MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................ 2
CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH................................................4
1.1.Công dụng yêu cầu và phân loại hệ thống phanh................................................4
1.1.1. Công dụng........................................................................................................4
1.1.2. Yêu cầu............................................................................................................4
1.1.3. Phân loại..........................................................................................................4
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh....................................................................5
1.2.1. Cơ cấu phanh..................................................................................................6
1.2.1.1. Cơ cấu phanh tang trống..............................................................................6
1.2.1.2. Cơ cấu phanh đĩa........................................................................................11
1.2.2. Cơ cấu phanh dừng........................................................................................15
1.2.3. Dẫn động phanh.............................................................................................16
1.2.3.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí............................................................16
1.2.3.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực..........................................................17
1.2.3.3. Dẫn động phanh chính bằng khí nén...........................................................18
1.2.3.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp.............................................19
1.2.4. Bộ cường hóa lực phanh.................................................................................20
1.2.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS.................................................23
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG PHANH XE KIA SELTOS 2020......27
2.1. Giới thiệu tổng quan về xe Kia Seltos 2020.......................................................27
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh xe Kia Seltos 2020....................35
2.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế.........................................................................35
2.2.2. Sơ đồ cấu tạo tổng quát và nguyên lý làm việc..............................................36
2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống phanh.............37
2.3.1. Cơ cấu phanh.................................................................................................37
2.3.2. Xilanh phanh chính.........................................................................................38
2.3.3. Bộ trợ lực phanh.............................................................................................40
2.3.4. Bàn đạp phanh................................................................................................42
2.3.5. Phanh dừng (phanh tay).................................................................................42
2.3.6. Hệ thống ABS..................................................................................................44
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE KIA SELTOS 2020...........49
3.1. Thiết kế tính toán hệ thống phanh.....................................................................49
3.1.1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe...........................................49
3.1.2. Tính toán cơ cấu phanh đĩa.............................................................................50
3.1.3. Xác định các kích thước má phanh.................................................................52
3.2. Tính toán dẫn động phanh..................................................................................54
3.2.1. Đường kính xi lanh công tác...........................................................................54
3.2.2. Hành trình làm việc của piston xi lanh bánh xe...............................................55
3.3. Hành trình của bàn đạp phanh...........................................................................55
3.4. Xác định hành trình piston xi lanh chính. .........................................................56
3.5. Tính bền đường ống dẫn động phanh................................................................56
3.6. Tính toán thiết kế bộ trợ lực phanh....................................................................57
3.7. Hệ số cường hóa của trợ lực.............................................................................58
3.8. Xác định kích thước màng cường hoá.............................................................59
3.9. Tính lò xo lò xo màng cường hóa.......................................................................60
3.9.1. Đường kính dây lò xo......................................................................................60
3.9.2. Số vòng làm việc của lò xo..............................................................................60
3.9.3. Độ biến dạng cực đại của lò xo.......................................................................61
3.9.4. Ứng suất của lò xo..........................................................................................61
3.10. Lò xo van khí ...................................................................................................62
3.10.1. Đường kính dây lò xo:...................................................................................62
3.10.2. Số vòng làm việc của lò xo............................................................................63
3.10.3. Độ biến dạng cực đại của lò xo.....................................................................63
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH XE KIA SELTOS 2020...............64
4.1. Nội dung bảo dưỡng hệ thống phanh................................................................64
4.1.1. Bảo dưỡng hàng ngày.....................................................................................64
4.1.2. Bảo dưỡng định kỳ..........................................................................................64
4.2. Các yêu cầu khi bảo dưỡng – sửa chữa hệ thống phanh.................................64
4.3. Các hư hỏng của hệ thống phanh và cách khắc phục.......................................66
4.4. Một số công việc chính trong bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phanh................68
4.4.1. Xả khí khỏi mạch dầu......................................................................................68
4.4.1.1. Các yêu cầu khi thực hiện thao tác xả khí ..................................................68
4.4.1.2. Xả khí ra khỏi xi lanh chính..........................................................................69
4.4.1.3. Xả khí khỏi mạch dầu...................................................................................70
4.4.2. Kiểm tra hoạt động trợ lực phanh....................................................................71
4.4.2.1. Kiểm tra hoạt động của trợ lực.....................................................................71
4.4.2.2. Kiểm tra sự kín khí của trợ lực.....................................................................71
4.4.2.3. Kiểm tra lẫn khí của trợ lực..........................................................................72
4.4.3. Đại tu xi lanh chính..........................................................................................72
4.4.4. Đại tu cơ cấu phanh........................................................................................73
4.4.4.1. Thay má phanh............................................................................................73
4.4.4.2. Tháo rời xi lanh phanh.................................................................................75
4.4.4.3. Lắp xi lanh phanh........................................................................................75
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................77
LỜI NÓI ĐẦU
Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế đang phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay ngành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu của con người. Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn…để theo kịp với xu thế của thời đại.
Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cải tiến cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết.
Đề tài này có nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe Kia Seltos 2020”. Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy : TS…………… và toàn thể các thầy trong bộ môn ô tô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS…………… cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1.Công dụng yêu cầu và phân loại hệ thống phanh
1.1.1. Công dụng
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.
Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển (tức là tăng được tốc độ trung bình của xe).
1.1.2. Yêu cầu
- 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
- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn
1.1.3. Phân loại
a. Theo công dụng:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân);
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);
- Hệ thống phanh dự phòng;
f. Theo trợ lực
- Hệ thống phanh có trợ lực
- Hệ thống phanh không có trợ lực
g. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:
h. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS).
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1
Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:
- Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô.
- Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh.
1.2.1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng).
Trên ô tô chủ yếu sử dụng ma sát để tạo cơ cấu phanh và các loại cơ cấu phanh thường dùng trên ô tô là cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh dải.
1.2.1.1. Cơ cấu phanh tang trống
Trong cơ cấu phanh tang trống thì chúng ta có nhiều loại khác nhau:
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tác dụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm.
* Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:
Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.
Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.b).
1.2.1.2. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.
Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;
- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe;
- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các piston của các xi lanh bánh xe;
Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
* Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a):
Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có piston, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe.
* Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):
Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định trên dầm cầu. Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một piston tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ.
1.2.2. Cơ cấu phanh dừng
Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau.
Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số.
1.2.3. Dẫn động phanh
1.2.3.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí
Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng không tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).
1.2.3.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực
Dẫn động phanh bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đến các xi lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép má phanh vào trống/đĩa phanh.
Có nhiều phương án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới thiệu hai phương án tiêu biểu thường được sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình 1.14.a và 1.14.b.
Ở sơ đồ hình 1.14.a thì một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước còn một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau. Với cách bố trí này một trong hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng. Ví dụ trên hình vẽ khi dòng dầu ra cầu trước bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh.
1.2.3.3. Dẫn động phanh chính bằng khí nén
Dẫn động phanh bằng khí nén tức là sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để tạo nên áp lực ép các guốc phanh vào trống phanh. Đặc điểm của dẫn động phanh bằng khí nén là độ nhạy thấp hơn, phức tạp hơn nhưng do sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để thực hiện điều khiển cơ cấu phanh nén lực điều khiển của người lái là không cần lớn lắm mà chỉ cần đủ để mở các van điều khiển phân phối khí nén. Vì vậy nó thường dùng trên các ô tô cỡ lớn.
1.2.3.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp
Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp còn lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại 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 khi chịu áp suất).
1.2.4. Bộ cường hóa lực phanh
- Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dụng phanh, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ thống phanh trang bị thêm bộ trợ lực phanh.
- Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không của động cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp phanh. Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ.
a) Cấu tạo:
b) Hoạt động.
* Khi không phanh:
Van không khí được nối với cần điều khiển van và bị lò xo phản hồi của van không khí kéo về bên phải. Van điều chỉnh bị lò xo van điều chỉnh đẩy sang trái. Điều này làm cho van không khí tiếp xúc với van điều chỉnh. Do đó, không khí bên ngoài đi qua lưới lọc bị chặn lại không vào được buồng áp suất biến đổi.
* Giữ phanh:
Nếu đạp bàn đạp phanh nửa chừng, cần điều khiển van và van không khí ngừng dịch chuyển nhưng piston vẫn tiếp tục di chuyển sang bên trái do độ chênh áp suất. Lò xo van điều khiển làm cho van này vẫn tiếp xúc với van chân không, nhưng nó dịch chuyển theo piston.
