vào mặt cong của guốc phanh. Khi quay ốc xoay cam, guốc phanh dịch chuyển theo, thay đổi khe hở trên. Khe hở phía dưới được điều chỉnh nhờ bạc lệch tâm bố trí trên chốt. 

+ Điều chỉnh vị trí chốt đẩy giữa xilanh và guốc phanh

Kết cấu này thường được sử dụng cho cơ cấu phanh dạng bơi, tự cường hóa. Chốt đẩy có tác dụng liên kết giữa một đầu guốc phanh và pit tông trong xilanh bánh xe. Liên kết giữa pit tông và chốt đẩy bằng ren. Trên pit tông bố trí một vành răng, khi xoay vành răng, pit tông quay theo, liên kết ren giúp cho chốt bị dịch chuyển, thay đổi vị trí giữa chốt và pit tông. Rãnh ăn khớp của đầu chốt với guốc phanh giữ chốt không xoay. 

* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực

Để điều chỉnh kịp thời khe hở của má phanh với tang trống khi má phanh quá mòn, trên nhiều ô tô sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở. Các dạng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở thường gặp như sau:

+ Sử dụng lẫy gạt tự động điều chỉnh khi phanh bằng phanh chân

+ Sử dụng đòn chốn hai guốc phanh

1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa

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

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

+ Thoảt nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn

+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát

a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định

Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xilanh có pit tông, một phía của pit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu khi phanh. Dầu từ hệ thống dẫn động điều khiển được cấp đến cả hai xilanh bánh xe nhờ các đường dẫn. Các pit tông sử dụng phớt bao kín dạng vành khăn dày để bao kín khoang chịu áp suất cao, và phớt chắn bụi che bụi từ ngoài vào bề mặt làm việc.

b) Phanh đĩa có giá đỡ di động

Giá đỡ xilanh có thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định với giá cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xilanh và bố trí pit tông. Pit tông tỳ trực tiếp vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động.Các má phanh được định vị nhờ các rãnh định vị trên giá di động, hoặc nhờ chốt trượt và các lò xo giữ.

c) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh đĩa

* Đĩa phanh

Đĩa phanh được bắt chặt với moay ơ bánh xe, đĩa phanh có hai bề mặt làm việc được mài phẳng với độ bóng cao. Tiết diện của đĩa có dạng gấp nhằm tạo nên đường truyền nhiệt gẫy khúc, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn ổ bi moay ơ do nhiệt độ. Phần lớn các đĩa phanh được chế tạo có rãnh rỗng giữa giúp nâng cao khả năng dẫn nhiệt ra ngoài môi trường không khí xung quanh

* Má phanh

Má phanh của phanh đĩa có dạng tấm phẳng, được cấu tạo bởi một xương phanh 1 bằng thép (3 ÷ 5 mm) và má mềm 2 bằng vật liệu ma sát (8 ÷ 10 mm). Má phanh và xương phanh được dán với nhau bằng một loại keo đặc biệt.

1.6. Phanh tay

Phanh trên ô tô được dùng để:

+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên 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.

1.6.1. Phanh trên trục truyền

Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số

Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu. Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2).

1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau

Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối giữa cáp kéo và guốc phanh 6. Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo chiều mũi tên. Lúc đầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép guốc phanh trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định. Đầu nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và ép  guốc phanh phải vào tang trống. Do đó, hai guốc phanh ép sát vào tang trống thực hiện phanh bánh xe.

1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén

Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần chính: nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống dẫn khí. Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén. Do vậy khí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc.

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van 6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến các bầu phanh 5. Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. Do đó ép má phanh vào trống phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định.

1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp cần lớn.Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén do chịu áp suất). Do đó để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thủy lực và khí nén trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn.

1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh

Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với lực bám, tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với mômen bám của bánh xe. Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh, tải trọng thẳng đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng đứng trên cầu sau càng giảm. Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị trượt lết bánh xe.

1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh

Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp suất thủy lực hoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có thể bằng nhau hoặc khác nhau.

Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô dùng van phân phối hoặc xilanh chính hai dòng có áp suất ra các dòng như nhau với bộ điều hòa lực phanh (bộ tự động điều chỉnh áp suất ra cầu sau). Bộ điều hòa lực phanh có nhiều dạng cấu trúc, điển hình là:

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính (còn gọi là bộ điều hòa tĩnh).

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe của các cầu (bộ điều hòa hai thông số).

1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản chuyển động quay của các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào điều kiện bám giữa bánh xe và nền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe trên nền.

Để hoàn thiện chất lượng phanh, trên ô tô bố trí các hệ thống điện tử điều khiển sự quay của các bánh xe độc lập hoặc chung một số bánh xe sao cho trong quá trình phanh, mômen phanh được điều khiển đảm bảo độ trượt nằm trong giới hạn 15 ÷ 30%. Quá trình điều khiển mômen phanh được thực hiện theo :     

Vận tốc chuyển động của ô tô

Gia tốc góc quay bánh xe

Độ trượt giới hạn yêu cầu

CHƯƠNG II

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau

Hệ thống phanh chính (phanh chân) của loại xe này cơ cấu phanh phanh sau là cơ cấu phanh guốc. Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa…

Kết luận:

Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựu mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momen phanh) là khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau.

