MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Giao Thông Vận Tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biết 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.

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 kĩ thuật, ngành ô tô ngày càng phát triển hơn, khởi đầu từ những chiếc ô tô thô sơ hiện nay ngành công nghiệp ô tô đã có bước phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng nhu cầu của con người.Những chiếc ô tô ngày càng trở nên đẹp hơn,nhanh hơn,an toàn hơn,tiện nghi hơn,...để theo kịp xu thế của thời đại.

Song song với việc phát triển ngành ô tô thì vấn đề cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó, trên ô tô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu 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 phanh phải đảm bảo cho 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 hóa là điều rất cần thiết.

Đề tài này có nhiệm vụ: “Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên  cơ sở xe tham khảo Thaco Auman C160 9,3 tấn”,sau hơn ba tháng thực hiện với sự cố gắng, nỗ lực bản thân em đã hoàn thành yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn thầy: TS……………. và các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

Em xin chân thành cảm ơn !

                                                                        Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                    Sinh viên thực hiện

                                                                  …………………

Chương 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1. Giới thiệu chung

1.1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại

1.1.1.1. Công dụng

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó theo yêu cầu của người lái. Giữ cho ô tô máy kéo dừng ở ngang dốc trong thời gian lâu dài hoặc cố định xe trong thời gian dừng xe. 

1.1.1.2. Yêu cầu

Hệ thống  phanh là một bộ phận quan trọng của xe đảm bảo chức năng an toàn chủ động nên nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau :

- Có hiệu quả phanh cao nhất trong mọi trường hơp đó là:

+ Quãng đường phanh ngắn

+ Thời gian phanh ít nhất.

+ Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh

- Hoạt động êm dịu, không giật để đảm bảo êm dịu khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm nhẹ cường độ lao động của người lái xe

1.1.1.3. Phân loại

Tuỳ theo cách bố trí có thể chia hệ thống phanh thành : phanh ở bánh xe, phanh ở truyền lực.

1.2. Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe.

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô.

- 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

1.2.1.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục

*  Nguyên lý hoạt động:

Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ là mâm phanh. Mâm phanh được bắt cố định trên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các trục lệch tâm, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, các má phanh luôn ép chặt hai piston của xy lanh phanh làm việc gần nhau. Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm. 

1.2.1.2. Cơ cấu phanh guốc đối xứng tâm

*  Đặc điểm:

Mỗi guốc phanh quay quanh một chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh.

*  Nguyên lý hoạt động:

Khi đạp bàn đạp phanh, dầu được dẫn động từ xy lanh tổng qua các đường dẫn đi tới các xy lanh bánh xe. Dưới tác dụng của áp suất dầu, hai piston dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh do đó quá trình phanh được thực hiện. 

1.2.1.3. Cơ cấu phanh guốc dạng bơi

*  Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Đặc điểm của loại cơ cấu phanh này là guốc phanh có 2 bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Cơ cấu phanh dạng bơi hai xy lanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và ép sát vào trống phanh. 

Kết luận: Qua phân tích một số kết cấu phanh guốc, chúng ta thấy tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh khác nhau, mặc dù kích thước guốc phanh như nhau. 

1.2.1.5. Cơ cấu phanh đĩa

* Ưu điểm của cơ cấu  phanh đĩa:

Phanh đĩa được sử dụng phổ biến cho xe có vận tốc cao và hay gặp ở cầu trước và ngày nay nó được sử dụngcho cả cầu sau vì các ưu điểm sau:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đơn giản.

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.

* Nhược điểm của phanh đĩa:

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

- Mòn nhanh

1.2.2. Kết cấu chung của một số dạng cơ cấu dẫn động.

1.2.2.1. Dẫn động cơ khí

* Sơ đồ cấu tạo.

*  Đặc điểm:

Dẫn động bằng cơ khí gồm hệ thống các thanh các đòn bẩy và dây cáp, ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe, độ cứng vững của các thanh dẫn động khác nhau. Do đó chủ yếu dùng cho phanh dừng.

