MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU 4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 5
1.1.Công dụng yêu cầu và phân loại hệ thống phanh 5
1.1.1. Công dụng 5
1.1.2. Yêu cầu 5
1.1.3. Phân loại 5
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh 7
1.2.1. Cơ cấu phanh 7
1.2.1.1. Cơ cấu phanh tang trống 8
1.2.1.2. Cơ cấu phanh đĩa 11
1.2.2. Cơ cấu phanh dừng 14
1.2.3. Dẫn động phanh 15
1.2.3.1. Dẫn động phanh chính bằng cơ khí 15
1.2.3.2. Dẫn động phanh chính bằng thủy lực 15
1.2.3.3. Dẫn động phanh chính bằng khí nén 17
1.2.3.4. Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp 18
1.2.4. Bộ cường hóa lực phanh 19
1.2.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS 21
1.3. Giới thiệu về xe tham khảo 22
1.4. Hệ thống phanh trên xe Chevrolet Cruze 23
1.4.1. Cơ cấu phanh 23
1.4.2. Dẫn động phanh 24
1.4.3. Bộ trợ lực phanh 25
1.4.4. Bộ điều hòa lực phanh 26
1.4.5. Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh – ABS 31
1.5. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh 32
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH 33
2.1.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh 33
2.1.1. Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe 33
2.1.2 Tính toán cơ cấu phanh đĩa 34
2.1.3. Xác định các kích thước má phanh 36
2.1.3.1. Công ma sát riêng: 36
2.1.3.2. Áp suất lên bề mặt má phanh 37
2.1.3.3. Tỷ số p 37
2.1.3.4. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 38
2.2. Tính toán dẫn động phanh 38
2.2.1. Đường kính xi lanh công tác 39
2.2.2. Đường kính xi lanh chính 39
2.2.3. Hành trình làm việc của pít tong xi lanh bánh xe 40
2.2.4. Hành trình của bàn đạp phanh 40
2.2.5. Xác định hành trình pít tông xi lanh lực 41
2.2.6. Tính bền đường ống dẫn động phanh 41
2.3. Tính toán thiết kế bộ trợ lực phanh 42
2.3.1. Hệ số cường hóa của trợ lực 43
2.3.2. Xác định kích thước màng cường hóa 44
2.3.3. Tính toán các lò xo 45
2.4. Thiết kế tính toán bộ điều hòa lực phanh dạng pít tông vi sai 50
2.4.1. Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất 50
2.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh 52
2.4.3. Xác định hệ số đạt hiệu quả phanh cao nhất ( ) 53
2.4.4. Xác định hệ số Kđ 54
2.4.5. Phương trình quan hệ áp suất P1– P2 của đường đặc tính điều chỉnh 55
2.4.6. Chọn và xác định các thông số kết cấu 55
2.4.7. Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh 56
2.4.8. Kiểm tra lại đường kính của pít tong vi sai 58
2.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hòa áp lực phanh 59
CHƯƠNG III: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH ĐĨA 60
3.1. Chẩn đoán hệ thống phanh xe ôtô 62
3.2. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phanh 65
3.2.1. Quy trình bảo dưỡng phanh xe định kỳ 65
3.2.1.1. Bảo dưỡng sau 5000 Km 65
3.2.1.2. Bảo dưỡng sau 10000 Km 66
3.2.1.3. Bảo dưỡng sau 60000 Km 66
3.2.2. Sửa chữa cơ cấu phanh đĩa 67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
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 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.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành 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 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 ngành 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: 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 xe con dựa trên xe tham khảo Chevrolet Cruze” của hãng Chevrolet. 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 ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
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.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
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.
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
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao và phải có hai dòng độc lập đối với phanh chính
1.1.3. Phân loại
a. Theo công dụng:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân);
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);
c. Theo dẫn động phanh:
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;
f. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:
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 khuyêch 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).
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
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2. Trong đó sơ đồ hình1. 2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
* 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;
- Xi lanh công tác
Cụm xi lanh công tác của cơ cấu phanh đĩa gồm xi lanh được chế tạo liền với giá đỡ hoặc chế tạo rời, pít tông, phớt làm kín và vành chắn bụi. Phía trên xi lanh có lỗ xả không khí trong hệ thống dẫn động.
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.
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.
- Dẫn động một dòng (hình 1.12):
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe.
- Dẫn động hai dòng (hình 1.13):
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại "tăng đem").
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 nến 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 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.
- 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.
* Khi không phanh :
- Khi không đạp phanh, cửa chân không mở và cửa không khí đóng. Áp suất giữa hai buông A và B cân bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy pít tông về bên phải, không có áp suất trên thanh đẩy.
