MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 3

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH.. 4

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại. 4

1.1.1 Công dụng: 4

1.1.2 Yêu cầu: 4

1.1.3 Phân loại: 4

1.2 Đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm của một số cụm trong hệ thống phanh. 5

1.2.1 Cơ cấu phanh: 5

1.2.2 Dẫn động phanh. 9

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 10

2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống phanh khí nén. 10

2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống. 11

2.2.1 Nguồn cấp khí nén. 11

2.2.2 Bộ phận điều khiển. 14

2.2.3 Bầu phanh bánh xe. 17

2.2.4 Nhận xét 20

CHƯƠNG III: HIỆN TƯỢNG PHÂN BỐ LẠI TRỌNG LƯỢNG KHI PHANH VÀ TIÊU CHUẨN ECE R13. 22

3.1 Tiêu chuẩn ECE R13 Đối với ôtô tải loại N3 không trang bị ABS. 22

3.2 Động học quá trình phanh và hiện tượng phân bố lại trọng lượng khi phanh. 23

3.2.1 động học quá trình phanh. 23

3.1.2 Phân bố lại trọng lượng khi phanh. 25

3.3 Quy trình tính toán hệ thống phanh theo tiêu chuẩn ECE R13. 26

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH THEO TIÊU CHUẨN ECE

4.1 Tính toán cho trường hợp tỷ lệ phân bố lực phanh lý tưởng ..31

4.2 Quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa các cầu không đổi 35

4.3 Quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa cầu trước và cụm cầu sau thay đổi 39

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN MỘT SỐ PHẦN TỬ HỆ THỐNG PHANH

5.1 Tính năng suất máy nén khí 45

5.2 Tính toán bầu phanh tích năng. 45

5.3 Tính bền cơ cấu phanh. 48

5.3.1 Xác định các thành phần lực tác dụng lên guốc phanh. 48

5.3.2 Kiểm nghiệm cơ cấu phanh. 53

CHƯƠNG 6: CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH.. 57

6.1 Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra hiệu quả phanh. 57

6.1.1 Các yêu cầu cơ bản khi kiểm tra hệ thống phanh. 57

6.1.2 Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra. 58

6.2 Hư hỏng trong hệ thống phanh. 60

6.2.1 Cơ cấu phanh. 60

6.2.2 Dẫn động điều khiển. 61

6.2.3 Các thông số chẩn đoán cơ bản. 64

6.3 Xác định hiệu quả phanh. 64

6.3.1 Đo quãng đường phanh S_P trên đường. 64

6.4 Chuẩn đoán cơ cấu phanh. 67

6.5 Chẩn đoán dẫn động phanh. 69

6.5.1 Đối với phanh thủy lực. 70

6.5.2 Đối với hệ thống phanh khí nén. 73

6.5.3 Đối với hệ thống phanh thủy lực khí nén. 74

KẾT LUẬN.. 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 78

LỜI NÓI ĐẦU

   Trên thế giới ngày nay, công nghiệp ô tô ngày càng phát triển vượt bậc. Ôtô đã dần trở thành phương tiện vận chuyển hành khách và hàng hóa quan trọng cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời là phương tiện giao thông tư nhân phổ biến nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển.

   Nhưng cùng với sự phát triển đó, tai nạn giao thông (TNGT) ngày càng gia tăng. Đối với ô tô, nguyên nhân xảy ra tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.

    Đề tài của em được giao là: “Thiết kế hệ thống phanh ôtô tải loại N3” với các nhiệm vụ chính:

- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh

- Lựa chọn phương án thiết kế.

- Tìm hiểu tiêu chuẩn ECE R13

- Tính toán hệ thống phanh theo tiêu chuẩn

- Tính toán một số phần tử dẫn động và tính bền cơ cấu phanh

- Tìm hiểu phương pháp chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phanh

   Sau thời gian hơn hai tháng thực hiện đồ án tại bộ môn “Ôtô và xe chuyên dụng - Trường đại học Bách Khoa Hà Nội” dưới sự hướng dẫn của thầy:             PGS.TS…………… cùng sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do thời gian có hạn, trong quá trình làm đồ án em không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                                          Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                             Sinh viên thực hiện

                                                             ……………

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại.

1.1.1Công dụng:

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

- Giữ cho xe đứng yên một chỗ trong thời gian dài.

1.1.2 Yêu cầu:

- Có hiệu quả phanh cao nhất (thời gian phanh nhỏ, quãng đường phanh nhỏ, gia tốc phanh lớn).

- Phanh êm dịu và đảm bảo ổn định của ôtô khi phanh.

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, thời gian chậm tác dụng nhỏ.

- Điều khiển nhẹ nhàng ( lực tác động nhỏ, nhưng phải tạo được cảm giác khi phanh).

- Lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ với lực điều khiển trên bàn đạp.

- Có khả năng giữ xe trên dốc trong thời gian dài.

- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, sửa chữa.

1.1.3 Phân loại:

a) Phân loại theo đặc điểm điều khiển:

- Phanh chính (phanh chân): dùng để giảm tốc độ của xe khi đang chuyển động.

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

c) Theo dẫn động phanh:

- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí.

- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén.

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực.

1.2 Đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm của một số cụm trong hệ thống phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh:

a) Cơ cấu phanh tang trống:

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

- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, được sử dụng cho phanh dẫn động thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thường được bố trí trên cầu trước và cầu sau ôtô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh. Đối với dẫn động khí nén, cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, có bầu phanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh.

- Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm, chỉ dùng với xi lanh thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho với chuyển động tiến (theo chiều quay ω) cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai guốc nhả. 

- Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa, có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mô men phanh dưới tác dụng của lực điều khiển. Do sự biến đổi nhanh mô men phanh khi gia tăng lực điều khiển nên tính chất ổn định mô men kém, chỉ sử dụng kết cấu này khi cần thiết.

b) Cơ cấu phanh đĩa

Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa được chia thành loại có giá đỡ xi lanh cố định và loại có giá đỡ xi lanh di động.

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 xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đường dẫn dầu áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston.

1.2.2 Dẫn động phanh.

a) Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí

*Ưu điểm: đơn giản, có độ tin cậy cao, giá thành rẻ.

*Nhược điểm: khó bố trí, lực bàn đạp lớn.

c) Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

 *Ưu điểm: lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trong đường ống không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh

 *Nhược điểm: độ nhạy kém( thời gian chậm tác dụng lớn), kích thước các kết cấu lớn chỉ thích hợp cho xe tải vừa và lớn.

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống phanh khí nén

Trên hình vẽ thể hiện sơ đồ nguyên lí của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén của ô tô tải có 3 cầu. Hệ thống gồm có nguồn cung cấp khí nén, dẫn động phanh chính với 2 dòng độc lập, dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng.

Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc tách nước 3, van an toàn kép 4 tới các bình chứa khí 5 và 6. Van an toàn kép 4 đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau tạo thành 2 nguồn cung cấp khí độc lập cho 2 dòng dẫn động phanh. Van bảo vệ 17 có nhiệm vụ ngắt bình chứa khí 18 không cho thông với hệ thống nếu có sự cố lọt khí trên đường dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng.

2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống

2.2.1 Nguồn cấp khí nén

a) Máy nén khí và bộ phận tự động điều chỉnh áp suất

Máy nén khí

Máy nén khí có nhiệm vụ cung cấp ổn định không khí sạch có áp suất cho hệ thống. Cấu tạo của máy nén khí gần giống với động cơ đốt trong. Các chi tiết cơ bản gồm: một trục khuỷu 3 đặt trên ổ bi đỡ 13. Trên trục khuỷu bố trí thanh truyền 5 nối với pittông 6 bằng chốt 7. Phần đỉnh các pittông đặt các xecmăng làm kín. Trong nắp máy đặt các van nạp 15 và van xả 11 (dạng van một chiều). trục khuỷu máy nén được dẫn động từ động cơ bằng đai thang qua bánh đai 2.

*Bộ tự động điều chỉnh áp suất

Bộ phận tự động điều chỉnh áp suất được bố trí cạnh máy nén cùng với cơ cấu giảm áp thực hiện nhiệm vụ duy trì áp suất khí nén ở một giá trị nhất định.

Đường khí vào 25 nối với bình chứa khí, cửa trên nối với cơ cấu giảm áp. Khi áp suất trong bình chứa khí lớn hơn giá trị định mức, lực tác dụng lên van bi 24 lớn hơn lực lò xo trên, van bi 24 mở đưa khí tới cơ cấu giảm áp đồng thời van bi 23 đóng cửa khí ra ngoài môi trường. 

b) Bộ lọc hơi và làm khô

Máy nén khí hút không khí từ ngoài vào có lẫn cả hơi ẩm, hơi ẩm có thể tạo cạn hay ăn mòn các chi tiết kim loại, ngoài ra trong khí nén còn chứa dầu lẫn vào khi qua máy nén. Bộ lọc có tác dụng loại bỏ hơi ẩm và dầu ra khỏi khí nén.

Khí có hơi nước đi vào qua đường C qua tấm lọc bụi 6, tấm hút dầu 8, chất hút ẩm 7 và bị thổi qua lỗ giclơ lên khoang P cấp không khí khô cho bình chứa qua đường A.

c) Van chia ngả bảo vệ hai dòng

Van có công dụng chia dòng khí thành hai nhánh tạo nên các dòng khí độc lập, khi một trong hai dòng bị mất áp suất thì dòng còn lại vẫn làm việc được.

Khi có khí nén cấp vào đường I,  khí nén sẽ đẩy mở các van một chiều 3, cấp khí cho các khoang B và Cdưới tác dụng của áp suất khí nén ép lò xo 5 đẩy píttông số 4 theo chiều mở van 3, van 3 được mở lớn hơn. Khí có áp suất cấp vào đường II và III đi đến các bình chứa khí.

2.2.2 Bộ phận điều khiển

*Cụm bàn đạp:

Bàn đạp phanh 22 có cơ cấu hoạt động kiểu đòn bẩy với điểm tựa O nằm trên nắp van phanh 17. Điểm thấp nhất của bàn đạp bị hạn chế bởi vít điều chỉnh 18, đầu kia là chốt quay 20. Vít 18 tỳ vào nắp 17 để hạn chế hành trình của chốt quay khi nhả phanh, đồng thời là cơ cấu điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp.

*Cụm van điều khiển dòng phanh sau:

Nhiệm vụ chính là đóng mở dòng phanh dẫn ra cầu sau. Cụm van này bao gồm: nắp van phanh 17 và các chi tiết nằm trong than van trên 16. Pittong trên 15 được giữ và dịch chuyển trong than van 16 bởi các lò xo hồi vị 2, lò xo ép 14. Mặt dưới của pittong 15là đế van trong của cụm van. Đế van trong dịch chuyển cùng với pittong 15, van 12 ép sát vào đế van. 

*Cụm van điều khiển dòng phanh trước:

Cụm van điều khiển dòng phanh trước bao gồm: pittong 4 nằm dưới thân van trên 16và các chi tiết nằm trong than van dưới 6. Pittong 4 có lõi là ống trụ rỗng làm nhiệm vụ xả khí ra khí quyển. Pittong  được ép lên trên nhờ lò xo hồi vị 10. Mặt dưới của pittong 4 là đế van trong của cụm van dưới. Đế van trong dịch chuyển cùng với pittong 4. Dưới tác dụng của lò xo 5, van 9 ép vào đế van ngoài.

* Nguyên lý làm việc

- Khi không phanh các lò xo hồi vị 2, 5, 10, 11, giữ cho các van 12 và van 9 ở trạng thái đóng, không cung cấp khí từ P1 P2 sang B1 B2 đồng thời thông đường B1 B2 với khí quyển qua đường tâm van.

- Khi phanh bàn đạp phanh quay quanh chốt cố định O, ép con lăn 20tỳ lên cốc ép 19 di xuống. Khi khắc phục xong khe hở tự do bích chặn ép lò xo 14 đẩy pitong trên 15 đi xuống. Ban đầu đế van 12 tiếp xúc với mặt van đóng đường thông B1 ra khí quyển. Đế van 12 tiếp tục đi xuống mở van 12 thông đường P1 với B1cấp khí nén đi tới các bầu phanh cầu sau.

- Khi nhả phanh, bàn đạp phanh 21 trở về vị trí ban đầu, cốc ép 19 được đẩy về vị trí ban đầu dưới tác động của lực lò xo hồi vị, đẩy piston dưới 4 và piston trên 15 dịch chuyển lên trên. Quá trình dịch chuyển xảy ra: đóng van cấp khí nén và mở van thông khí quyển. Như vậy dòng cấp khí nén từ P1 sang B1 và từ P2 sang B2bị ngắt và nối thông đường khí B2, B1 ra khí quyển E. Khí nén từ các bầu phanh được xả ra ngoài nhờ lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh và bầu phanh bánh xe, quá trình phanh kết thúc.

- Rà phanh: là quá trình phanh xe và duy trì phanh ở một mức độ nhất định nhằm giữ ô tô ở tốc độ nào đó. Khi rà phanh, ban đầu người lái phanh xe bằng cách tăng dần lực điều khiển bàn đạp, sau đó không tăng và giữ nguyên bàn đạp ở vị trí nào đó.

- Khi một dòng phanh bị hỏng:

Van phân phối hai dòng còn cho phép làm việc khi bị hỏng một dòng phanh bất kì, tuy nhiên hiệu quả phanh sẽ kém hơn.