* Nguyên lý hoạt động:

Thanh dẫn cùng với tay phanh 1 ở dưới vùng bảng điều khiển. Thanh dẫn 2 nối liền với dây cáp. Các con lăn 3,5 dẫn hướng cho dây cáp. Dây cáp 4 bắt vào mút thanh dẫn trung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9.

1.2.2.2. Dẫn động thủy lực

* Cấu tạo chung

Dẫn động phanh dầu có ưu điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén). Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là lực phanh sinh ra bị hạn chế phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp của người lái. Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.

a. Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

* Cấu tạo (hình vẽ)

* Nguyên lí làm việc

Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp (4) một lực sẽ đẩy piston của xilanh chính (2), do đó dầu được ép và áp suất dầu tăng lên trong xilanh và các đường ống dẫn dầu, chất lỏng với áp suất lớn ở các xilanh bánh xe sẽ thắng lực lò xo và tiến hành ép guốc phanh vào với trống phanh.

b .Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

* Cấu tạo (hình vẽ)

* Nguyên lý làm việc

- Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (4), sẽ tác dụng đến piston ở xilanh chính (3)làm việc, đẩy dầu vào bộ chia dòng (2), từ bộ chia dòng (2) này sẽ phân chia ra hai đường dầu I và II.

1.2.2.3. Dẫn động khí nén

* Sơ đồ cấu tạo

*  Nguyên lý hoạt động:

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van 6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến các bầu phanh 5. Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. 

1.2.2.4. Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn trọng lượng nhỏ, đồng thời đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe. 

Chương 2

KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG PHANH XE THACO AUMAN C160

2.1. Giới thiệu về xe tham khảo Thaco Auman C160 9,3 tấn

Xe tải Thaco Auman C160 đã được khẳng định thương hiệu và chất lượng hơn 19 năm qua tại thị trường Việt Nam

Xe tải Auman 9,3 Tấn 2 chân được sản xuất và lắp ráp trên dây chuyền hiện đại bậc nhất trên thế giới. Linh kiện được nhập khẩu từ tập đoàn Foton.

Xe tải Auman 9,3 Tấn với những ưu điểm vượt trội như: siêu tiết kiệm nhiên liệu so với tất cả các dòng xe cùng loại của các hãng khác, động cơ mạnh mẽ, bền bỉ, được sản xuất bởi những vật liệu siêu việt.

2.2. Thống số cơ bản của xe tham khảo

- Trọng lượng bản thân:                                      5925 KG

- Trọng lượng:                                                     9300 KG 

- Trọng lượng xe khi đầy tải:                              15305 KG

+ Phân bố trọng lượng ra cầu trước:               4375 KG

+ Phân bố trọng lượng ra cầu sau:                  10930 KG

- Chiều dài cơ sở của xe (L):                               5850 mm

- Chiều cao (H):                                                  2830 mm

- Chiều cao trọng tâm (h_g):                                 1360 mm

- Chiều rộng cơ sở của xe (B):                            2026 mm

- Phanh chính loại : Dẫn động khí nén 2 dòng, phanh tay locked

2.3. Hệ thống phanh trên xe

2.3.1. Cơ cấu phanh:

Ngày nay sử dụng hai cơ cấu phanh là: cơ cấu phanh dạng đĩa và cơ cấu phanh dạng guốc.

Cơ cấu phanh đĩa chỉ sử dụng đối với xe con, vì áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là rất lớn, nếu dùng cho xe tải thì khi phanh mômen phanh sinh ra rất lớn sẽ gây nhanh mòn má phanh

2.3.2. Dẫn động phanh

Ngày nay trên xe tải người ta sử dụng các dẫn động sau: dẫn động thuỷ lực, dẫn động khí nén, dẫn động liên hợp.

Dẫn động thuỷ lực có nhược điểm là không tạo được lực đẩy guốc phanh lớn, cho nên chỉ sử dụng cho các oto cỡ nhỏ.