1.2.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS
Trong quá trình phanh xe, nếu các bánh xe bị trượt lết thì khả năng bám đường của bánh xe giảm rất nhiều so với khả năng bám khi bánh xe ở giới hạn trượt lết nên hiệu quả phanh giảm nhiều. Mặt khác, khi bánh xe bị trượt lết thì mất khả năng điều khiển hướng chuyển động của xe nên chất lượng phanh giảm.
* Chức năng của các thành phần chính:
- Cảm biến tốc độ bánh xe nhằm phát hiện tốc độ góc của bánh xe và gửi tín hiệu đến bộ ABS-ECU;
- Cảm biến giảm tốc: khi thực hiện quá trình phanh gấp, tốc độ bánh xe hạ thấp đột ngột, theo quán tính thì thân xe sẽ bị chúi về phía trước làm cho 2 đĩa cảm biến bị lắc theo chiều dọc/ngang của thân xe, nếu dao động mạnh thì đĩa sẽ che ánh sáng từ LED đến transistor quang và làm transistor quang đóng/mở, lúc này cảm biến giảm tốc sẽ chia làm 4 mức và gửi tín hiệu về ECU.
- Bộ chấp hành ABS (cụm điều khiển thuỷ lực) hoạt động theo mệnh lệnh từ ECU để tăng, giảm hay giữ nguyên áp suất dầu cần thiết đảm bảo hệ số trượt tốt nhất (10% đến 30%) tránh bó cứng bánh xe.
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG PHANH XE KIA SELTOS 2020
2.1. Giới thiệu tổng quan về xe Kia Seltos 2020
Là thương hiệu ô tô lâu đời nhất của Hàn Quốc với hơn 70 năm sáng tạo không ngừng, KIA đã khẳng định được vị thế với hơn 70 giải thưởng thiết kế danh giá, luôn nằm trong top 10 thương hiệu có doanh số cao nhất trên toàn cầu.
Kia Seltos - Mẫu xe ứng dụng thiết kế theo xu hướng mới của thương hiệu KIA
Kia Seltos là mẫu xe kết hợp giữa giữa thiết kế đẹp, tạo ấn tượng với tính năng, trang bị hữu dụng và công nghệ, tiện ích hiện đại. Thiết kế phía trước ấn tượng, lưới tản nhiệt đặc trưng nối liền với dãy đèn LED đi cùng kết cấu đa tầng độc đáo cùng họa tiết điêu khắc hoa văn kim cương mang đến vẻ ngoài sang trọng cùng phong cách mạnh mẽ và hiện đại của thế hệ sản phẩm mới.
Phía sau xe nổi bật với thiết kế hình khối tạo nên sự vững chãi và cứng cáp với ống xả kép mạ Chrome. Để tăng thêm sự vững chắc và cân đối phía sau, xe còn trang bị dải đèn LED với hiệu ứng ánh sáng theo phương ngang, liền mạch với đường mạ chrome, tôn lên vẻ đẹp hiện đại và năng động cho Kia Seltos.
Vận hành tin cậy và linh hoạt
Động cơ Turbo thế hệ mới với công nghệ tăng áp có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ giúp gia tăng công suất 138 Hp và moment xoắn 242Nm đem lại khả năng vận hành mạnh mẽ, tiết kiệm nhiên liệu. Bên cạnh đó, hộp số 7 cấp ly hợp kép (DCT) cho phép thời gian chuyển số nhanh, đem lại cảm giác lái êm ái cùng với mức tiêu hao nhiên liệu tối ưu
Kia Seltos được trang bị đầy đủ các tính năng an toàn:
Trang bị về an toàn trên Kia Seltos gồm: 6 túi khí, hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), phân bổ lực phanh điện tử (EBD), hỗ trợ phanh khẩn cấp (BA), cân bằng điện tử (ESP), kiểm soát thân xe (VMS), hỗ trợ khởi hành ngang dốc (HAC), camera lùi, cảm biến hỗ trợ đỗ xe… Bên cạnh đó hệ thống khung gầm của Kia Seltos sử dụng công nghệ mới được gia cố bằng thép cường lực lớn với thiết kế thông minh giúp phân tán lực, hạn chế tối đa tác động vào bên trong trong trường hợp xảy ra va chạm, mang lại sự an toàn tối đa cho khách hàng
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh xe Kia Seltos 2020
2.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế
- Cơ cấu phanh trên ô tô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa. Phanh guốc chủ yếu sử dụng trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số loại ôtô con. Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên xe con ngày nay phần lớn các xe con là sử dụng cho cả 2 cầu.