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên xe con. Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiện đại phanh đĩa được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau. Trên các loại xe hiện nay thường có 2 loại cơ cấu phanh đĩa thường được sử dụng:

a) Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định

Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn tới xy lanh đẩy piston ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.Số lượng xylanh công tác có thể là 2 hoặc 4 xy lanh đặt đối xứng nhau, hoặc 3 xy lanh với 2 xy lanh nhỏ được bố trí một bên còn 1 xy lanh lớn bố trí một bên.

b)  Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động

Phanh đĩa có giá xy lanh di động chỉ bố trí xy lanh thủy lực 1 bên. Giá xy  lanh có thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ. Khi phanh, dầu cao áp đẩy piston ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xy lanh trượt trên trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào đĩa phanh. Khi cả 2 má phanh ép sát vào đĩa phanh thì quá trình phanh mới được thực hiện.

Kết luận:

Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với phân tích so sánh ở trên ta chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấu phanh đĩa.

2.2 Lựa chọn phương án dẫn động

Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là : dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén và dẫn động thủy lực. Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thì cần phải có hệ thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫn động phanh tay. Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứa khí nên không phù hợp với kết cấu của xe du lịch. Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực, với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợp với xe thiết kế. Sau đây sẽ phân tích một số phương án dẫn động thủy lực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiết kế.

Phương án 1: dẫn động thủy lực một dòng

a. Sơ đồ cấu tạo

b. Nguyên lý hoạt động

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh chính chỉ có một đường duy nhất dẫn đến tất cả các xy lanh công tác của các bánh xe.

Khi không phanh lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.

Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực

a. Sơ đồ cấu tạo

b. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xy lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xy lanh chính kép (loại tăng đem).

Phương án 3:  Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

a. Sơ đồ cấu tạo

b. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng. Điều khác biệt là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xy lanh có hai đường dầu độc lập dẫn tới các bánh xe ôtô. Đường dầu thứ nhất dẫn tới hai bánh xe của cầu trước. Đường dầu thứ hai dẫn tới hai bánh xe của cầu sau.

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án tốt nhất cho xe cần thiết kế.

Về cơ cấu phanh:

+ Cơ cấu phanh trước

Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động

+ Cơ cấu phanh sau

Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

Về dẫn động phanh:

Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không và bộ điều hòa lực phanh

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

 3.1 Các thông số tham khảo

Các thông số kỹ thuật xe tham khảo thể hiện bảng 3.1.

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1. Xác định mômen phanh cần thiết tại các bánh xe

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

Ta có:

G: Trọng lượng ôtô khi đầy tải.  G = 33000 (Kg)

L: Chiều dài cơ sở của ôtô.       L = 2850 (mm)

a,b,h_g : Tọa độ trọng tâm ôtô. 

Ta có:

- Phân bố tải trọng ra cầu trước G₁ = 15700 (Kg)

- Phân bố tải trọng ra cầu sau  G₂= 17300 (Kg)

j_max : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe với đường.

=> P_Pmax = P_φmax

=>m.j_max = G.φ = m.g.φ

=>j_max  = g.φ = 9,81.0,6= 5,886≈ 5,9 m/s²

Với xe tham khảo, kiểu lốp sử dụng là 285/50 R20 ta có:                 

d₁ = 20 inch =508 (mm)

B = 285  (mm)

H/B = 50%

D = d₁ + 2.B.H/B = 508 + 2.285.0,5 = 793 (mm)

=>r_o = D/2 = 793/2 = 396,5(mm)

=>r_bx = 0,93.396,5= 368 (mm) = 0,368 (m)

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau

 a. Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Ta có:

β₁ : Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát

β₁ = 14⁰

β₀ : Góc ôm của tấm ma sát, β₀ = 120⁰

β₂ = β₁ + β₀ = 14⁰ + 120⁰ = 134⁰

=>δ = 9,21⁰

r_t : Bán kính của tang trống, với lốp chọn thiết kế có kí hiệu 285/50 R20. Tương ứng với đường kính D = 610,5 mm ta chọn theo xe tham khảo bán kính trống phanh  r_t = 140 mm.

b. Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng momen phanh sinh ra ở guốc phanh trước (M’_P1 hoặc M”_P1) và guốc sau (M’_P2 hoặc M”_P2) bằng mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.

Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β₁, β₂, β₀, r₁) chúng ta tính được góc δ và bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N₁ (lực N₁ hướng vào tâm 0).Lực R₁ là lực tổng hợp của N₁, T₁.Lực R₁ tạo với lực N₁ góc φ₁.

Như vậy, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là: M’_P = M’_P1 + M’_P2 = R₁.r₀ + R₂.r₀

c. Kiểm nghiệm hiện tượng tự xiết

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh cần phải tránh hiện tượng tự xiết. Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh. Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người lái thôi phanh nhưng xe vẫn bị phanhdo vậy đây là hiện tượng cần tránh đối với hệ thống phanh. Trên hình 3.2 ta thấy hiện tương tự xiết sẽ không xảy ra khi phương của lực R đi qua phía trên tâm quay của guốc phanh.Khi thôi phanh (tức là khi đó thôi tác động của lực P), phản lực R từ trống phanh vào guốc phanh sẽ đưa má phanh vào vị trí ban đầu (vị trí không phanh). 