2.3.3. Phân tích kết cấu

2.3.3.1. Cơ cấu phanh

1. Guốc phanh và má phanh

Guốc phanh và má phanh được lắp trên mâm phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò xo hồi vị luôn kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống. Ngoài ra còn có các cam lệch tâm hoặc chốt điều chỉnh.

Guốc phanh được làm bằng thép có mặt cắt chữ T và có bề mặt cung tròn theo cung tròn của tang trống, có khoan nhiều lỗ để lắp má phanh, trên một đầu có lỗ lắp với chốt lệch tâm, còn đầu kia tiếp xúc với cam tác động.

3. Tang trống

Tang trống làm bằng gang được lắp trên moayơ của bánh xe, dùng để tạo bề mặt tiếp xúc với má phanh khi phanh xe.

2.3.3.2. Dẫn động phanh

1. Van phân phối

Van phân phối dùng để điều khiển các cơ cấu dẫn động hai nhánh của hệ thống phanh chính (phanh chân).

3. Van bảo vệ kép

Dùng để phân nhánh chính đi từ máy nén khí thành hai nhánh độc lập và tự động ngắt một trong hai nhánh trong trường hợp một nhánh bị hở và giữ khí nén trong nhánh còn tốt.

5. Van hạn chế áp suất

Van hạn chế áp suất dùng để giảm áp suất trong các bầu phanh của trục trước ôtô khi phanh với cường độ thấp (nhằm tăng mức độ điều khiển ôtô trên đường trơn), cũng như để xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh. Cấu tạo van được trình bày dưới hình vẽ

6. Bộ điều hoà lực phanh

Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén được dẫn đến các bầu phanh của các cầu thuộc giá đỡ sau của ôtô tải khi phanh tuỳ theo tải trọng trục có ích.

9. Bầu phanh

Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh xe sau khi đạp phanh chân, kéo phanh dự phòng và phanh tay.

Khi phanh chân hoạt động, bầu phanh chính hoạt động bình thường giống một bầu phanh đơn như đã nói ở trên.

Chương 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH DỰA TRÊN XE THACO AUMAN C160

3.1. Tính toán cơ cấu phanh bằng phương pháp hoạ đồ

3.1.1. Xác định mômen cần có tại các cơ cấu phanh

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

Theo kinh nghiệm, khi thiết kế lấy: j_max= 5,8 (m/s²).

g - Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s² ).

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường, khi thiết kế lấy φ = 0,6

r_bx- Bán kính lăn của bánh xe;

Bán kính bánh xe tính toán. r_bx=  l . r₀

l - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp (với xe thiết kế trang bị lốp có áp suất cao l = 0,945) .

r₀ - bán kính thiết kế,    

Xe tham khảo có ký hiệu lốp 10R20 ta có:

d = 10

H = B = 20

r₀ = ( B + d/2 ).25,4 = 508 mm

r_bx  = 0,945.508 = 478mm = 0,478 (m).

M^/ = 1099 KGm = 10780 Nm.

M^// =  547 KGm = 5372 Nm.

3.1.2. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh

Đối với xe thiết kế cơ cấu phanh sử dụng là cơ cấu phanh guốc.

a) Xác định góc và bán kính  của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Ta có:

r_t - bán kính của tang trống, với lốp chọn thiết kế có ký hiệu 10R20 đơn vị ở đây tính theo insơ ta có : d = 20 insơ = 20.25,4= 508 (mm)

Chọn đường kính tang trống d_t = 416 (mm) dựa theo xe tham khảo

=> r_{t =} d_t /2 = 208 (mm)

Kết luận:

B₁ = 14^o                                          B₂= 134^o                           B₀  = 120^o

s  = 9,2^o                                      P = 232,5(mm)                     r_t = 208 (mm)

b) Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp hoạ đồ:

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng 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 (M^/_P1 hoặc M^//_P1) và guốc sau (M^/_P2 hoặc M^//_P2) bằng mô men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.