Khi dòng phanh sau bị hỏng: Giả thiết dòng khí P1 mất áp suất, hành trình của bàn đạp phanh vẫn phải khắc phục hết khe hở để đóng van xả của cụm van trên khí nén và mở van thông đường P1 sang B1, sau đó đẩy tiếp piston 4 đi xuống, mở van nạp khí từ đường P2 sang B2. Nhưng do không có áp suất hỗ trợ mở cụm van dưới của dòng phanh sau (phía trên), do vậy hành trình và lực bàn đạp yêu cầu lớn hơn.

2.2.3 Bầu phanh bánh xe

Bầu phanh bánh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều. Vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên piston đẩy và dịch chuyển để điều khiển cam quay.

Bầu phanh bánh xe có nhiệm vụ tạo lực khí nén đẩy đòn đẩy dịch chuyển, tạo nên xoay cam quay ở cơ cấu phanh.

a) Bầu phanh đơn

Màng 5 được đỡ bằng tấm đỡ 4, và nối liền với đòn đẩy 6. Đòn đẩy 6 và đầu nối 10 liên kết bắt ren với nhau, tạo thành đòn đẩy dẫn động quay cam quay đóng mở cơ cấu phanh. Chiều dài của đòn đẩy được điều chỉnh nhờ đai ốc 9, nhằm tạo nên vị trí thích hợp với cam quay.

Nguyên lý làm việc:

Khi không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2, màng 5 ở vị trí tận cùng phía trên. Khi phanh, khí nén có áp suất cao được dẫn tới khoang trên của bầu phanh qua lỗ P, đẩy màng 5 và đòn đẩy 6 dịch chuyển về xuống dưới, thực hiện sự xoay cam quay trong cơ cấu phanh. Khi nhả phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2 đẩy màng 5, kéo đòn 6 trở về vị trí ban đầu. Khí nén ở khoang trên theo đường ống quay về van phân phối thoát ra ngoài, kết thúc quá trình phanh.

 b) Bầu phanh tích năng

Cấu tạo của bầu phanh và các trạng thái làm việc thể hiện trên hình 2.4.

Bầu phanh tích năng gồm: hai bầu phanh được ghép nối tiếp nhau, một bầu phanh chính và một bầu phanh tích năng.

Bầu phanh chính có cấu tạo và nguyên lý làm việc trên cơ sở bầu phanh đơn dạng màng. Trong bầu phanh chính có hai khoang: khoang P thông với khí quyển, khoang S thông với đường cấp và thoát khí nén khi phanh từ van phân phối.

Nguyên lý làm việc:

Trạng thái ban đầu, khi chưa có khí nén, dưới tác dụng của lò xo tích năng 14, đẩy piston 13, ống đẩy 2, màng 6 và đòn đẩy 7 về bên phải, thực hiện phanh bánh xe. Đây là trạng thái phục vụ việc đỗ xe trên dốc ( chức năng phanh tay).

Khi không phanh , máy nén khí đạt áp suất khoảng 0,6 MPa, đường B được cấp khí từ bình chứa khí (hoặc van phanh tay) vào khoang Q. Khí nén đẩy piston tích năng 13, nén lò xo tích năng về bên trái. Dưới tác dụng của lò xo hồi vị 9, màng 6 dịch chuyển sang trái, kéo cam quay cơ cấu phanh về vị trí nhả phanh, bánh xe lăn trơn.

2.2.4 Nhận xét

Để nâng cao hiệu quả của hệ thống phanh, cần tăng mômen phanh tại các bánh xe. Nhưng mômen phanh lại bị giới hạn bởi momen bám do đó để có hiệu qua phanh cao nhất ta phải tận dụng tối đa lực bám tại các cầu xe.

Trong quá trình phanh có sự phân bố lại trọng lượng bám tại các cầu. Để tận dụng hết trọng lượng bám tại các cầu mà vẩn đảm bảo khả năng điều khiển (không sảy ra hiện tượng trượt) ta phải có bộ phận tự động thay đổi áp suất phanh tại các cầu theo sự phân bố lại trọng lượng. Để đáp ứng được yêu cầu này ta có hai cách là sử dụng: ABS hay bộ phận điều hòa lực phanh. Nhưng do xe tải được sử dụng vào mục đích kinh doanh nên cần giá thành rẻ trong khi ABS có giá thành cao vậy nên em quyết định sử dụng bộ điều hòa lực phanh.

CHƯƠNG III: HIỆN TƯỢNG PHÂN BỐ LẠI TRỌNG LƯỢNG KHI

PHANH VÀ TIÊU CHUẨN ECE R13

3.1 Tiêu chuẩn ECE R13 Đối với ôtô tải loại N3 không trang bị ABS

Theo quy định N^o13, tiêu chuẩn E/ECE/324, E/ECE/TRANS/505, các ô tô loại N_3­ không trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS cần đáp ứng các yêu cầu sau:

Đối với φ = 0,2  0,8 cần đạt được γ_T  0,1 + 0,85 (φ – 0,2);

Đối với mọi chế độ tải trọng đường cong hệ số bám hiệu dụng của cầu trước phải nằm trên đường cong hệ số bám hiệu dụng của cầu sau với mọi giá trị của γ_T = 0,15 0,30. Điều này cần được coi là đạt yêu cầu nếu với các giá trị đó các đường cong hệ số bám hiệu dụng của mỗi cầu nằm giữa hai đường thẳng song song với đường lý tưởng, được thể hiện bởi phương trình sau:

φ = γ_T  0,8                       (8)

và nếu với γ_T  0,3 đường cong hệ số bám hiệu dụng của cầu sau thỏa mãn:

γ_T  0,1 + 0,74( φ – 0,38)

3.2 Động học quá trình phanh và hiện tượng phân bố lại trọng lượng khi phanh.

3.2.1 động học quá trình phanh

Bài toán nghiên cứu khảo sát quá trình phanh có nhiệm vụ xác định các thông số tối ưu cho các cơ cấu và dẫn động phanh, đảm bảo hiệu quả phanh và độ ổn định của ôtô khi phanh, đồng thời chỉ ra sự cần thiết phải bố trí bộ điều hòa lực phanh cùng với các thông số của nó.

Như vậy, để có được hiệu quả phanh cực đại cần thỏa mãn điều kiện là lực phanh tác dụng trên các cầu ô tô tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên các cầu đó trong khi phanh.

Với sự phân bố lực phanh lý tưởng ta có được gia tốc cực đại:

a_max = g.γ_Tmax = g.φ

Khi phanh tới giới hạn lết tại một cầu nào đó trong khi tại các cầu khác không sử dụng hết khả năng bám thì hệ số bám hiệu dụng sẽ nhỏ hơn hệ số bám, còn gia tốc phanh sẽ nhỏ hơn gia tốc đạt được trong trường hợp phân bố lực phanh là lý tưởng.