Từ họa đồ ta có thể thấy ρ” – c.sinδ” >0 trong mọi trường hợp vì vậy:

c.cosδ” + μ(ρ” – sinδ”) >0

Vậy với guốc phanh sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.

Biểu thức trên cho thấy, nếu c(cosδ’ + μsinδ’) – μρ’ = 0 thì M’_P → ∞. Điều này có nghĩa là mômen phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vô cùng lớn, đây chính là hiện tượng tự xiết.

=> Guốc trước của cơ cấu phanh sau không xảy ra hiện tượng tự xiết khi phanh

Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết.

d. Tính bền các chi tiết cơ cấu phanh sau

- Tính bền guốc phanh.

+ Tính kích thước đến trọng tâm G.

Guốc phanh thường được làm theo hình chữ T. Ta tính bền cho guốc phanh chịu momen lớn nhất theo tính toán ở trên ta có guốc trước cơ cấu phanh sau chịu momen lớn hơn.

Y_c2=Y₂ - Y_c1 = 23 – 10 = 13 mm.

Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh: R_G=R’₂ + Y_C2 = 105+ 13=118 mm

+ Kiểm tra bền guốc phanh.

Ta áp dụng phương pháp tính gần đúng vì tính toán chính xác guốc phanh rất phức tạp. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ được biểu đồ nội lực.Đặt các giá trị lực P, U^’, R^’ vào guốc phanh.Tại điểm đặt lực tổng hợp R^’ ta phân tích thành hai thành phần lực N^’ và T^’.Coi lực phân bố đều trên guốc phanh ta tính được các lực N_X, T_X đặt tại góc b/2. Tại chốt quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U₁ ra hai thành phần lực U_Y1 và U­_X1

- Xét sự cân bằng tại điểm A: g = 0º, j= 15º

N_Z1 + P.cosj = 0 Þ N_Z1 = - 2113.cos15º = - 2041 N

Q_Y1 + P.sinj = 0 Þ Q_Y1 = - 2113.sin15º ≈ - 547 N

M_U1  = 0.   

- Xét sự cân bằng tại điểm B:  j = 15º, g= 69º

N_Z1 + P.cos(j + g) = 0 Þ N_Z1 = - 2113.cos(15º+69º) ≈ - 220 N

Q_Y1 + P.sin(j + g) = 0 ÞQ_Y1 = - 2113.sin(15º+69º) ≈ - 2101 N

M_U1 = - P.[a - R_tcos(j + g)] = - 2113. [105 – 140.cos(15º+69º)].10^-3

≈  - 191 (Nm)

- Xét sự cân bằng tại điểm B:d = 9,21⁰ ; a₀ + b₀= 81⁰

=> N_Z2 = - 759.cos9º - 7218.sin9º ≈ - 1878 (N)

=> Q_Y2 =  759.sin9º - 7218.cos9º ≈ - 7010 (N)

=> M_U2 = - 7218.0, 1.sin81⁰ + 759.0, 1. (1 – cos81⁰)≈ -650 (Nm).

- Xét sự cân bằng tại điểm C:  b = 0º ; a₀  = 0⁰

=> N_Z2 = - 759.sin81º - 7218.cos81º  ≈ - 1878 (N).  

=> Q_Y2 = - 759.cos81º  - 7218.sin81º ≈ - 7010 (N).  

=> M_U2 = 0

3.2.3.Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước

a. Tính đường kính xylanh  

Ta có:

n: số ống xilanh làm việc. Chọn n= 2.

p₀ :áp suất chất lỏng trong hệ thống: p₀ = 500  800 (N/cm²). Chọn p₀ = 700 (N/cm²).

d: đường kính xi lanh

Từ đó: d = 53 mm

b. Xác định kích thước má phanh.

Kích thước má phanh được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của phanh.

Chiều rộng má phanh b. Chọn b = 50 m

Bán kính tang trống r_t = 140 mm

Góc ôm tấm ma sát β₀ = 120⁰

Diện tích một má phanh:    F = 146,6 cm²      

d. Áp suất lên bề mặt má phanh.

- Với cơ cấu phanh cầu sau

Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu do mỗi loại vật liệu chỉ chịu được một áp lực nhất định. 

Ta có:

μ : Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh, μ = 0,3

F_Σ : Diện tích má phanh tại nơi có M_P.

M_P = 1,68 MPa <1,5 - 2,0 MPa

Kết luận: Vậy áp suất trên bề mặt cơ cấu phanh sau nằm trong giới hạn cho phép.

3.3.Tính toán dẫn động phanh

3.3.1 Tính toán đường kính các xy lanh

a. Tính đường kính xy lanh công tác

Ta có:

Với:    

P: lực ép của xy lanh lên guốc phanh. P= 2113 N

p_i: áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn p­_i= 7 MPa

Thay số ta được: d = 2,9 cm = 30 mm

b. Tính đường kính xy lanh chính

Ta có:

Q_bd: lực tác động từ bàn đạp. Chọn Q_bd= 700 N

u : hiệu suất truyền động thủy lực. Chọn u= 0,92

l,l^’: cánh tay đòn dẫn động bàn đạp. Theo xe tham khảo ta có 300/50

=> Đường kính xy lanh chính: D = 2,6 cm =26 mm. 

d. Tính bền đường ống dẫn động phanh

Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn có khi lên tới 1000 (N/cm²).Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.