Muốn xác định các lực P, U chúng ta dùng phương pháp hoạ đồ bằng cách vẽ đa giác lực của guốc phanh trước và sau. Ta có R₁ = R₂ về giá trị nhưng phương và chiều của chúng khác nhau. Kéo dài lực P, lực R₁, lực R₂ các lực này cắt nhau ở O^/ và O^//, từ O^/ và O^// ta nối tới tâm chốt quay má phanh, ta có các phản lực U₁ và U₂. Như vậy trên mỗi guốc phanh có ba lực P₁; R₁; U₁ và P₂; R₂; U₂. 

c) 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.

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

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

d) Xác định các kích thước má phanh

Bề rộng  b = 120 mm.

Bán kính tang trống  r_t = 208 mm.

Góc ôm tấm ma sát  B₀ = 120⁰ .

Tổng diện tích tất cả các má phanh:

F_t = 12.F = 12.45000 = 540000 mm² = 5400 cm².

G = 15305 (KG) là trọng lượng ôtô khi đầy tải.

V₀= 50 (km/h) = 13,89 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.

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

Công ma sát riêng sẽ là L = 510J/cm²

Kết luận: Công ma sát riêng nằm trong giới hạn cho phép.

* Kiểm tra nhiệt độ tang trống

Ta có:

 - Độ gia tăng nhiệt độ.

G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải: G = 15305 KG .

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

C - Nhiệt dung riêng của trống phanh làm bằng gang. C = 500 J/kg độ trong khoảng t = 273^o K ¸ 573^o K.

m_t - Khối lượng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng.

m_t = 6.m_0i = 6. m_0i .V

m_0i - Khối lượng riêng.  m_0i = 6,8 ¸ 7,4 g/cm³ .

V - Thể tích trống phanh

Thay các thông số vào ta có: V = 2929,6 cm³

m_t = 6.7,2.2929,6 = 126558,7 g = 126,5  Kg.

t = 8,39⁰c <[t]

Kết luận: Sự thoát nhiệt của cơ cấu phanh đã thiết kế là tốt.

3.1.3. Tính bền cơ cấu phanh

3.1.3.1. Tính bền guốc phanh

Guốc phanh dùng để tán má phanh.

Trong thiết kế là hình chữ II xong khi tính toán ta quy về hình chữ T để tính toán cho dễ dàng hơn

a) Tính kích thước đến trọng tâm G:

+ Y₂ - Kích thước chế tạo guốc phanh (khoảng cách từ trọng tâm phần trên đến trọng tâm của phần dưới).Y₂ = 27,5 mm.

+ Y_C1 - Kích thước của trọng tâm phần trên đến đường trung hoà.

+ Y_C2 - Kích thước của trọng tâm phần dưới đến đường trung hoà.

* Tính Y_C1

=>Y_C2=Y₂ – Y_C1= 27,5 - 15 = 12,5 (mm).

* Tính kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh:

R_G = R₂^¢ + Y_C2 = R₁^¢ - Y_C1

R_G = 185,5 – 15 = 170,5 mm.

b) Kiểm tra bền guốc phanh

Đây là bài toán thanh cong phẳng trong sức bền vật liệu.

Các bước giải:

+ Xác định lực cắt,mô men uốn,vẽ biểu đồ nội lực.

+ Tính ứng suất pháp trên mặt cắt ngang.

+ Tính ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang.

+ Kiểm tra điều kiện bền:

- Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất.

- Hoặc theo thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng.

*  Xác định lực cắt, mô men uốn, vẽ biểu đồ nội lực:

Nếu tính toán chính xác guốc phanh thì rất phức tạp. Bởi vì áp lực phân bố trên bề mặt guốc phanh không đều mà theo quy luật hình sin.

Vì vậy ta áp dụng phương pháp tính gần đúng. Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ được biểu đồ nội lực.

+ Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:

N₁ + P₁. cos(φ + γ) = 0

Q₁ + P₁. sin(φ + γ) = 0

 M_U1 + P₁.[a - r_tcos(φ + γ)] = 0

+ Xét sự cân bằng cho đoạn dưới ta có:

N₂ + U_1Y.cosδ +U_1X.sinδ = 0

Q₂ - U_1X.cosδ + U_1Y.sinδ = 0

M_U2 + U_1X.C.sinβ + U_1Y.C. [1 – cosβ] = 0

Nhìn vào biểu đồ ta thấy, tại vị trí đặt lực tổng hợp R là vị trí nguy hiểm nhất. Ta đi kiểm tra bền tại vị trí này.

N = 27368 N.

Q = 52847 N.

M_U = 10338 Nm.

c) Tính ứng suất pháp do N và M_U gây ra:

+ Điểm 1: R₁ = 188 mm

+ Điểm 2: R₂ = 183 mm

+ Điểm 3: R₃ = 133 mm

3.1.3.2. Tính bền trống phanh

+ Đây là bài toán tính ống dày.

+ Trình tự như sau:

- Tính áp suất q tác dụng lên trống phanh

- Tính ứng suất hướng tâm và ứng suất hướng kính

- Kiểm tra bền

a) Tính áp suất q tác dụng lên trống phanh

Thay số q = 182292 KG/m²

b) Tính ứng suất hướng tâm và ứng suất tiếp tuyến

Để đảm bảo an toàn ta láy thêm hệ số an toàn n = 1,5.

Trống phanh được làm bằng gang CX18-36 có [ e_k] = 1800 (kG/cm²).

So sánh thấy e= 561,6 (KG/cm²) < [e_k]

Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền.

3.1.3.3. Tính bền chốt phanh (Trục lệch tâm)

- Má phanh quay quanh trục lệch tâm.

- Tính toán chính xác độ bền chi tiết này là rất khó. Ta có thể tính theo bài toán: Tính toán các mối ghép bằng đinh tán và bu lông. Phương pháp tính trình bày trong mục này chỉ là gần đúng và có tính quy ước.

a) Thân chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng

Thay số ta có: t_c = 393 KG/cm² <[t_c]

b) Tính chốt phanh theo dập

Thay các giá trị vào ta có: e_c = 542 KG/cm² < [e_c]

Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền.

3.2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh

3.2.1. Thiết kế tính toán bầu phanh

Ngày nay các bầu phanh trên xe ôtô trọng tải lớn thường sử dụng loại bầu phanh tích năng, để nâng cao độ an toàn cho xe khi chạy trên đường.

a) Lực tác dụng lên thanh đẩy

+ Xét cân bằng tại cơ cấu cam ép

Phương trình cân bằng lực:

Q₂.L.  = (P₁^// + P₂^//).h/2                (*)

Từ hoạ đồ lực phanh ta có:

P₁^// = 12200 N = 1244 KG.

P₂^// = 27705 N = 2824 KG.

h - khoảng cách giữa hai lực P₁^/ và P₂^/, chọn theo xe tham khảo: h = 46 mm.

b) Tính toán lò xo của bộ tích luỹ năng lượng

* Công dụng: Đẩy màng phanh và ty phanh để phanh xe lại trong trường hợp bình chứa khí bị rò rỉ, và khi phanh dừng.

* Yêu cầu: Lò xo chế tạo có độ cứng đủ lớn để đẩy màng phanh và ty đẩy phanh xe lại ngay trong trường hợp khẩn cấp. Nhưng cũng phải thu nhanh trong trường hợp nhả phanh tay. Phải có đủ độ bền và độ cứng theo yêu cầu.

- Khi tính toán lò xo của bộ tích luỹ năng lượng ta 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 = 4 KG/cm² cũng đủ để nén lò xo trở về vị trí ban đầu.