Việc phanh lết tại các bánh xe làm cho lốp bị mòn nhanh chóng và không đảm bảo an toàn. Khi phanh lết sự trượt giữa lốp và đường tăng lên, hệ số bám giảm làm ô tô mất ổn định và mất khả năng điều khiển.

3.1.2 Phân bố lại trọng lượng khi phanh

Ta có:

L : Chiều dài cơ sở

h_g: Chiều cao trọng tâm

P_j: Lực quán tính

a, b : Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước, cầu sau

Z₁,Z₂: Phản lực từ mặt đường tác dụng lên cầu trước, cầu sau

Bỏ qua lực cản không khí và lực cản lăn, coi hệ số bám tại các bánh là như nhau ta có.

3.3 Quy trình tính toán hệ thống phanh theo tiêu chuẩn ECE R13           

Quy trình tính toán được thực hiện qua ba giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: tính toán cho trường hợp phân bố lực phanh lý tưởng

Bước 1:Xác định trọng lượng phân bố tại các bánh xe trong quá trình phanh

Bước 2:Giá trị lực phanh và mômen phanh tối ưu tại các bánh xe.

Bước 3: Lựa chọn kích thước bầu phanh và áp suất khí nén trong dân động phanh.

Giai đoạn 2: Tính toán quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa các cầu không đổi

Bước 1: Tính toán lực phanh và áp suất khí nén tại các bánh xe cầu trước, cầu sau trong trường hợp đầy tải và không tải

Bước 2 : Xác định hệ số sử dụng trọng lượng bám theo lực phanh tại các bánh xe

Bước 3; Xây dựng đồ thị quan hệ giữa hệ số dử dụng trọng lượng bám tại các bánh xe cầu trước , cầu sau với hệ số lực phanh

Giai đoạn 3: Tính toán cho hệ thống phanh thực, có sử dụng bộ điều hòa lực phanh, có khả năng thay đổi một cách tự động tỷ lệ lực phanh cầu , cầu sau.

Bước 1: Xác định áp suất , hệ số điều chỉnh áp suất và góc đặt cần điều chỉnh của  bộ điều hòa lực phanh

Bước 2 :Tính toán độ dài cần điều chỉnh l_p của bộ điều hòa lực phanh

Bước3: Xác định các giá trị tức thời của góc β và hệ số điều chỉnh áp suất K theo hệ số lực phanh cho các trường hợp đầy tải và không tải

Bước 4: Xác định hệ số sử dụng trọng lượng bám của các bánh xe với mặt đường

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH THEO TIÊU CHUẨN ECE

4.1 Tính toán cho trường hợp tỷ lệ phân bố lực phanh lý tưởng

 Thông số xe tham khảo thể hiện bảng 4.1.

Xe tham khảo: ô tô Kamaz - 6520 (6 4) (daesco.vn)

Sơ đồ tính toán và các lực tác dụng lên ô tô trong quá trình phanh thể hiện trên hình 4.2

- Các ký hiệu sử dụng trong quá trình tính toán:

G_a - trọng lượng toàn bộ của ô tô;

G₁, G₂ - trọng lượng tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau;

L - chiều dài cơ sở ô tô;

c, b, h_g - tọa độ trọng tâm ô tô;

r_k - bán kính lăn bánh xe;

T₁, T₂ - lực phanh trên cầu trước và cầu sau;

a - gia tốc chậm dần khi phanh;

g - gia tốc rơi tự do;

γ_T - hệ số lực phanh;

∑T - tổng các lực phanh tại các bánh xe;

M_T1, M_T2 - mô men phanh trên các bánh xe cầu trước và cụm cầu sau;

M_T - mô men phanh trên bánh xe;

Q - lực trên ty đẩy bầu phanh;

p - áp suất khí nén trong hệ thống phanh;

p₁, p­₂ - áp suất khí nén trong các bầu phanh cầu trước và sau;

φ₁, φ₂ - hệ số bám hiệu dụng trên các cầu trước và sau;

K - hệ số mô đun áp suất;

Bước 1: Xác định trọng lượng phân bố tại các bánh xe trong quá trình phanh

Thay các số liệu vào ta được:

*Khi đầy tải: 

G_d1 = 3437,5+4885,7a/g

G_d2 = 5165,3-2442,9a/g

*khi không tải:

G_k1 = 2802,8+2023,4a/g

G_k2 = 1836,1--1011,7a/g

Bước 2: Giá trị lực phanh và mômen phanh tối ưu tại các bánh xe

*Khi đầy tải:

ZT_đ=27500a/g

*Khi không tải:

ZT_k=12950a/g

Các giá trị mô men phanh tối ưu tại các bánh xe được tính theo công thức:

M_T1 = T₁ r_k = 0,562 T₁

M_T2 = T₂ r_k = 0,562 T₂                                                                    (4.4)

Kết quả tính được cho trong bảng 1:

Bước 3: Lựa chọn kích thước bầu phanh và áp suất khí nén trong dân động phanh.

Hiệu quả hệ thống phanh có thể được đặc trưng bởi giá trị ổn định của gia tốc phanh khi phanh ngặt. Chẳng hạn ở Liên Xô cũ, gia tốc phanh yêu cầu không nhỏ hơn 5,5 m/s², còn ở các nước phát triển, gia tốc phanh yêu cầu không dưới 6 m/s².

Việc lựa chọn các kích thước của bầu phanh và áp suất khí nén trong dẫn động phanh để đảm bảo được hiệu quả phanh đã định được tiến hành trên cơ sở:

- Lực phanh tại các bánh sau phải đảm bảo tận dụng được lực bám tại các bánh sau của ô tô đầy tải ở trạng thái tĩnh trên đường có hệ số bám không nhỏ hơn 0,65

- Lực phanh trên các bánh trước cần phải không nhỏ hơn giá trị tối ưu của nó khi phanh ô tô đầy tải với gia tốc 0,6g.

Thay các giá trị T₁ và T₂ vào biểu thức trên ta được:

Tại cầu sau:      Q₂  0,330  3351,6 = 1106 KG

Tại cầu trước:   Q₁  0,330  3821,4 = 1261 KG

Sau khi lựa chọn kích thước các bầu phanh theo các dãy tiêu chuẩn, ta thấy đối với loại ô tô đang xét có thể chọn các bầu phanh loại 24, 26, 28, 30 tùy theo áp suất khí nén sử dụng trong hệ thống.

Đặc tính của bầu phanh đã chọn:

Q = 146,67p – 35 (kiểu 24)

Q = 162,22p – 33 (kiểu 26)

Q = 177,78p – 32 (kiểu 28)

Q = 193,33p – 30 (kiểu 30)       (4.9)

Bảng thể hiện giá trị lực Q (KG) tương ứng.

Như vậy có thể chọn kiểu bầu phanh 30 cho cả cầu trước và cầu sau. Khi đó, thay giá trị Q vào công thức (4.5) ta được:

M_T = 1,7(193,33p – 30) = 328,66p – 51.