- Phanh dừng kiểu phanh guốc tích hợp trong đĩa phanh trên 2 bánh sau, điều khiển và dẫn động bằng cơ khí
- Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dung phanh, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ thống phanh trang bị thêm bộ trợ lực phanh. Trợ lực phanh ta sử dụng bầu trợ lực kiểu chân không có kết cấu nhỏ gọn hỗ trợ phanh đạt hiệu quả trợ lực cao
Từ các ưu nhược điểm trên ta chọn loại dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực trên xe thiết kế.
Sự tích hợp của các hệ thống trên đã tạo ra một hệ thống phanh tối ưu nâng cao tính năng an toàn chủ động của xe.
2.2.2. Sơ đồ cấu tạo tổng quát và nguyên lý làm việc
1. Sơ đồ cấu tạo:
Mạch thuỷ lực trên xe Kia Seltos 2020 được bố trí dạng mạch đường chéo
2. Nguyên lý làm việc:
- Khi đạp phanh (1) dầu áp suất cao trong xilanh phanh chính (3) được khuếch đại bởi trợ lực (2) sẽ được truyền đến thông qua đường dầu phanh (7) tới các xilanh bánh xe (5) và thực hiện quá trình phanh. Khi thôi phanh áp suất trên đường ống giảm các phớt bao kín có khả năng đàn hồi kéo piston về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh quay trơn với độ đảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa.
- Nếu có một trong các bánh xe có dấu hiệu tốc độ giảm hơn so với các bánh khác (sắp bó cứng) tín hiệu này được HECU (6) xử lý và điều khiển (các van điện 3 vị trí) làm việc để giảm áp suất dầu trong xi lanh bánh xe đó để nó không bị bó cứng.
2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong hệ thống phanh
2.3.1. Cơ cấu phanh
1. Cấu tạo:
Trên xe Seltos 2020 cơ cấu phanh trước và sau đều là cơ cấu phanh đĩa và thuộc kiểu càng phanh di động. Điều khác biệt cơ bản của 2 cơ cấu phanh trước và sau chỉ là thông số đĩa phanh, kiểu đĩa phanh.
2. Nguyên lý làm việc:
Quá trình làm việc của cơ cấu phanh trước và sau là như nhau và được trình bày dưới đây:
- Khi đạp phanh: Dòng dầu có áp suất cao được truyền từ xilanh phanh chính tới xilanh bánh xe, dưới áp suất của dầu làm piston dịch chuyển về phía trước theo hướng tác dụng của dầu làm cúp pen piston cao su bị biến dạng, piston tiếp tục tiến đến khi đẩy má phanh áp sát vào đĩa phanh. Trong lúc đó do càng phanh (calip) là không cố định trên giá đỡ mà dưới tác dụng của dòng dầu trong xilanh đẩy nó chuyển động ngược chiều với piston nhờ trục trượt làm má phanh còn lại lắp trên càng phanh cũng tiến vào áp sát vào đĩa phanh. áp suất dầu vẫn tăng và các má phanh bị đẩy tiếp xúc vào đĩa phanh lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh sẽ giúp giảm tốc độ của xe và dừng xe (đĩa phanh lắp trên may ơ).
- Khi thôi đạp phanh: Do dòng dầu hồi về bình chứa và xilanh phanh chính nên lực tác dụng lên piston và càng phanh giảm dần và quá trình chuyển động của piston và càng phanh ngược chiều khi đạp phanh. Lúc này đĩa phanh lại được tự do, cúp pen piston cũng trả về vị trí ban đầu và kết thúc quá trình phanh.
2.3.3. Bộ trợ lực phanh
1. Khái quát:
Bộ trợ lực phanh là một cơ cấu sử dụng độ chênh lệch giữa chân không của động cơ và áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh (tăng lực) tỷ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp để điều khiển các phanh. Bộ trợ lực phanh sử dụng chân không được tạo ra từ đường ống nạp của động cơ.