Vậy lực phanh sinh ra tại mỗi bánh xe (T) là (Khi sử dụng phanh tay thì chỉ có bốn bánh xe cầu sau được phanh): T = P_P/4 = 0,04.G

Mô men sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh sau sẽ là:

M_P^// = T.r_bx = 0,04.G.r_bx

Thay số vào ta có:

M_P^// = 0,04.15305.0,478 = 292.6 KGm

+ Số vòng toàn bộ của lò xo

Theo công thức kinh nghiệm: n = n₀ + (1 – 2) vòng = 7 + 1 = 8 vòng.

+ Bước của lò xo (t)

Theo công thức: t = (0,15 – 0,3)D_lx

Lấy: t = 0,15.110 = 16.5 mm

+ Chiều dài toàn bộ của lò xo (H)

Theo công thức kinh nghiệm: H = n.t = 8.16,5 = 132 mm.

Kết luận: Bầu phanh khi thiết kế, kiểm tra thấy phù hợp với buồng phanh kiểu 20/20.

3.2.2. Tính toán lượng khí nén

* Nhiệm vụ: cung cấp khí nén và nén khí vào các bình chứa để cung cấp cho hệ thống phanh.

* Các yêu cầu:

Máy nén khí được 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.

Trên thực tế máy nén khí chỉ làm việc khoảng 10 – 20% thời gian làm việc của ôtô, khi các bình chứa được nạp đầy thì máy nén được chuyển sang chạy ở chế độ không tải.

a) Các thông số kỹ thuật của máy nén khí

Chọn máy nén loại Pít tông hai xi lanh trên thị trường có các thông số sau:

- Số lượng xi lanh: i = 2 đặt thẳng hàng.

- Đường kính xi lanh: d = 6 cm.

- Hành trình piston: S = 3,8 cm.

- Số vòng quay của máy nén khí: n = 1700 v/p.

- Tỷ số truyền của đai: i_tđ = 2.

c) Tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu sau mỗi lần phanh

Lượng tiêu hao không khí cho mỗi lần phanh chính bằng lượng không khí dãn nở ra các đường ống từ van phân phối đến các bầu phanh.

* Thể tích khí trong các đường ống

Chọn đường ống có đường kính = 13 mm.

Chiều dài đường ống l = 24 m = 24000 mm.

* Lượng tiêu hao khí ở van phân phối:

Lấy gần đúng V_PP = 0,05 (l).

Vậy tổng cộng lượng không khí tiêu hao cho toàn bộ hệ thống sau mỗi lần đạp phanh là:

V_t = V₀ + V_b + V_h + V_PP = 3,18 + 1,3 + 0,66 + 0,05 = 5,18 (l).

Kết luận: Với dung tích toàn bộ các bình chứa là 700 (l). Lượng tiêu hao trên là không đáng kể, đảm bảo cho các lần phanh tiếp theo.

d) Tính bền đường ống dẫn động phanh

Trong tính toán có thể coi đường ống là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài lớn. (Đây là bài toán vỏ mỏng tròn xoay chịu tải trọng phân bố đối xứng tính theo lý thuyết không mô men).

3.2.3. Tính toán van điều khiển

a) Sơ đồ tính toán

A,B - Khí nén đi ra các cầu.

D,E - Khí nén từ bình chứa đến.

b)Tính toán buồng trên

Lực tác dụng lên piston 2 là lực của người lái xe tác dụng lên bàn đạp Q_bđ thông qua hệ thống dẫn động cơ khí.

P = Q_bđ .i_bđ .

Mặt khác ta có:

P = P_j .S₂ + P_lx1 + P_lx2

P = P_j .S₂ + C₁. ₁ + C₂. ₂

* Vậy lực tác dụng lên Piston 2 là:

P = 7.33,5 + 30 +15 = 280 KG.

c) Tính toán buồng dưới

Kết cấu của Piston 1:

Piston 1 được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên.

Ta có phương trình cân bằng lực:

P_j .S_1t = P_j .S_1d + P_lx3 + P_lx4                         (*)

Theo xe tham khảo chọn:

P_lx3 = P_lx1 = 30 KG.