Trong đó M_T1 và M_T2 là các giá trị tối ưu của các mô men phanh trên các cầu trước và sau (xem bảng 1).

Kết quả tính toán p₁ và p_2­ cũng được cho trong bảng 1.

4.2 Quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa các cầu không đổi

Bước 1: Tính toán lực phanh và áp suất khí nén tại các bánh xe cầu trước, cầu sau trong trường hợp đầy tải và không tải

Giá trị tối ưu của tổng lực phanh (đáp ứng được hệ số lực phanh theo yêu cầu) được tính theo công thức (4.3). 

Biến đổi công thức trên bằng cách thay

∑T = G­_a­(a/g)

Q₂ = 193,33p₂ – 30

Bước 2 : Xác định hệ số sử dụng trọng lượng bám theo lực phanh tại các bánh xe

Giá trị các tải trọng trên các cầu G₁­, G₂ được lấy trong bảng 1. Kết quả tính toán các thông số theo hệ số lực phanh được cho trong bảng 2.

Bước 3; Xây dựng đồ thị quan hệ giữa hệ số dử dụng trọng lượng bám tại các bánh xe cầu trước , cầu sau với hệ số lực phanh

Trên hình 4.3 là đồ thị thể hiện quan hệ giữa hệ số bám hiệu dụng tại cầu trước và cụm cầu sau với hệ số lực phanh với điều kiện tỷ lệ phân bố lực phanh giữa các cầu là không đổi.

Phân tích các kết quả tính toán thể hiện trên bảng 2 và đồ thị ta rút ra kết luận:

- Trong trường hợp tỷ lệ mô men giữa cầu trước và cụm cầu sau không đổi, hệ thống phanh chính của ô tô Kamaz dạng 6 4 khi đầy tải đáp ứng các tiêu chuẩn của Liên Xô cũ về hiệu quả phanh (với áp suất khí nén trong hệ thống bằng 6KG/cm², gia tốc chậm dần đạt 0,65g) và các tiêu chuẩn của quy định N^o13, tiêu chuẩn E/ECE/324 về phân bố lực phanh giữa các cầu (các đường cong hệ số bám hiệu dụng phụ thuộc vào lực phanh riêng và quan hệ giữa lực phanh riêng với áp suất không vượt ra khỏi miền giới hạn).

- Đối với ô tô không tải, hệ thống phanh chính không đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (khi gia tốc đạt 5m/s² các bánh xe cầu sau trượt lết trên đường khô) và không đáp ứng tiêu chuẩn của quy định N⁰13, tiêu chuẩn E/ECE/324 về phân bố lực phanh giữa các cầu (các đường cong hệ số bám hiệu dụng phụ thuộc vào lực phanh riêng và quan hệ giữa lực phanh riêng với áp suất không nằm hoàn toàn trong các miền giới hạn).

4.3 Quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa cầu trước và cụm cầu sau thay đổi

Để điều chỉnh tỷ lệ lực phanh người ta sử dụng bộ điều hòa lực phanh loại tia. Bộ điều hòa được lắp trên dẫn động phanh cầu sau và điều chỉnh áp suất khí nén dẫn tới các bầu phanh cầu sau theo tải trọng tác dụng lên cầu sau.

Sơ đồ bố trí bộ điều hòa được thể hiện trên hình 4.4, còn đặc tính của nó được thể hiện trên hình 4.5.

Bước 1: Xác định áp suất, hệ số điều chỉnh áp suất và góc đặt cần điều chỉnh của  bộ điều hòa lực phanh

Trước tiên cần xác định các thông số lắp ráp của bộ điều hòa lực phanh (chiều dài thanh đòn l_p và góc β). Sau đó phải xác định hệ số K – hệ số điều chỉnh áp suất khí nén cấp từ bộ điều hòa đến các bầu phanh khi ô tô ở trạng thái tĩnh, đầy tải và không tải với các điều kiện sau: lực phanh các bánh sau cần phải đảm bảo tận dụng khả năng bám tại cầu sau ở trạng thái tĩnh đầy tải và không tải trên đường có hệ số bám φ = 0,65 - 0,8; nghĩa là:

Sử dụng giá trị của G₂ trong bảng 2 ta được:

Đối với ô tô đầy tải:        3351,6KG  T_d2  4125,0 KG

Đối với ô tô không tải:    1193,7 KG  T_k2  1469,1 KG

Thay các giá trị của T₂ vào ta được:

Khi đầy tải:

5,88KG/cm²  p_d2 7,2 KG/cm² , ta chọn p₂ = 6 KG/cm²

Khi không tải:

2,19KG/cm²  p_k2  2,67 KG/cm² , ta chọn p₂ = 2,4 KG/cm²

Khi đầy tải:          K = 6/6 = 1

Khi không tải:      K = 6/2,4 = 2,5

Theo đặc tính tĩnh của điều hòa lực phanh (hình 4.5) ta xác định các góc đặt của cần điều chỉnh:

Khi đầy tải:    K = 1          β_d = 25^o - 40^o, ta chọn β₀ = 30^o;

Khi không tải: K = 2,5 β_k = -15^o

Bước 2 :Tính toán độ dài cần điều chỉnh l_p của bộ điều hòa lực phanh

Giá trị độ võng f của nhíp theo tải trọng P được xác định dựa trên đặc tính tĩnh của nhíp sau ô tô, thể hiện trên hình 4.6.

Sử dụng giá trị tải trọng tác dụng lên cầu sau cho trong bảng 1 và đặc tính đàn hồi tĩnh của nhíp sau ô tô Kamaz ta xác định độ võng nhíp.

Khi ô tô đầy tải, một bên của cụm cầu sau phải chịu 2G_d2 = 10312KG, độ võng nhíp là f₀ = 83 (mm)

Khi ô tô không tải, 2G_k2 = 3672,2 KG, f₀₁ = 26 (mm)

Như vậy: Δf = 83 – 26 = 57 (mm)

Bước 4: Xác định hệ số sử dụng trọng lượng bám của các bánh xe với mặt đường

Các kết quả tính toán xác định các thông số theo hệ số lực phanh trong trường hợp có điều chỉnh tỷ lệ lực phanh giữa các cầu được cho trong bảng 3.

Trên hình 4.7 thể hiện đồ thị quan hệ giữa hệ số bám hiệu dụng trên cầu trước và cụm cầu sau với hệ số lực phanh trong trường hợp tỷ lệ lực phanh giữa các cầu được điều chỉnh.

*Kết luận: Các kết quả tính toán thể hiện trên bảng 3 và hình 4.7 cho thấy hệ thống phanh chính của ô tô thiết kế khi có điều chỉnh tỷ lệ lực phanh giữa các cầu đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu quả phanh và về phân bố lực phanh giữa các cầu theo quy định N^o13 tiêu chuẩn E/ECE/324 trong cả hai trường hợp đầy tải và không tải.