* Giữ phanh :
- Ở trạng thái giữ phanh, cả hai cửa đều đóng, do đó áp suất ở phía phải của màng không đổi, áp suất trong hệ thống được duy trì.
- Khi nhả phanh lò xo hồi vị đẩy pít tông và màng ngăn về vị trí ban đầu. Trong trường hợp bộ trợ lực bị hỏng, lúc này cần đẩy sẽ làm việc như một trục liền
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.
1.3. Giới thiệu về xe tham khảo
THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA XE CHEVROLET CRUZE
Dài x Rộng x Cao (mm): 4640 × 1797 × 1478
Chiều dài cơ sở (mm) : 2685
Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm):1544 / 1558
Trọng lượng không tải (N):11858
Trọng lượng toàn tải (N):15533
Phân bố trọng lượng cầu trước và cầu sau (N):8543/6990
1.4. Hệ thống phanh trên xe Chevrolet Cruze
1.4.1. Cơ cấu phanh
Trên xe Chevrolet Cruze cơ cấu phanh được sử dụng cho cầu trước và cầu sau thì đều là cơ cấu phanh đĩa.
Sử dụng cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động
1.4.2. Dẫn động phanh
Trên xe Chevrolet Cruze thì người ta sử dụng hệ thống dẫn động phanh là dẫn động thủy lực.
1.4.4. Bộ điều hòa lực phanh
Bộ điều hoà lực phanh lắp trên xe ôtô dùng để tự động điều chỉnh áp lực phanh ở các bánh xe 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 ôtô khi phanh.
* Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hòa lực phanh
Trong quá trình phanh, tải trọng tác dụng lên các cầu xe có sự thay đổi. Do lực quán tính khi phanh trọng lượng dồn về cầu trước, gia tốc chậm dần của xe càng lớn thì tải trọng tác dụng lên cầu trước càng lớn và hệ số bám của bánh xe với mặt đường cũng lớn, thì lực phanh và mômen phanh thay đổi cũng lớn.
+ Cường độ phanh của ôtô
+ Sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau làm thay đổi độ võng của hệ thống treo sau.
Bộ điều hoà 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, và như vậy thì hiệu quả phanh sẽ cao hơn nhiều so với khi không bố trí bộ phận này.
Đối với xe đã chất tải nhất định, ta có a, b, hg cố định cho các giá trị j khác nhau vào biểu thức (4) và (5) ta sẽ được các giá trị Mp1 và Mp2. Từ đó có thể vẽ được đồ thị Mp1 = f1(j) và Mp2 = f2(j).
Mômen phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với áp suất sinh ra trong dẫn động phanh
Mp1 = k1.P1dđ
Mp2 = k2.P2dđ
* Các phương án thiết kế bộ điều hòa lực phanh
a. Phương án 1: Điều hoà lực phanh bằng van hạn chế áp suất
Trạng thái không điều chỉnh, nhờ lực F (tuỳ thuộc vào trọng lượng tác dụng, thông qua hệ đàn hồi) piston luôn được đẩy mở ra. Lực đàn hồi này phụ thuộc vào khoảng cách giữa cầu xe và sàn xe (có nghĩa là phụ thuộc vào trọng lượng tác dụng).
b. Phương án 2: Dùng bộ điều hoà theo tải kiểu piston- vi sai
- Bộ điều hoà lực phanh theo gia tốc tuy có kết cấu phức tạp nhưng cho đường đặc tính điều chỉnh sát với đường đặc tính lí tưởng nên hiệu quả phanh đạt được khá cao.
- Việc chọn các thông số kết cấu phức tạp và khó bố trí trên xe con
1.5. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang có xu hướng lựa chọn hệ thống phanh cơ cấu đĩa vào mục đích sử dụng và trang bị trên các dòng xe con như trên dòng Chevrolet Cruze. Vì vậy, em xin lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ như sau:
- Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động
- Dẫn động phanh chính bằng thủy lực
- Bộ trợ lực phanh cường hóa chân không
- Bộ điều hòa lực phanh kiểu piston – vi sai
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
2.1.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh
2.1.1. 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.
Ta có:
jmax : gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh jmax= 6(m/s2).
hg : chiều cao trọng tâm của ô tô, lấy hg= 0,594(m).
g: Gia tốc trọng trường : g= 9, 81(m/s2).
G: Trọng lượng ôtô khi đầy tải : G= 15 533(N).
G1:trọng lượng tĩnh trên cầu trước: G1= 8 543(N).