3. Nguyên lý làm việc:
- Bầu lực chân không A được kết nối với bơm chân không qua van 1 chiều. Van điều khiển lắp trên ty đẩy bàn đạp để đóng và mở rãnh không khí. Khi không sử dụng phanh, van một chiều sẽ lắp đầu ống chặn. Màng tác động lắp chặt với đế của cần đẩy piston, phần đế này sẽ thông giữa buồng A và buồng B.
- Khi không đạp phanh: Van không khí được nối với cần điều khiển van và bị lò xo hồi vị của van kéo về bên phải. Van điều khiển bọ lò xo đẩy sang bên trái van không khí. Thế nên, không khí ở ngoài bị chặn không vào được buồng biến đổi áp suất. Và van chân không bị tách khỏi van điều chỉnh tạo nên một lối thông cho buồng A và B. Vì thế nên lò xo của màng ngăn đẩy piston sang bên phải.
2.3.4. Bàn đạp phanh
1. Cấu tạo:
2. Nguyên lý làm việc:
Khi ta tác dụng lực vào bàn đạp phanh cùng với sự trợ lực của bộ trợ lực chân không sẽ mở đường dầu phanh từ xi lanh chính sẽ được phân phối tới các cụm phanh thực hiện quá trình phanh và đồng thời sẽ bật công tắc đèn phanh ở phía sau xe để báo hiệu. Tùy theo lực đạp của người lái và một số cảm biến khác hệ thống điều khiển sẽ đưa ra phương án phanh xe tối ưu để đảm bảo an toàn.
2.3.6. Hệ thống ABS
1. Khái quát:
Cùng với ESC (Elictronic Stability Control) hệ thống cân bằng điện tử và TCS (Traction Control System) hệ thống chống trượt, ABS (Anti-lock Brake System) hệ thống chống bó cứng phanh bánh xe là một trong những hệ thống góp phần đảm bảo an toàn cho người lái. Nó được coi như là lá bùa hộ mệnh cho chúng ta giảm thiểu được rất nhiều nguy cơ gây tai nạn.
2. Nguyên lý làm việc:
HECU lấy tín hiệu từ các cảm biến tốc độ về tốc độ góc các bánh xe, từ đó tính toán tốc độ bánh xe, tốc độ chuẩn của bánh xe và ngưỡng trượt để nhận biết nguy cơ bị hãm cứng của bánh xe. Từ đó sẽ đưa ra tín hiệu xử lí phù hợp đến bộ chấp hành ABS.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE KIA SELTOS 2020
3.1. Thiết kế tính toán hệ thống phanh.
3.1.1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe
Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết, trong quá trình trượt mô men phanh không tăng được nữa mà thậm chí còn có xu hướng giảm. Vì vậy, ta thường tính toán mô men phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng tối đa khả năng bám của bánh xe.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở các bánh xe thì mô men phanh cần thiết sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh
Thay các giá trị trên vào (1) và (2) ta có:
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là:
Mp1 = 761,82 Nm
Mp2 = 253,66 Nm
3.1.2. Tính toán cơ cấu phanh đĩa
Đĩa phanh phải có kích thước đảm bảo cho việc tháo lắp dễ dàng khi có sửa chữa và đĩa phải có không gian thoáng giúp cho việc tản nhiệt của đĩa phanh được nhanh chóng và đĩa phải có khối lượng nhỏ nhưng vẫn phải đảm bảo việc quan trọng nhất là đạt được hiệu quả phanh như mong muốn.
Với lốp có đường kính lắp vành lên vành la răng là mm ta chọn bán kính ngoài của đĩa phanh là Rng = 150 mm; bán kính trong của đĩa phanh Rtr = 80 mm.
3.1.3. Xác định các kích thước má phanh
Kích thước má phanh được xác định dựa trên các điều kiện sau: Công ma sát riêng; Áp suất lên bề mặt má phanh; Tỷ số p; Chế độ làm việc của cơ cấu phanh. Kích thước của các má phanh phải được lựa chọn sao cho thảo mãn các điều kiện trên.
3.1.3.1. Công ma sát riêng
Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn (V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thanh công ma sát L tại các cơ cấu phanh. Gọi tổng diện tích các má phanh là A∑ khi đó ta có công ma sát riêng:
Vậy ta có công ma sát riêng : l =1,702.106 (J/m2)
Như vậy điều kiện về công ma sát riêng là thỏa mãn.
3.1.3.2. Áp suất lên bề mặt má phanh
Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.