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN MỘT SỐ PHẦN TỬ HỆ THỐNG PHANH

5.1 Tính năng suất máy nén khí

Máy nén khí được lựa chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau:

- Nạp nhanh các bình chứa sau khi khởi động động cơ;

- Giữ được áp suất trong hệ thống gần với áp suất tính toán khi phanh liên tục.

Tuy nhiên trên thực tế máy nén khí chỉ làm việc khoảng (10 – 20)% thời gian làm việc của xe, khi các bình chứa đã được nạp đầy thì máy nén được chuyển sang chạy ở chế độ không tải.

Ta có:

i - Số lượng xy lanh của máy nén khí (i = 2)

d - Đường kính của xy lanh (cm), d = 6

S - Hành trình piston (cm), S = 3,8

n - Số vòng quay của trục máy nén, n = 2200(vòng/ phút)

η_v - Hiệu suất thể tích (η_v = 0,5 – 0,75), chọn η_v­ = 0,7

Vậy năng suất máy nén khí là:Q = 331 lít/phút

Q > 250l/p vậy máy nén cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống

5.2 Tính toán bầu phanh tích năng

Tính toán lò xo tích năng:

- Khi tính toán lò xo của bộ tích lũy năng lượng cần chú ý một số điểm sau:

Theo tiêu chuẩn Việt Nam đang lưu hành trong các trung tâm đăng kiểm, khi tiến hành thử phanh tay trên bệ thử yêu cầu lực phanh do phanh tay sinh ra phải đạt được bằng 16% trọng lượng toàn bộ của xe.

Khi nhả phanh tay, chỉ cần áp suất khí nén p_j = 4KG/cm² cũng đủ để lò xo nén trở về vị trí ban đầu.

- Tính lực ép lò xo của bộ tích lũy năng lượng (P_lx2)

Ta lại có theo công thức đã đưa ra phần (4.1) chương (4), lực tác dụng vào ty đẩy bầu phanh được tính như sau:

Q₂’ = 0,330.T₁ = 0,330.0,04 .27500.9,81 = 3561,03 (N)

Thay số vào (1) ta có: P_lx2 Q₂’ + P_lx1 = 3561,03 + 100 = 3661,03 (N)

Độ cứng của lò xo được tính như sau:

Ta có:

d - đường kính của dây lò xo. Chọn theo xe tham khảo d = 8 mm

D_lx - đường kính vòng lò xo. Chọn theo xe tham khảo D_lx = 90 mm

G - mô đun đàn hồi của vật liệu.

Chọn vật liệu thép C65, G = 8.10¹⁰ (N/m²)

n₀ - số vòng làm việc của lò xo. Chọn theo xe tham khảo n₀ = 5 vòng

Vậy ΔP = 11237.18.10^-3 = 202 (N)

Thay các giá trị vào bất phương trình (2) ta được:

<=> 3863,03 (N)  4524,00 (N)

Như vậy (2) được thỏa mãn.

- Số vòng toàn bộ của lò xo (n):

Theo kinh nghiệm n = n₀ + (1  2) = 5 + 2 = 7 (vòng)

- Bước của lò xo (t):

Theo công thức t = (0,15 -0,3)D_lx

Lấy t = 0,25.90 = 22,5 (mm)

- Chiều dài toàn bộ của lò xo (H):

H = n.t = 6.22,5 + 8 = 143 (mm)

5.3 Tính bền cơ cấu phanh

5.3.1 Xác định các thành phần lực tác dụng lên guốc phanh

Guốc phanh phải chịu 3 lực:

- Lực P do cam ép có phương, chiều và điểm đặt lực đã biết theo cơ cấu phanh.

- Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh, điểm đặt lực được coi là tại tâm quay của guốc phanh O₁, tuy nhiên phương, chiều và độ lớn thì chưa biết.

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

Ta có:

β_o  –  góc ôm của tấm ma sát;

β₁ – góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;

β₂ = β_o + β₁

Với r_t là bán kính của tang trống (tùy theo cỡ lốp xe, vành bánh xe).

Theo thông số xe tham khảo:

r_t = 200 (mm)

β_o = 110^o = 1,92 (rad)

β₁ = 18^o ,  β₂ = 128^o

Do đó: p = 0,228 m

Xác định các thành phần lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp giải tích

Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực phanh P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ra ở guốc phanh trước và guốc sau bằng mô men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.

Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β₁, β_2, β₀, r_t) ta tính được góc δ và bán kính ρ, nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N (lực N hướng vào tâm O). Lực R là lực tổng hợp của N và T. 

Đối với trường hợp dẫn động khí nén, cơ cấu tác động cuối cùng là cam ép. Thông thường các cam có biên dạng đối xứng nên khi tác động, các má phanh của guốc trước và guốc sau có các khoảng dịch chuyển bằng nhau. Trong điều kiện đó, nếu kích thước của các má phanh như nhau thì biến dạng của chúng cũng bằng nhau và vì vậy áp suất trên các má phanh cũng bằng nhau. Điều này có nghĩa là các phản lực từ trống phanh tác dụng lên các guốc phanh trước và sau cũng bằng nhau:

R^’ = R^’’ = R.

Vì hai má phanh có kích thước giống nhau nên ta có:

ρ^’= ρ^’’ = ρ

r₀^’ = r₀^’’ = r₀

Như vậy mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là:

M_P = M_P^’ + M_P^’’= 2.R.r₀

Trong đó c là khoảng cách từ tâm bánh xe tới tâm chốt c = 160 mm

Kết hợp (*) và (**) ta được:

P₁’ = 26464 (N)

P₁” = 58420 (N)

5.3.2 Kiểm nghiệm cơ cấu phanh

a) Kiểm tra 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. 

Với: δ = 11,02^o; ρ = 0,228 m

Thay các thông số trên vào công thức ta có: u = 0,8 khác u = 0,3

Vậy hiện tượng tự xiết không xảy ra với guốc trước.

*Kết luận: Hiện tượng tự xiết không xảy ra đối với các cơ cấu phanh đã thiết kế.

b) Kiểm tra công trượt riêng

Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau:

Ta có:

G - trọng lượng ô tô khi đầy tải, G = 27500 (KG)

V₀ = 60 (km/h) = 16,67 (m/s)

F_∑ - tổng diện tích các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh

[L] - công ma sát riêng giới hạn, [L] = 4 10 MJ/m²

Theo xe tham khảo F_∑ = 6300 (cm²) = 0,63 (m²)

Vậy công ma sát riêng là: L = 6,18 MJ/m²=> Vậy thỏa mãn điều kiện L [L]

CHƯƠNG 6: CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHANH

6.1 Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra hiệu quả phanh

6.1.1 Các yêu cầu cơ bản khi kiểm tra hệ thống phanh

Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ô tô. Do đó phải chấp nhận những yêu cầu kiểm tra khắt khe, nhất là đối với ô tô thường xuyên hoạt động ở tốc độ cao. Các yêu cầu như sau:

- Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe khẩn cấp trong bất kì tình huống nào. Khi phanh đột ngột xe phải được dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại.

- Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ô tô trong mọi điều kiện sử dụng, lực phanh trên bàn đạp phải tỷ lệ với hành trình bàn đạp, có khả năng rà phanh khi cần thiết. Hiệu quả phanh cao phải kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều đặn giữ ổn định chuyển động của xe.

- Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ…), phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết hư hỏng.

6.1.2 Một số tiêu chuẩn trong kiểm tra

Các quốc gia khác nhau đều có tiêu chuẩn riêng cho phù hợp với mức độ phát triển kinh tế nên các tiêu chuẩn sử dụng đều không giống nhau. Tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra hiệu quả phanh cho trong bảng 1 của ECE R13 và của TCVN 6919 - 2001 Việt Nam trong trường hợp lắp ráp xuất xưởng ô tô:

- Khi phanh xe trên đường quỹ đạo chuyển động của ô tô không lệch quá 8^o so với phương chuyển động thẳng và không bị lệch bên 3,50 m.

- Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng phanh chân dùng trong kiểm định lưu hành của Việt Nam do Bộ GTVT ban hành cho trong bảng 2 - tiêu chuẩn ngành 22-TCN 224-2000.

6.2 Hư hỏng trong hệ thống phanh

6.2.1 Cơ cấu phanh

a) Mòn cơ cấu phanh

Quá trình phanh xảy ra tại các cơ cấu phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa phần quay và phần không quay, vì vậy sự mài mòn các chi tiết của má phanh với tang trống hay đĩa phanh là không tránh khỏi. Sự mài mòn này làm tăng kích thước bề mặt làm việc của tang trống, giảm chiều dày má phanh, tức là làm tăng khe hở má phanh với tang trống khi không phanh. Khi đó muốn phanh hành trình bàn đạp phanh phải lớn lên hoặc hệ thống phanh khí nén thời gian chậm tác dụng sẽ tăng. 

Sự mài mòn các cơ cấu phanh thường xảy ra:

- Mòn đều giữa các cơ cấu phanh. Khi phanh, hiệu quả phanh sẽ giảm, hành trình bàn đạp tăng lên (nếu là hệ thống phanh thủy lực).

- Mòn không đều giữa các cơ cấu phanh, hiệu quả phanh giảm mạnh, ô tô bị lệch hướng chuyển động, nhiều khi sự giữ chặt vành lái không thể duy trì hướng chuyển động mong muốn. Điều này thường dẫn tới các tai nạn giao thông khi phanh ngặt.

b) Mất ma sát trong cơ cấu phanh

Các cơ cấu phanh ngày nay thường dùng ma sát khô, vì vậy nếu bề mặt ma sát bị dính dầu, mỡ hay nước thì hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống sẽ giảm, tức là giảm mô men phanh sinh ra. Thông thường trong sử dụng do mỡ từ moay ơ, dầu từ xy lanh bánh xe, nước từ bên ngoài xâm nhập vào, bề mặt má phanh tang trống bị chai cứng…  làm mất ma sát trong cơ cấu phanh. Sự mất ma sát xảy ra không đồng thời trên các cơ cấu phanh nên sẽ làm giảm hiệu quả phanh và gây lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh.

c) Bó kẹt cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh cần thiết phải tạo cho bánh xe lăn trơn khi không phanh. Trong một số trường hợp cơ cấu phanh bị bó kẹt do: bong tấm ma sát guốc phanh, hư hỏng cơ cấu hồi vị trong cơ cấu, do điều chỉnh không đúng, vật lạ rơi vào không gian làm việc… Sự bó kẹt cơ cấu phanh còn có thể xảy ra trên cơ cấu phanh có phanh tay và phanh chân làm việc chung trong cùng một cơ cấu.

6.2.2 Dẫn động điều khiển

a) Dẫn động phanh thủy lực

*Khu vực xy lanh phanh chính:

- Thiếu dầu phanh,

- Dầu phanh lẫn nước,

*Đường ống dẫn dầu bằng kim loại hay cao su:

- Tắc bên trong, bẹp bên ngoài đường ống dẫn,

- Thủng hay nứt, rò rỉ dầu tại các chỗ nối.

*Khu vực các xy lanh bánh xe:

- Rò rỉ dầu phanh ra ngoài, rò rỉ dầu phanh qua các gioăng, phớt bao kín bên trong,

- Xước hay rỗ bề mặt làm việc của xy lanh.

b) Dẫn động phanh khí nén

Dẫn động phanh khí nén yêu cầu độ kín khít cao do vậy phổ biến nhất là sự rò rỉ khí nén, thường gặp ở tất cả mọi chỗ trên hệ thống.

*Máy nén khí và van điều áp có các hư hỏng thường gặp sau:

- Mòn buồng nén khí: vòng găng, piston, xy lanh,

- Mòn hỏng bộ bạc hoặc bi trục khuỷu,

- Thiếu dầu bôi trơn,

*Đường ống và bình chứa khí nén:

- Tắc đường ống dẫn,

- Dầu và nước đọng lại quá nhiều trong bình chứa khí nén.

*Van phân phối, van ba ngả, các đầu nối:

- Kẹt các van làm mất hiệu quả dẫn khí,

- Nát hỏng các màng cao su,

- Sai lệch vị trí làm việc.

6.2.3 Các thông số chẩn đoán cơ bản

Qua phân tích và liệt kê ở trên, các hư hỏng trong hệ thống phanh có thể dẫn tới các thông số biểu hiện kết cấu chung như sau:

- Giảm hiệu quả phanh: quãng đường phanh tăng, gia tốc chậm dần trung bình nhỏ, thời gian phanh dài,

- Lực phanh, hay mô men phanh ở bánh xe không đảm bảo,

- Tăng hành trình tự do bàn đạp phanh,

6.3 Xác định hiệu quả phanh

6.3.1 Đo quãng đường phanh S_P trên đường

Chọn đoạn đường phẳng dài, mặt đường khô có hệ số bám cao, không có chướng ngại vật. Tại 1/3 quãng đường cắm cọc tiêu chỉ thị điểm bắt đầu đặt chân lên bàn đạp phanh.

Cho ô tô không tải gia tốc đến tốc độ quy định (v), duy trì tốc độ này cho tới vị trí cọc tiêu phanh. Tại vị trí cọc tiêu cắt ly hợp và đặt chân lên bàn đạp và phanh ngặt. Khi phanh đạp nhanh và giữ yên vị trí bàn đạp, vành lái ở trạng thái đi thẳng, chờ cho ô tô dừng lại.

a) Đo gia tốc chậm dần, thời gian phanh trên đường

Phương pháp tương tự như trên, nhưng cần có dụng cụ đo gia tốc với độ chính xác 0,1 m/s² và xác định bằng giá trị gia tốc phanh lớn nhất trên dụng cụ đo. Đo gia tốc chậm dần lớn nhất là phương pháp cho độ chính xác tốt có thể dùng đánh giá chất lượng hệ thống phanh vì dụng cụ đo nhỏ, gọn (gắn trên kính ô tô).

b) Đo lực phanh hoặc mô men phanh trên bệ thử

Dạng cơ bản của thiết bị đo hiệu quả phanh thông qua việc đo lực phanh ở bánh xe là bệ thử con lăn.