Cắt ống bằng mặt phẳng vuông góc với trục của ống thì ứng suất pháp tác dụng lên thành vỏ ống phải cân bằng với áp suất của chất lỏng tác dụng lên diện tích mặt cắt của ống:

Chọn loại đường ống làm bằng hợp kim đồng có e = 2600 N/cm².

So sánh ta có: e_z < e. Vậy dẫn động đủ bền.

3.3.2 Tính toán thiết kế cường hóa chân không

a. Phân tích phương án trợ lực chân không

Hiện  nay trên ô tô hiện đại nhằm mục đích cải tiến các hệ thống giảm cường độ lao động cho người lái, để người lái ít mắc những sai sót kỹ thuật khi xử lý, nâng cao an toàn khi chuyển động, ít xảy ra tai nạn giao thông như thiết kế cường hóa lái, cường hóa phanh, bộ chống hãm cứng bánh xe… Vì vậy thiết kế bộ cường hóa phanh để giảm cường độ lao động cho người lái là rất cần thiết. Thiết kế bộ cường hóa trợ lực chân không.

- Đặc điểm:

Sử dụng ngay đường chân không của đường ống nạp của động cơ, đưa chân không này vào khoang A của bộ trợ lực, còn khoang B khi phanh được thông với khí trời.

- Nguyên lý hoạt động:

Khi không phanh cần đẩy 9 dich chuyển sang bên phải kéo theo van số 6 và van số 7 cũng chuyển động sang bên phải, van khí tỳ sát van điều khiển đóng đường thông với khí trời, lúc này khoang A thông với khoang B qua hai cửa E và F đồng thời thông với cửa nạp. Không có sự chênh áp giữa hai khoang A, B bầu trợ lực không làm việc.

Nếu giữ chân phanh thì cần đẩy 9 và van khí 6 sẽ dừng lại còn piston 1 tiếp tục dịch chuyển sang trái do chênh áp. Van điều khiển 7 vẫn tiếp xúc với van chân không 5 nhờ lò xo nhưng di chuyển cùng piston 1, đường thông giữa lỗ E và F vẫn được bịt kín. Do van điều khiển 7 vẫn tiếp xúc với van khí nén 6 nên không khí bị ngăn không cho vào buồng B. Vì thế mà piston 1 không dịch chuyển mà đứng nguyên ở vị trí phanh với lực tương ứng hiện tại.

b. Thiết kế bộ trợ lực chân không

Trạng thái không đạp phanh: van nối 17 được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 13, van điều khiển 16 bị đẩy sang trái bởi van điều khiển 15 do đó van khí 17 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 16 vì vậy khí từ bên ngoài qua lọc khí và bị chặn lại không vào được buồng thay đổi áp suất D. Lúc này van chân không bị tách ra khỏi van điều khiển 16 làm thông các cửa thông khí giữa buồng thay đổi áp suất D với buồng áp suất không đổi A, do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng A và D. Vì vậy piston trợ lực đẩy sang phải bởi lò xo màng.

- Hệ số trợ lực

Ta có:

Q_bd: lực do người lái sinh ra tại bàn đạp. Chọn Q_bd= 300 N

D: đường kính xy lanh chính. D= 26 mm

p_i: áp suất dầu sinh ra trong hệ thống

l,l^’: kích thước các đòn của bàn đạp phanh

=> p_t: áp suất tổng cực đại cần thiết sinh ra khi phanh ngặt, p_t= 700 N/cm²

- Xác định kích thước màng trợ lực

Ta có:

Q_c: lực do bộ cường hóa sinh ra

p₀: áp suất khi quyển

p^’: áp suất chân không

Δp: độ chênh áp giữa buồng trước và buồng sau. Δp= 5 N/cm²

D_m: đường kính màng trợ lực

P_lx: lực lò xo hồi vị. P_lx= 30 N

Do đó: D_m = 24 cm

3.4. Thiết kế bộ điều hòa lực phanh

Bộ điều hòa lực phanh lắp trên xe ô tô dùng để tự động điều chỉnh áp lực phanh ở các bánh xe sau theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau. Nhờ vậy sẽ tăng được hiệu quả phanh và đảm bảo được sự chuyển động của ô tô khi phanh.

3.4.1. Yêu cầu phân bố lực phanh tối ưu ở các bánh xe

Bộ điều chỉnh lực phanh có nhiệm vụ tự điều chỉnh áp lực phanh ở các bánh xe cho thích hợp để nâng cao hiệu quả phanh. Bộ điều hòa lực phanh hai thông số làm việc dựa trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xylanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe cầu sau. Bộ điều hòa lực phanh sẽ tiếp nhận các tín hiệu trên để điều khiển áp suất đến các bánh xe ở cầu sau sao cho phù hợp với trọng lượng bám ở các bánh xe.

Đối với xe đã chất tải nhất định, ta có a, b, h_g cố định cho các giá trị j khác nhau vào biểu thức (4) và (5) ta sẽ được các giá trị M_p1 và M_p2. Từ đó có thể vẽ được đồ thị M_p1 = f₁(j) và M_p2 = f₂(j).

Mômen phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với áp suất sinh ra trong dẫn động phanh

M_p1 = k₁.P_1dđ

M_p2 = k₂.P_2dđ

Trong đó:

P_1dđ , P_2dđ là áp suất dẫn động phanh của cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau

k₁, k₂ hệ số tỷ lệ tương ứng vói phanh trước và phanh sau.