Ta có áp suất lên bề mặt má phanh là:
- Đối với má phanh ở cầu trước: 0,84.106 (Pa)
- Đối với má phanh ở cầu sau: 0,28.106 (Pa)
Vậy áp suất trên các bề mặt má phanh đều nằm trong giới hạn cho phép.
3.1.3.3. Tỷ số p
Tỷ số p là tỷ số giữa khối lượng toàn bộ của ô tô M và tổng diện tích các má phanh A∑ ([1] - trang 160):
Ta có: P=1,73.104 (kg/m2)
Như vậy tỷ số p nằm trong giới hạn cho phép.
3.1.3.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh
Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ động năng của khối lượng chuyển động của ôtô được chuyển hóa thành nhiệt năng tại các cơ cấu phanh. Một phần của lượng nhiệt này sẽ nung nóng chi tiết của cơ cấu phanh mà chủ yếu là đĩa phanh, phần còn lại tỏa ra ngoài không khí.
c - Nhiệt dung riêng của vật liệu làm trống phanh, đối với gang và thép: c = 500 (J/kg.độ).
Với V0= 30 (km/h) = 8, 33 (m/s) và V= 0 thì mức gia tăng nhiệt độ cho phép:
Suy ra : mt>0,82 (kg)
Trên thực tế khối lượng các đĩa phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 0,82 (kg) do đó thoả mãn.
3.2. Tính toán dẫn động phanh
Sơ đồ dẫn động phanh:
Nhiệm vụ của quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định các thông số cơ bản của nó: đường kính xi lanh công tác, đường kính xi lanh chính, tỉ số truyền dẫn động, lực và hành trình bàn đạp.
3.2.1. Đường kính xi lanh công tác
Đường kính xi lanh công tác được tính ở phần 3.1.2
Để tạo lên áp suất p = 6 MPa thì cần phải tác dụng lên bàn đạp một lực Qbđ
Lực bàn đạp cho phép
[Qbd]=0,65 0,75 KN đối với ô tô con;
[Qbd]=0,75 0,80 KN đối với ô tô tải;
Như vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái.
3.2.2. Hành trình làm việc của piston xi lanh bánh xe
Do các cơ cấu phanh cầu trước và cơ cấu phanh cầu sau đều là cơ cấu phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh rất nhỏ
Ta chọn: x1 = x2 = 1 (mm).
3.3. Hành trình của bàn đạp phanh
Hành trình bàn đạp bao gồm 2 thành phần: hành trình tự do dùng để khắc phục khe hở giữa ti đẩy và piston ( =1,5 – 2 mm). Chọn =1,6mm và hành trình làm việc (tương ứng với hành trình piston là Δ) ([1]-trang 166)
Vậy Sbd [Sbd] =150(mm).
3.4. Xác định hành trình piston xi lanh chính
Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu đảm bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.
Gọi S1, S2 là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì
S = S1 + S2
Với S2 là hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng độc lập (không liên hệ với piston thứ cấp).
Như vậy: Piston thứ cấp dịch chuyển một đoạn S2 = 4 mm
Piston sơ cấp dịch chuyển một đoạn S1 = 12 mm
3.5. Tính bền đường ống dẫn động phanh
Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 100 (KG/cm2).
Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn.
Như vậy đường ống dẫn động đủ bền.
3.7. Hệ số cường hóa của trợ lực
Khi có đặt bộ cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng Qbđ = 300N, kết hợp với lực của cường hoá sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 7MPa.
Yêu cầu của bộ cường hóa thiết kế là luôn phải đảm bảo hệ số cường hoá trên
Ta xây dựng được đường đặc tính của bộ cường hoá như hình dưới.
3.8. Xác định kích thước màng cường hoá
Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buồng A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1.
Vậy ta có đường kính màng 3 là: Dm=190mm
Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 190 mm để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại pc
3.9. Tính lò xo lò xo màng cường hóa
Lò xo màng cường hoá được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
3.9.1. Đường kính dây lò xo
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo: D = c.d = 15.4,4= 66 mm
3.9.2. Số vòng làm việc của lò xo
Thay số ta được n=3
3.10. Lò xo van khí
Lò xo màng cường hoá được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
3.10.1. Đường kính dây lò xo:
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo :
D = c.d = 15.1,6= 24 mm.