Bệ thử con lăn gồm ba bộ phận chính: bệ đo, tủ điều khiển, đồng hồ chỉ thị.

Quy trình đo được xác định bởi nhà chế tạo thiết bị bao gồm các trình tự sau: Ô tô không tải, sau khi đã được kiểm tra áp suất lốp, cho lăn từ từ trên bệ thử, qua bàn đo trọng lượng, vào giá đỡ tang trống. 

6.4 Chuẩn đoán cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh được chẩn đoán thông qua các biểu hiện chung khi xác định trên toàn xe. Hiệu quả và chính xác hơn cả là nhờ việc xác định lực phanh hay mô men phanh ở các bánh xe bằng bệ thử.

*Trên các xe tải lớn và trung bình sử dụng phanh tang trống có lỗ kiểm tra khe hở má phanh tang trống để xác định trạng thái.

*Quan sát:

- Bằng mắt thấy các hiện tượng rò rỉ dầu phanh ở khu vực xi lanh bánh xe.

- Sự hoạt động cam quay ở hệ thống phanh khí nén:

*Kiểm tra sự lăn trơn bằng cách kích nâng và quay các bánh xe, xác định sự va chạm của má phanh với tang trống hoặc đĩa phanh.

*Kiểm tra sự rò rỉ khí nén khi đạp phanh.

a) Cơ cấu phanh thủy lực có bộ liên động với phanh tay

Kích bánh xe, kiểm tra trạng thái bó cứng bánh xe lần lượt qua các trạng thái: phanh bằng phanh chân, phanh bằng phanh tay, khi thôi phanh.

b) Cơ cấu phanh đĩa

Trên ô tô con dùng phanh đĩa có gắn thêm miếng kim loại báo hết má phanh, khi mòn tới giới hạn phải thay, miếng kim loại này sẽ cọ sát với đĩa phanh tóe tia lửa và phát tiếng va chạm báo hiệu. Tiếng va chạm cọ sát này có thể nhận biết được khi phanh hay quay khi kích nâng bánh xe.

6.5 Chẩn đoán dẫn động phanh

Ngoài việc xác định các thông số chung đánh giá hiệu quả phanh khi chẩn đoán các loại hệ thống phanh khác nhau cũng có các biểu hiện khác nhau.

6.5.1 Đối với phanh thủy lực

Do đặc điểm truyền năng lượng điều khiển cơ cấu phanh là chất lỏng nên khi chẩn đoán cần thiết phải xác định trạng thái kỹ thuật của hệ thống thông qua:

- Sự rò rỉ chất lỏng dẫn động,

- Sự lọt khí vào hệ thống dẫn động,

- Hư hỏng các van điều tiết chất lỏng,

6.5.2 Đối với hệ thống phanh khí nén

Hệ thống phanh khí nén ngoài việc đo đạc các thông số chung ở trên còn cần thiết phải:

- Xác định sự rò rỉ khí nén trước và sau van phân phối,

- Tắc đường ống dẫn,

- Kẹt các van làm mất hiệu quả dẫn khí,

- Hư hỏng các màng xi lanh,

6.5.3 Đối với hệ thống phanh thủy lực khí nén

Trên ô tô tải thường sử dụng hệ thống phanh thủy lực khí nén: cơ cấu phanh làm việc nhờ thủy lực, điều khiển nhờ khí nén.

Khi chẩn đoán cần tiến hành các công việc cho hệ thông phanh thủy lực và các công việc cho phần hệ thống phanh khí nén. Ngoài ra còn cần tiến hành các công việc sau:

a) Kiểm tra áp lực khí nén sau van phân phối p (KG/cm²) tương ứng với các vị trí góc bàn đạp phanh (β^o)

- Lắp đồng hồ đo áp suất khí nén vào đầu vào của xi lanh khí nén. Đồng hồ đo có giá trị đo lớn nhất tới 10kG/cm².

- Nổ máy cho động cơ làm việc ổn định, áp suất khí nén đạt giá trị 7,0 kG/cm².

b) Kiểm tra áp lực thủy lực sau xi lanh chính p(KG/cm²) tương ứng với các vị trí góc bàn đạp phanh (β^o)

- Lắp đồng hồ đo áp suất khí nén vào đầu ra của van phân phối. Đồng hồ đo có giá trị đo lớn nhất tới 10 KG/cm².

- Nổ máy cho động cơ làm việc tới nhiệt độ ổn định, áp suất khí nén đạt giá trị 7,0 KG/cm².

Nếu các giá trị đo được nằm trong vùng của hai đường đậm thì van phân phối và hệ thống thủy lực làm việc tốt. Nếu nằm ngoài cần tiến hành xem xét tiếp chất lượng của van phân phối và hệ thống.

- Dùng đồng hồ đo áp suất thủy lực lắp ở đầu ra. Xả không khí trong hệ thống sau đó vặn chặt đồng hồ đo,

KẾT LUẬN

   Sau thời gian hơn hai tháng thực hiện, dưới sự hướng dẫn của thầy:PGS.TS…………… cùng các thầy trong bộ môn em đã hoàn thành các nhiệm vụ trong đồ án “Thiết kế hệ thống phanh ôtô tải loại N3” của mình. Các nội dung cơ bản đã được giải quyết:

- Trình bày tổng quan hệ thống phanh trên ô tô,

- Lựa chọn phương án thiết kế phù hợp cho hệ thống,

- Tính toán hệ thống phanh theo tiêu chuẩn ECE R13,

- Tính toán một số phần tử dẫn động phanh và tính bền cơ cấu phanh,

- Trình bày phương pháp chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phanh.

   Trong quá trình thực hiện, vì thời gian có hạn song em đã cố gắng nghiên cứu, tìm hiểu thực tế và giải quyết các yêu cầu của đề tài cũng như các yêu cầu kỹ thuật.

   Em xin chân thành cảm ơn thầy: PGS.TS…………… cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.

   Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng

Kết cấu ô tô

Nhà xuất bản Bách Khoa - Hà Nội

[2] Nguyễn Trọng Hoan

Bài giảng thiết kế tính toán ô tô

[3] Nguyễn Khắc Trai

Cơ sở thiết kế ô tô

Nhà xuất bản Giao thông vận tải

[4] Nguyễn Khắc Trai

Kỹ thuật chẩn đoán ô tô

Nhà xuất bản Giao thông vận tải

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"