Muốn bảo đảm đường đặc tính lý tưởng nói trên thì bộ điều hoà lực phanh phải có kết cấu rất phức tạp.Các bộ điều hoà lực phanh trong thực tế chỉ bảo đảm được đường đặc tính gần đúng với đặc tính lý tưởng.

OAB: đầy tải; OCD: không tải

Tóm lại, bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho áp suất dẫn động ra phanh sau và phanh trước theo quan hệ gần sát với đường đặc tính lý tưởng, làm cho cơ cấu phanh không bị bó cứng, do đó tăng được hiệu quả phanh.

3.4.2. Cơ sở điều chỉnh áp lực phanh

3.4.2.1. Vấn đề sử dụng trọng lượng bám

Đa số các loại phanh dầu dùng trên các ôtô hiện nay có áp suất dầu phân bố về các bánh xe trước và bánh xe sau như nhau, hoặc sự phân bố chia theo một tỷ lệ tuỳ theo trọng lượng ở các bánh xe thay đổi.

Các trị số L, b, h_g ở mỗi loại xe ta đã biết và là giá trị cố định khi ta tính toán j_oH. Đối với mỗi loại xe giá trị b chọn trước ta chỉ tính được một hệ số bám tốt nhất ở một loại đường nhất định.

3.4.2.2. Đồ thị quan hệ áp suất P₁, P₂

Đối với các loại phanh trên ôtô có áp suất phân bố về các bánh xe trước và bánh xe sau như nhau, trên trục hoành thể hiện áp suất bánh xe trước là p₁, trên trục tung thể hiện áp suất bánh xe sau là p₂, thì quan hệ của nó là đường nghiêng 45⁰, gọi là đường đặc tính thực tế (khi chưa đặt bộ điều hoà lực phanh).

Trên thực tế khi phanh do có lực quán tính P_j tác dụng cho nên trọng lượng được dồn về cầu trước và giảm tải cho cầu sau.

Trên đồ thị ta thấy giữa đường áp suất thực tế và đường áp suất lý tưởng khi phanh khá xa nhau. Để thấy rõ, tại điểm A trên đường cong G₀ gióng xuống trục hoành ta có P_10H và gióng sang trục tung ta có P_20H và từ A gióng sang đường đặc tính thực tế ta có P₁ và P₂.

P_10H và P_20H là hai áp suất tối ưu cần thiết phân ra các bánh xe cầu trước và các bánh xe cầu sau.

Như vậy lực phanh sinh ra sao cho phải phù hợp với hai thông số trên. Nếu lớn quá thì bánh xe dễ bị trượt làm hao mòn lốp, tổn hao nhiên liệu làm ảnh hưởng đến kinh tế. Nếu nhỏ quá thì lực phanh sinh ra không đủ để hãm phanh làm ảnh hưởng đến an toàn chuyển động vì quãng đường phanh, thời gian phanh sẽ lớn. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe còn tuỳ thuộc vào áp suất p₁, p₂ truyền ra bánh xe trước và bánh xe sau. Vì vậy điều hoà lực phanh sao cho để có lực phanh tối ưu ở các bánh xe là rất cần thiết.

3.4.3. Bộ điều hòa lực phanh theo tải kiểu pit tông – vi sai

Khi lò xo cảm biến tải tì vào một đầu của piston. Tuỳ theo mức độ chở tải mà lực tác dụng lên piston nhiều hay ít.

Khi chưa hoạt động, lò xo đẩy piston lên trên làmpiston không tiếp xúc với phớt nên đường dầu thông từ xilanh chính ra xilanh bánh sau.

Khi áp suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên đầu trên của piston sẽ cân bằng với lực đẩy lên (lực đẩy của lò xo cảm biến tải, của lò xo, của áp suất dầu tác dụng lên đầu dưới của piston) nên piston tiếp xúc với phớt ngăn không cho dầu ra bánh sau do đó p₂ được hạn chế. Sau đó, nếu tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu vào p₁ tăng làm cân bằng trên bị phá vỡ khi đó piston mở ra và p₂ lại tăng lên cho đến khi đạt được sự cân bằng mới.

3.4.4. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh

3.4.4.1. Các thông số cần xác định

Ta có:

G : trọng lượng của ô tô khi không  tải, G = 25800 (N)

p_10H , p_20H- áp suất dư trong hệ thống phanh,  p_10H = p_20H= 0,2 (MPa)

r_bx :bán kính làm việc của bánh xe r_bx = 368 (mm)

r_td1 : bán kính trung bình của tấm ma sát bánh xe trước và sau r_td1 = r_{td2 =} 105(mm)

d₁, d₂ : Đường kính xi lanh ở các bánh xe trước và sau; d₁ = 53(mm); d₂=30 (mm); h_g= 900 (mm); a=1494 (mm); b= 1356 (mm);  L = 2850 (mm)

Để xác định áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe ta lập bảng xác định cho từng trường hợp cụ thể khi xe không tải và đầy tải với từng loại đường có hệ số bám khác nhau.

Ta lập bảng giá trị áp suất phân bố ra cầu trước và cầu sau khi xe chạy không tải và đầy tải phụ thuộc vào hệ số bám φ. Áp suất tạo nên trong dẫn động phanh ở các cơ cấu phanh của xe sẽ có các giá trị khác nhau.