G2: trọng lượng tĩnh trên cầu sau: G2= 6 990(N).
L: Chiều dài cơ sở ô tô : L= 2685(mm) = 2,685(m).
Với cỡ lốp bánh trước và bánh sau 205/65R16
rbx = 295, 04(mm) =0,295(m)
2.1.2 Tính toán cơ cấu phanh đĩa
* Cơ cấu phanh cầu trước:
n: Số lượng ống xylanh bánh xe, chọn n=1;
p0: Áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0=5 8(MPa) Chọn p0 = 7 (MPa)
d1: Đường kính xi lanh bánh xe của phanh đĩa phía trước.
Nên: d1 = 53 mm
R1, R2 : là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe tham khao ta có:
R1 = 95(mm); R2 = 145(mm)
Nên: d2 = 36 mm
2.1.3. 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.
2.1.3.1. 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.
Vậy ta có công ma sát riêng : l = 1,52.106 j/m2
Như vậy điều kiện về công ma sát riêng là thỏa mãn.
2.1.3.2. 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.
- Đối với má phanh ở cầu trước: P1=15250(N)
- Đối với má phanh ở cầu sau : P2=7028(N)
2.1.3.4. 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.
V0: Tốc độ của ô tô khi bắt đầu quá trình phanh.
V: Tốc độ của ô tô khi kết thúc quá trình phanh.
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 = 0,746 kg
Trên thực tế khối lượng các đĩa phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn 0,746 (kg) do đó thoả mãn.
2.2. 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.
2.2.1. Đường kính xi lanh công tác
Đường kính xi lanh công tác được tính ở phần 2.1.2 với
d1 = 53mm ( đường kính xi lanh bánh xe của phanh đĩa phía trước )
d2 = 36mm ( đường kính xi lanh bánh xe của phanh đĩa phía sau )
2.2.2. Đường kính xi lanh chính
Để tạo lên áp suất p = 7 MPa thì cần phải tác dụng lên bàn đạp một lực Qbđ : Qbđ =876 N
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;
2.2.4. 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 pít tông ( ;Chọn =1,6mm) và hành trình làm việc (tương ứng với hành trình pít tông là )
Hành trình bàn đạp được tính như sau: Sbd = 64(mm).
Vậy Sbd < [Sbd] =150(mm).
2.2.5. Xác định hành trình pít tông xi lanh lực
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
Như vậy : Piston sơ cấp dịch chuyển một đoạn S2 = 3,40 mm
Piston thứ cấp dịch chuyển một đoạn S1 = 7,37 mm
2.3. Tính toán thiết kế bộ trợ lực phanh
Ta có sơ đồ tính toán bộ trợ lực phanh chân không như hình 2.3.
2.3.1. Hệ số cường hóa của trợ lực
Khi có đặt bộ cường hoá ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng 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.
Như vậy , áp suất còn lại do bộ cường hoá sinh ra là : pc = pt - pi = 7 – 2,397= 4,603(MPa) .
2.3.2. Xác định kích thước màng cường hóa
Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp giữa buống A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1 .
Xét sự cân bằng của màng 3 ta có phương trình sau :
Qc = F4 (pB - pA ) - Plx = F4. Dp - Plx .
Vậy ta có đường kính màng 3 là : Dm = 209 mm
Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 209 mm để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại pc .
2.3.3. Tính toán các lò xo
* Tính lò xo màng cường hoá. d = 4,4 mm
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo : D = c.d = 15.4,4= 66 mm.
2. Số vòng làm việc của lò xo
Ta có tổng hành trình của 2 piston xilanh chính là S =S1 + S2 =7,37 +3,4 = 10,77 mm, với S1 , S2 : là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp. Có thể chọn x bằng hoặclớn hơn tổng số hành trình trên. Lấy x = 15
G : Môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c : Đường kính dây lò xo và hệ số đường kính.
c = 15 ,d = 4,4 mm,.
Fmax, Fmin : (tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu)
Fmax = 150 N, Fmin = 80 N.
Do đó: n = 3 vòng.
4. Ứng suất của lò xo
Từ đó ta kiểm tra được ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là: t = 272 MPa
Lò xo làm bằng thép 65 có [t] = 330MPa, so sánh thấy t< [t] . Vậy điều kiện bền xoắn dược đảm bảo.