3.10.3. Độ biến dạng cực đại của lò xo
* Số vòng toàn bộ của lò xo: n0 = n + 2 = 3 +2 = 5 vòng
* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
H0 = HS + n.(t-d)
H0 = 7,2 + 3.(6,6 – 1,6)
H0 = 22,2 mm
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHANH XE KIA SELTOS 2020
4.1. Nội dung bảo dưỡng hệ thống phanh
4.1.1. Bảo dưỡng hàng ngày
- Kiểm tra hệ thống phanh: Hành trình tự do của bàn đạp phanh, trạng thái làm việc và độ kín của tổng phanh, các đường dẫn hơi, dầu, hiệu lực của hệ thống phanh...
- Kiểm tra mức dầu phanh. Nếu thiếu phải bổ sung.
4.1.2. Bảo dưỡng định kỳ
- Kiểm tra, bổ sung dầu phanh.
- Kiểm tra, xiết chặt các đầu nối của đường ống dẫn dầu. Đảm bảo kín, không rò rỉ trong toàn bộ hệ thống.
- Kiểm tra trạng thái làm việc bộ trợ lực phanh
4.2. Các yêu cầu khi bảo dưỡng – sửa chữa hệ thống phanh
a) Kiểm tra trước khi tháo: Khi sửa xe, không bao giờ tháo rời ngay lập tức. Đầu tiên, kiểm tra xe kỹ lưỡng, xác định bản chất của hư hỏng và xem liệu việc đại tu có thực sự cần thiết hay không. Nếu cần đại tu phanh, chỉ bắt đầu việc đại tu sau khi đã kiểm tra toàn bộ xe. Kiểm tra trước khi đại tu sẽ giúp ta quyết định công việc sửa chữa nào là thực sự cần thiết.
c) Giữ các chi tiết đã tháo theo đúng thứ tự: Một vài chi tiết sau khi tháo có thể giữ riêng để dùng lại. Tuy nhiên các gioăng, đệm và các chi tiết tương tự phải được thay mới sau mỗi lần tháo chúng. Các chi tiết sẽ dùng lại phải để ở các khay riêng để chúng có thể được lắp lại đúng vào vị trí và hướng ban đầu. Khay đựng chi tiết không được dính dầu động cơ và các chất bẩn vì các chất này sẽ ảnh hưởng không tốt đến các cuppen và các chi tiết cao su khác. Hơn nữa, không để dầu và mỡ dính vào mặt trong của má phanh và các bề mặt ma sát của đĩa phanh.
d) Rửa và lau sạch các chi tiết tháo: Sau khi tháo rời các chi tiết thường dính bụi, cát, mỡ… phải làm sạch các tạp chất này ra khỏi chi tiết bằng cách lau, rửa hay thổi khí nén. Nếu các chi tiết được lắp lại mà không làm sạch, những tạp chất này sẽ gây khó khăn cho việc nhận dạng các hư hỏng. Hơn nữa nó có thể gây ra các hư hỏng mới sau khi chi tiết được lắp lại.
4.3. Các hư hỏng của hệ thống phanh và cách khắc phục
Các hư hỏng của hệ thống phanh và cách khắc phục 3.1.
4.4. Một số công việc chính trong bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phanh
4.4.1. Xả khí khỏi mạch dầu
Mạch dầu của hệ thống phanh phải không được có khí. Nếu khí lọt vào hệ thống, áp suất từ xi lanh phanh chính sẽ không được truyền tới xi lanh bánh xe do nó chỉ dùng để nén khí mà thôi.
Sau khi tháo mạch dầu của hệ thống hay khi có thể có khí trong mạch, thì phải xả hết khí ra khỏi hệ thống.
4.4.1.1. Các yêu cầu khi thực hiện thao tác xả khí
- Có 2 người tiến hành công việc: một người ngồi ở ghế người lái thao tác đạp phanh và một người ở bánh xe thao tác xả khí.
- Tại mỗi bước của quá trình, sử dụng các tín hiệu có thể hiểu được để báo tin cho nhau biết đã xong bước nào và sẽ làm bước nào.
- Đạp phanh chậm, nếu đạp phanh nhanh các bọt khí sẽ bị vỡ nhỏ vì vậy khó xả ra khỏi hệ thống.