3.4.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh:

- Vẽ đường đặc tính thực tế khi không có bộ điều hoà lực phanh (đặc tính không điều chỉnh) bằng cách vẽ một đường thẳng nghiêng với trục hoành một góc 45⁰.

- Qua đồ thị ta có thể xác định được điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ không tải và đầy tải:

+ Điểm a’: Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ không tải.

+ Điểm a : Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ đầy tải.

Từ đồ thị quan hệ ta có:

p_1a = p_2a

p_1a’ = p_2a’

Trong đó:

p_1a, p_2a - áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi đầy tải.

p_1a’, p_2a’- áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi không tải.

Như vậy, ở chế độ không tải và đầy tải, khi xe chạy trên đường có hệ số bám  φ = 0,55 thì phanh đạt hiệu quả cao nhất.

3.4.4.5. Lập phương trình quan hệ áp suất p₁ , p₂ của đường đặc tính điều chỉnh

Đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh là những đường xiên tạo với đường biểu diễn áp suất p­₁ những góc b. Do đó có thể lập phương trình cho đường xiên đó.

p₂ = A.p₁+B

Trong đó :

A: hệ số góc, A = tgb = 0,27

B = Y_b – X_b.tgb = 10,29 – 14,15.0,27 = 6,47

p₂= 0,27.p₁ + 6,47 (Mpa)

Mối quan hệ này biểu thị sự quan hệ áp suất trong dẫn động của cơ cấu phanh cầu sau. Mối quan hệ này biểu thị bằng đường đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà lực phanh khi làm việc, như vậy p₂ phụ thuộc p₁,tức là phụ thuộc vào cường độ phanh và sự phân bố tải trọng tác dụng lên các cầu xe khi phanh.

3.4.4.7. Xây dựng đường đặc tính hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh.

Ta có:

G: trọng lượng của ôtô khi đầy tải

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s²

j: gia tốc chậm dần của ôtô khi phanh gia tốc chậm dần lớn nhất khi xe sử dụng toàn bộ trọng lượng bám của xe: j_max=g.g                                            (3)

g: hệ số bám của xe (g_max=0,8)

Trong công thức (5) các giá trị G, a, L, g₂, h_g, C_p2 đối với xe là cố định nên f = A – B.j

C_p2: độ cứng tổng cộng của hệ thống treo sau, theo xe tham khảo ta có C_p2 = 50 N/mm

Dựa vào công thức (5) ta sẽ tính được độ võng f của hệ thống treo cầu sau khi không tải và khi đầy tải. Khi tính độ võng ta tính cho các điểm a, a^’, b, b^’ căn cứ vào hàm P₂= f(p₁).j

Ta đã biết các điểm a, a^’, b, b^’ ứng với hệ số bám j bao nhiêu thì ta tính được f ở các điểm a, a^’, b, b^’. Từ các giá trị này ta xây dựng được đồ thị quan hệ trên trục hoành là áp suất p₁ trục tung là độ võng f

f_a^,= 253,5 – 162,9.0,55 = 163,9 (mm)

f_b^,= 253,5 – 162,9.0,8 =123,18 (mm)

3.4.4.8. Kiểm tra lại đường kính D của piston vi sai:

- Ta đã chọn và tính sơ bộ đường kính D và d của piston vi sai theo công thức gần đúng.

- Tới đây ta tính chính xác đường kính của piston vi sai để thoả mãn điều kiện làm việc.

Trên đỉnh piston vi sai có kết cấu làm ụ tỳ hạn chế có đường kính 5 mm, để đảm bảo diện tích tiếp xúc ta tăng kích thước đường kính D lên một giá trị: D = 28,44 (mm)

Ta chọn D = 30 (mm)

3.4.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh:

Khi lập đường đặc tính điều chỉnh ta cố gắng làm cho đường này càng gần đường đặc tính lý tưởng càng tốt.

Ta tính cho xe đầy tải và xe không tải sai số chỉ nằm trong giới hạn cho phép

Để kiểm tra sự trùng nhau của đường đặc tính lý tưởng trên khoảng a’b’ và đường đặc tính điều chỉnh ta phải xác định được tung độ điểm b.

Trên đồ thị đặc tính điều chỉnh trị số áp suất của cơ cấu phanh cầu sau khi xe không tải ở vị trí b’ = 3,57 MPa. Sự không trùng nhau của đường đặc tính lý tưởng và đặc tính điều chỉnh thực tế là: 3,25%

So sánh ta thấy 3,25% <5-8%

Vậy sai số này nằm trong giới hạn cho phép.

CHƯƠNG IV

QUY TRÌNH LẮP RÁP, ĐIỀU CHỈNH VÀ BẢO DƯỠNG  HỆ THỐNG PHANH

4.1 Quy trình lắp ráp hệ thống phanh chính

4.1.1 Quy trình lắp ráp cơ cấu phanh

4.1.1.1 Lắp ráp cơ cấu phanh trước

a. Lắp ráp các cụm chi tiết của phanh đĩa

b. Quy trình lắp ráp má phanh.

- Lắp tấm chống ồn ở guốc phanh đĩa mới phía lưng.

- Lắp guốc phanh đĩa trên cụm xy lanh phanh đĩa.