* Số vòng toàn bộ của lò xo
n0 = n + 2 = 3 +2 = 5 vòng
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau
HS = (n0 - 0,5).d
HS = (5 - 0,5).4,4 = 19,8 mm
* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
H0 = HS + n.(t-d)
H0 = 19,8 + 3(18,2 - 4,4)
H0 = 61,2 mm
2.4. Thiết kế tính toán bộ điều hòa lực phanh dạng pít tông vi sai
2.4.1. Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất
Ta có:
p1, p2: Áp suất dầu truyền về cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau
rbx: Bán kính làm việc của bánh xe: rbx= 0,295(m)
G : Trọng lượng của ôtô khi đầy tải hoặc không tải
rtd1: bán kính trung bình của tấm ma sát bánh xe trước rtd1= 0,120(m)
rtd2: bán kính trung bình tấm ma sát bánh xe sau: rtd2=0,120(m)
d1, d2- Đường kính xi lanh bánh xe trước và bánh xe sau: d1= 0,053 (m); d2= 0,036 (m)
* Xe không tải
A= 1,35m; b=1,35m; hg=0,5m; G0=11 850(N)
* Xe đầy tải
a= 1,215m; b=1,485m; hg=0,594m; G=15 533 (N)
Bảng trị số áp suất khi hệ số bám thay đổi:
Thực tế khi xe chạy trên đường khác nhau sẽ cho ta hệ số bám khác nhau, áp suất tạo nên trong dẫn động phanh ở các cơ cấu phanh sẽ có giá trị khác nhau. Ta có bảng giá trị các áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe tác dụng lên má phanh và guốc phanh của các cơ cấu phanh trong từng trường hợp cụ thể khi xe không tải và đầy tải theo hệ số bám được thể hiện bảng.
2.4.2. 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.
Ta có thể xác định được điểm a, a’ bằng cách lấy giao điểm của đường đặc tính thực tế và hai đường đặc tính lý tưởng khi xe không tải và đầy tải.
Từ đồ thị quan hệ ta có:
p1a = p2a ; p1a’ = p2a’
* Tại : p1 = p2 = 6,44 (MPa)
* Tại : p01= p02 = 2,12 (MPa)
Như vậy:
Ở chế độ không tải khi xe chạy trên đường có hệ số bám thì phanh đạt hiệu quả cao nhất.
Ở chế độ đầy tải khi xe chạy trên đường có hệ số bám thì phanh đạt hiệu quả cao nhất.
2.4.4. Xác định hệ số Kđ
Kđ là hệ số góc của đường quan hệ p2 = f(p1)
Thay số vào ta có:
Ở chế độ không tải: B = 19033'
Ở chế độ đầy tải: B = 10054''
2.4.5. Phương trình quan hệ áp suất P1– P2 của đường đặc tính điều chỉnh
Đường đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà lực phanh là những đường xiên tạo với đường biểu diễn áp suất p1 những góc (ứng với những tải trọng khác nhau từ không tải đến đầy tải) ta có thể lập phương trình cho đường xiên như sau:
p2 = A.p1 + B
Thay các giá trị vào ta có:
* Khi không tải: ; B = 17,6
* Khi đầy tải:B = 53,6
2.4.7. Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh
Ta có:
G : Trọng lượng toàn bộ xe
Cp2 : Độ cứng tổng hợp của hệ thống treo sau, Cp2= 50 (N/mm)
* Khi xe không tải:
G = 11858 (N); a = 1,35 (m); L = 2,7 (m)
hg = 0,5 (mm); Cp2= 50 (N/mm); g2 = 590 (N)
* Khi xe đầy tải:
G = 15533 (KG); a = 1,215 (m); L = 2,7 (m)
hg = 0,594 (m); Cp2= 50 (N/mm); g2 = 776 (N)
. Từ quan hệ f0 và f ta tính được độ võng tại các điểm a, a’, b, b’:
* Khi xe không tải:
Tại điểm a’ bộ điều hoà bắt đầu làm việc: p = 2,12 (MPa);
* Khi xe đầy tải:
Tại điểm a có: p = 6,44 (MPa);
Vậy ta lập được đồ thị quan hệ giữa p1 và f.
Từ đồ thị đặc tính biến dạng của hệ thống treo sau phụ thuộc vào tải trọng và cường độ phanh ta có được giá trị biến dạng như sau:
f1 = fa – fa’ = 199 – 116,1 = 82,9 (mm)
f2 = fb – fa’ = 150 – 116,1 = 33,9 (mm)
f3 = fa’ – fb’ = 116,1 – 69,6 = 46,5 (mm)
2.4.8. Kiểm tra lại đường kính của pít tong 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.
2.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hòa 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.