- Hết sức cẩn thận, không cho dầu phanh nhỏ lên hay tràn trên mặt sơn. Nếu bị phải rửa sạch ngay bề mặt sơn.
4.4.1.2. Xả khí ra khỏi xi lanh chính
a) Dùng dụng cụ tháo các ống dầu phanh ra khỏi xi lanh phanh chính. Dùng khay hứng dầu phanh.
b) Đạp bàn đạp phanh chậm và giữ nó ở vị trí dưới cùng.
c) Bịt nút cửa ra bằng ngón tay rồi nhả phanh.
c) Nổ máy và kiểm tra rằng chân phanh lún nhẹ xuống.
4.4.2.2. Kiểm tra sự kín khí của trợ lực
a) Sau khi nổ máy 1 đến 2 phút, tắt máy.
b) Trong khi đạp phanh vài lần với lực đạp không đổi, kiểm tra rằng độ cao cực tiểu của chân phanh tăng dần sau mỗi lần đạp phanh.
4.4.3. Đại tu xi lanh chính
a) Tháo lắp ống dầu phanh: Không được tháo lắp ống dầu phanh bằng cờ lê bình thường vì nó sẽ làm hỏng đai ốc 6 cạnh.
c) Kiểm tra xi lanh chính: Làm sạch các chi tiết bằng khí nén. Kiểm tra mặt trong xi lanh chính có bị xước, gỉ hay hư hỏng không. Nếu có, làm sạch hay thay xi lanh.
4.4.4. Đại tu cơ cấu phanh
4.4.4.1. Thay má phanh
a) Kiểm tra chiều dày má phanh
- Nếu có tiếng rít phát ra từ phanh khi xe chạy, kiểm tra cữ báo mòn phanh. Nếu cữ báo mòn phanh chạm vào đĩa phanh, phải thay các má phanh.
c) Lắp má phanh mới
- Lắp miếng báo mòn vào má phanh phía trong
4.4.4.3. Lắp xi lanh phanh
- Lắp xi lanh phanh, lắp và xiết 2 bu lông bắt.
- Lắp ống dầu phanh
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau một thời gian nghiên cứu thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã học và tính toán nội dung của đồ án, được sự hướng dẫn kiểm tra tận tình, chu đáo, tỉ mỉ của Thầy giáo : TS………………. và sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn Ô tô cùng sự nỗ lực của bản thân, đến nay đồ án của tôi đã hoàn thành được các nội dung sau:
1. Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh xe Kia Seltos 2020.
2. Lập nội dung bảo dưỡng và quy trình sửa chữa một số cụm của hệ thống phanh trên xe Kia Seltos 2020.
Hạn chế của đồ án là vì dòng xe Kia Seltos xe mới tung ra thị trường Việt Nam nên đồ án chỉ có thể giới thiệu và khai thác một phần nào đó. Hơn nữa còn nhiều vấn đề quan trọng khác trong khai thác hệ thống phanh xe mà đồ án chưa đề cập đến. Để nâng cao hiệu quả khai thác dòng xe này hơn nữa, kính mong bạn đọc nghiên cứu và tìm hiểu các vấn đề:
- Về bảo dưỡng sửa chữa: Các xe sản xuất ở các vùng khác nhau của dòng xe Kia Seltos
nên quy trình bảo dưỡng sửa chữa có vài điểm khác nhau. Quy trình thực hiện còn phụ thuộc vào trình độ con người, trang thiết bị công nghệ, điều kiện kinh tế… nên cũng cần phải có quy trình khác nhau cho từng nơi.
Mặc dù nhận được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của các thầy. Nhưng do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít. Cho nên trong quá trình thự hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được sự đóng góp của các thầy giáo và các bạn.
Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20...
Sinh viên thực hiện
...........................
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS. TS. Nguyễn Trọng Hoan (2009), Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô, Lưu hành nội bộ.
[2]. PGS. TS. Ninh Đức Tốn (2000), Bài giảng dung sai, Trường đại học Bách khoa Hà Nội.
[3]. Dương Đình Khuyến (1995), Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo.
[4]. Trịnh Chất và Lê Văn Uyển (2007), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và tập 2, Nhà xuất bản giáo dục.
[5]. GS. TSKH. Nguyễn Hữu Cẩn (2004), Phanh Ô tô cơ sở khoa học và thành tựu mới, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"