- Lắp cụm xilanh vào khớp chuyển hướng.

Chú ý: khi lắp cần tránh làm hỏng chụp che cụm xilanh phanh.

Lắp lốp trước đổ đầy dầu phanh đến mức đánh dấu Max ở bình chứa dầu của xylanh phanh chính, dùng loại dầu phanh có ký hiệu:

DOT3. Kiểm tra để đảm bảo dầu không bị rò rỉ.

d. Quy trình lắp ráp đĩa phanh.

Lắp ráp các chi tiết theo thứ tự đánh số các chi tiết dưới hình vẽ:

4.1.1.2 Lắp ráp cơ cấu phanh sau

Quy trình lắp ráp phanh tang trống.

Lắp ráp các chi tiết theo thứ tự đánh số các chi tiết dưới đây:

4.1.2 Quy trình lắp ráp dẫn động phanh

4.1.2.1 Lắp ráp xylanh phanh chính

a. Quy trình lắp ráp.

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số các chi tiết trên hình vẽ sau:

Tra mỡ cho chi tiết cao su trước khi lắp:

Lắp vòng chặn: lắp cá piston số 1 và 2 vào xy lanh chính:

Khi piston đã được đẩy vào hết ta dung kìm mở miệng để lắp vòng chặn vào xy lanh.

b. Điều chỉnh sau khi lắp xy lanh.

Điều chỉnh khe hở cần đẩy:

- Điều chỉnh sao cho cần đẩy tiếp xúc nhẹ nhàng với piston của xy lanh phanh chính như hình vẽ. (Có dụng cụ chuyên dụng để điều chỉnh).

- Điều chỉnh cần đẩy để khe hở giữa piston và cần đẩy tiến tới 0.

4.1.2.3. Lắp ráp bàn đạp phanh

Quy trình lắp ráp

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số các chi tiết trên hình vẽ:

4.2. Quy trình lắp ráp hệ thống phanh tay

a. Quy trình lắp ráp.

Lắp ráp các chi tiết theo trình tự đánh số ở hình vẽ:

b. Điều chỉnh phanh tay.

Vặn êcu điều chỉnh để điều chỉnh hành trình làm việc của cần phanh tay.

4.3.2  Điều chỉnh hành trỡnh tự do bàn đạp phanh

Điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều dài thanh kéo. Lúc này cần dẫn động phải ép vào đế tựa lắp trên khoá phanhvà hành trình tự do của bàn đạp là phanh 15-25mm.

Việc điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh rất quan trọng và nó làm cho người điều khiển có cảm giác về sự phanh.

4.3.3 Điều chỉnh phanh tay

Vì đặc điểm phanh dừng chỉ có tác động chính khi xe dừng hẳn cho nên khe hở giữa má phanh và trống phanh không lơn cho phép khoảng 0,1-0,15mm.

Phanh dừng trong hệthống phanh xe thiết kế là dẫn động bằng cơ khí cho nên khi điều chỉnh cần biết chỉnh các đòn dẫn động và độ dài thanh kéo.

Điều chỉnh khe hở của chốt giữa cần và chạc của dẫn động phanh tay. Nếu điều chỉnh đúng thì kép phanh tay từ 5 - 6 răng.

4.4 Quy trỡnh bảo dưỡng hệ thống phanh

4.4.1 Quy trình thay dầu, xả khớ

Ta có trình tự xả như sau:

-Tháo mũ (nắp) cao su ra khỏi van thông của cơ cấu xy lanh bánh xe rồi chụp lên van một ống cao su còn đầu kia của ống thì đặt vào một hộp hay một chai chứa dầu phanh không ít hơn 0,2 lít.

- Đạp bàn phanh cho đến khi nào có cảm giác phanh có tác dụng thì vặn van xả ra khoản 1/2-3/4 vòng ren (chú ý vặn từ từ) làn như thế nhiều lần cho đến khi không khí trong hệ thống được xả hết thì thôi.

4.4.2. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh dầu

4.4.2.1. Đạp phanh không ăn

* Nguyên nhân và sửa chữa:

- Hành trình tự do của bàn đạp quá lớn → chỉnh lại hành trình tự do

- Lượng dầu trong hệ thống thiếu → bổ xung dầu

- Phớt làm kín quá mòn → thay mới

- Van một chiều tổng bơm bị hỏng → thay thế

- Khe hở giữa má phanh và tang đĩa phanh quá lớn → điều chỉnh lại

- Má phanh và đĩa phanh dính dầu mỡ → tháo và rửa sạch bằng xăng

4.4.2.2. Chảy dầu phanh

* Nguyên nhân và sửa chữa

- Đường ống bị nứt, đầu nối (racko) bị chờn ren hoặc bắt không chặt → thay thế hoặc siết lại racko

- Piston, xylanh của tổng phanh và xylanh con mòn → thay thế

- Các phớt bao kín bị mòn hỏng → thay mới

* Tác hại: lãng phí dầu phanh, hiệu quả phanh không cao, xe hoạt động không an toàn

4.4.2.4. Phanh ăn lệch về một phía

Biểu hiện khi phanh có hiện tượng quay vòng

* Nguyên nhân và sửa chữa

- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh của các bánh xe không đều nhau → điều chỉnh lại

- Một trong các bánh xe bị dính dầu mỡ → rửa sạch bằng xăng

- Đường ống dẫn tới một phanh nào đó bị tắc hoặc thủng → sữa chữa như trên

- Diện tích tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh ở các bánh xe không đều nhau→ rà lại bằng giũa, giấy nháp

4.4.2.5. Phanh nặng

Bộ trợ lực phanh bị hỏng, không hoạt động, thường là trợ lực chân không hoặc khí nén. Bộ trợ lực chân không hỏng do rách màng ngăn, van chân không và khí trời bị hở→ thay thế.