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 KG/cm2. Sự không trùng nhau của đường đặc tính lý tưởng và đặc tính điều chỉnh thực tế là: 2,04%
So sánh thấy ta thấy 2,04% <5-8%
Vậy sai số này nằm trong giới hạn cho phép.
CHƯƠNG III: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH ĐĨA
3.1. Kiểm tra hệ thống phanh
3.1.1. Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng
- Kiểm tra hệ thống cần bẩy chuyển động có dễ dàng, không được vướng các nắp tôn ở buồng lái.
- Kiểm tra hành trình tự do của bàn đạp (đối với phanh tay) và tay kéo (đối với phanh dừng) có đúng tiêu chuẩn không.
- Kiểm tra các khe hở của các bạc và trục của hệ thống đòn bẩy.
3.1.2. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy
Trước khi cho xe chạy chính thức trên mặt đường để điều chỉnh và thử hệ thống phanh cần cho xe chạy chậm (tốc độ 10÷15(km)/hệ thống phanh) đạp thử phanh chân bỏ hờ tay lái xem hệ thống phanh chân có ăn tốt không hệ thống tay lái có làm lệch xe khi phanh không.
Sau khi hai yêu cầu trên đã đảm bảo rồi tiến hành thử xe trên mặt đường.
Kiểm tra hệ thống phanh chân:
Cho xe chạy một quãng dài khoảng 15÷20 km rồi từ từ dừng lại (không sử dụng phanh chân). Xuống sờ các đĩa phanh nếu thấy nóng tức là điều chỉnh khe hở bị bó sát cần điều chỉnh lại khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.
3.2. Chẩn đoán hệ thống phanh xe ôtô
Sơ đồ chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống phanh thông thường.
3.3. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính
Các công việc sửa chữa bảo dưỡng phanh bao gồm:
Châm thêm dầu phanh.
Làm sạch hệ thống thủy lực.
Tách khí khỏi hệ thống thủy lực.
Sửa chữa hoặc thay thế xylanh chính hay các xylanh bánh xe.
3.4. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phanh
Bảo dưỡng là công việc rất quan trọng và cần thiết đối với xe ô tô. Nó có nhiệm vụ làm tăng tuổi thọ của các chi tiết, hạn chế được những hư hỏng bất thường có thể xảy ra
3.4.1. Quy trình bảo dưỡng phanh xe định kỳ
3.4.1.1. Bảo dưỡng sau 5000 Km
3.4.1.3. Bảo dưỡng sau 60000 Km
3.4.2. Sửa chữa cơ cấu phanh đĩa
Quy trình sửa chữa cơ cấu phanh đĩa như bảng 3.4.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau một thời gian nghiên cứu thu thập lài 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 em đã hoàn thành được các nội dung sau: Nghiên cứu cấu tạo, kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh xe Chevrolet Cruze. Đánh giá kiểm nghiệm cơ cấu phanh chính xe Chevrolet Cruze ở điều kiện đường xá và môi trường làm việc của Việt Nam. Cùng với đó lập nội dung khai thác bảo dưỡng và quy trình sửa chữa môt số cụm của hệ thống phanh trên xe Chevrolet Cruze.
Hạn chế của đồ án là mặc dù dòng xe Chevrolet Cruze hoạt động ở Việt Nam rất đa dạng và phong phú về kiểu dáng, chủng loại xe nhưng đồ án chỉ có thể giới thiệu và khai thác một vài xe tiêu biểu. 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 phiên bản, các xe sản xuất ở các vùng khác nhau của dòng xe Chevrolet Cruze đều có kết cấu khác nhau nên quy trình bảo dưỡng sửa chữa có vài điềm khác nhau. Quy trình thực hiện còn phụ thuộc vào trình độ con người, trang thiệt bị công nghệ, điều kiện kinh tế…nên cũng cần phải có quy trình khác nhau cho từng nơi
- Về tính toán: Các yếu tố ảnh hưởng của thời tiết khí hậu, điều kiện địa hình, sức cản không khí… ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả phanh xe nên khi tính toán cần đưa thêm các yếu tố vào đề kiểm nghiệm chính xác hơn. Kiểm nghiệm hệ thống phanh tay (phanh dừng)
Mặc dù nhận được sự giúp đỡ 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 thực hiện đồ án không thế tránh khỏi những thiếu sót, kính mong được sự giúp đỡ 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]. Hệ thống phanh, Tài liệu đào tạo TEAM giai đoạn 2 tập 13 , TOYOTA.
[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.
[6]. PGS.TS.Ninh Đức Tốn (2000), Bài giảng dung sai, Trường đại học Bách khoa Hà Nội
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"