4.5. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dầu

4.5.1. Xả khí

- Đổ đầy dầu phanh đúng loại vào bình (không để dầu phanh chảy và dính vào sơn)

* Xả khí tổng phanh:

- Tháo các đường phanh tới các bánh xe. Từ từ đạp bàn đạp phanh và giữ nguyên.

- Dùng ngón tay bịt các lỗ dầu ra các bánh xe

- Lập lại các bước trên vài lần sau đó giữ nguyên bàn đạp ở vị trí đạp và lắp ống (tuy ô) tới các bánh xe

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

* Kiểm tra và điều chỉnh chiều cao bàn đạp phanh

- Dùng thước đặt thẳng vuông góc với sàn xe, đo từ sàn xe tới bàn đạp phanh, chiều cao này phải đúng quy định. Nếu không đúng cần điều chỉnh lại bằng cách:

+ Nới lỏng đai ốc hãm công tắc đèn phanh

+ Xoay cần đẩy bàn đạp phanh và xoay công tắc đèn phanh cho thân công tắc chạm vào cần bàn đạp. Kiểm tra lại chiều cao bàn đạp đảm bảo thì hãm lại

4.5.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh

  Mục đích đánh giá chất lượng sau sửa chữa, điều chỉnh và cần thiết thì điều chỉnh sửa chữa lại. Có hai phương pháp kiểm nghiệm hệ thống phanh: kiểm nghiệm trên đường và trên băng thử.

* Phương pháp kiểm nghiệm trên đường

Cho xe chạy trên đường thẳng và bằng phẳng với tốc độ quy định và thực hiện phanh. Kiểm nghiệm phải đảm bảo yêu cầu:

- Các bánh xe phải ăn đều không bị lệch và 4 bánh xe phải lết

- Đĩa phanh không nóng quá quy định

4.6. Hư hỏng sửa chữa xylanh chính

* Hư hỏng

- Cặp piston xylanh bị mòn, xước

- Lỗ điều hòa tắc, bẩn

- Lò xo hồi vị yếu, gẫy

- Bát cao su (cupen) bị mòn, rách, xước, trương nở

- Cụm van liên hợp bị hỏng, lò xo van yếu, gẫy

Nguyên nhân: do ma sát, sử dụng lâu ngày, dầu có nhiều cặn bẩn, tạp chất và dầu không đúng chủng loại.

Tác hại: hiệu quả phanh kém, chảy dầu, bó phanh

* Kiểm tra

Tháo rời các chi tiết rửa sạch bằng nước sau đó dùng khí nén thổi khô (tuyệt đối không được dùng xăng, dầu diesel để rửa)

- Quan sát xem cupen bị hỏng, piston bị cào xước, lỗ điều hòa bị tắc bẩn không

4.7. Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa bộ trợ lực

a) Hư hỏng

- Màng trợ lực buồng chân không bị thủng, rách, rạn nứt

- Van bị mòn, hở

- Các phớt làm kín mòn, rách, xước, biến cứng

- Các van không khí, chân không bị mòn hở

b) Kiểm tra

* Kiểm tra hoạt động bộ trợ lực trên xe

- Đạp bàn đạp phanh vài lần khi động cơ không làm việc thì không có sự thay đổi hành trình dự trữ của bàn đạp

- Đạp bàn đạp phanh và khởi động động cơ nếu bàn đạp dịch chuyển xuống dưới một chút thì chứng tỏ bộ trợ lực phanh làm việc bình thường

* Kiểm tra độ kín không khí

- Khởi động động cơ sau một hay hai phút thì tắt máy, từ từ đạp bàn đạp phanh vài lần. Nếu bàn đạp dịch chuyển xuống thấp hơn so với bàn đạp phanh đầu tiên thì trợ lực phanh không bị lọt khí

- Đạp phanh khi động cơ đang làm việc và tắt máy giữ nguyên bàn đạp, nếu không có sự dịch chuyển của bàn đạp sau 30s thì bộ trợ lực phanh không bị lọt khí

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 [1]. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô máy kéo - Dương Đình Khuyến – ĐHBK Hà Nội - 1995.

 [2]. Lý thuyết ôtô máy kéo - Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phan Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng - Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội - 1996.

 [3]. Tính toán và thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Nhà xuất bản giáo dục - 1993.

 [4]. Sổ tay Alat và đồ gá - PGS.TS Phạm Văn Địch - Nhà xuất bản KH và KT Hà Nội 2000.

 [5]. Tập bài giảng Cấu tạo Ôtô -TS Hồ Hữu Hải - ĐHBK Hà Nội - 2008.

 [6]. Kỹ thuật đo - PGS.TS Ninh Đức Tốn, TS Nguyễn Trọng Hùng - Nhà xuất bản giáo dục - 2007.

[7]. Thiết kế đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy

Tác giả: Trần Văn Địch

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"