P_lx4 = P_lx2 = 15 KG.

Từ Piston 2 ta xác định được kích thước sau của Piston 1

D_1t = 12,6cm, d = 2,5 cm.

Kết luận: Van phân phối đã thiết kế đảm bảo hoạt động tốt cho hệ thống phanh của xe cơ sở.

Chương 4

BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH

4.1. Những hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh và cách sửa chữa

Những hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh và cách sửa chữa như bảng 4.1.

4.2. Chẩn đoán xe

4.2.1. Khi xe chưa nổ máy

Khi xe ô tô không chuyển động và chưa nổ máy thì ta cần kiểm tra hệ thống an toàn, ta cần kiểm tra xem các ống nối và các đường ống có kín khít hay không và khi mà các khớp nối bằng ống nối bị dò rỉ thì sẽ gây cho áp suất trong hệ thống bị giảm và kéo theo hiệu quả phanh bị giảm sút gây nguy hiểm cho người và xe.

4.2.3. Khi xe đang chạy trên đường

Khi xe đang hoạt động trên đường thì người lái cần thường xuyên chú ý đến đồng hồ báo áp suất hơi trong hệ thống. Khi quan sát thấy có hiện tượng sụt áp suất trong hệ thống phanh cần dừng xe lại để kiểm tra và sử lý kịp thời..

4.3. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa

4.3.1. Quy trình tháo lắp

* Quy trình tháo.

+) Bước 1 : Tháo lốp xe bằng cách tháo bulong liên kết giữa bánh xe và trống phanh.

Khi tháo lốp trước kéo phanh tay và chèn các lốp sau bằng vật chặn bánh xe.Ngoài ra khi cần tháo lốp sau,chèn chặt lốp bên trái và phải đằng trước lái với các vật chặn bánh xe.

+) Bước 3: Tháo lò xo phản hồi của bánh trước,bánh sau  dùng dụng cụ chuyên dụng  Móc, dụng cụ kéo lò xo lại.

+) Bước 4 : Tháo guốc phanh ra thay thế hoặc bảo dưỡng lại.

* Kiểm tra sự mài mòn của má phanh.

Kiểm tra theo định kì sự mài mòn của má phanh và khe hở giữa má phanh và tang trống tùy thuộc vào điều kiện sử dụng .Nếu sử dụng phanh nhiều thì khoảng thời gian kiểm tra càng ngắn.

- Tháo các nút cao su trong bánh xe để kiểm tra.

- Kết cấu gờ giới hạn làm việc của má phanh dọc theo chiều dài của má phanh.Kiểm tra gờ giới hạn làm việc của má phanh đã mòn hết hay chưa.

4.3.2. Bảo dưỡng sửa chữa

Bảo dưỡng sửa chữa như bảng 4.2.

KẾT LUẬN

Sau thời gian được giao thiết kế đồ án tốt nghiệp, em đã cố gắng thực hiện và đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao là “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh dựa trên xe cơ sở xe tải 9T”.

Ngay từ lúc nhận được đề tài tốt nghiệp, em đã tiến hành khảo sát thực tế, tìm tòi các tài liệu tham khảo từ đó làm cơ sở để vận dụng những kiến thức đã học được trong nhà trường cũng như tham khảo các ý kiến chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn để hoàn thành đồ án.

Quá trình tính toán lựa chọn các thông số và các kích thước của hệ thống phanh được em tiến hành một cách chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Quá trình kiểm nghiệm cơ cấu cũng được em tiến hành cẩn thận và đã cho những kết quả nằm trong giới hạn an toàn cho phép. Từ đó em có thể kết luận hệ thống phanh em đã thiết kế hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu cơ bản. Như vậy đồ án của em đã giải quyết được các yêu cầu đề ra, cả về mặt lý thuyết cũng như khả năng ứng dụng thực tế.

Tuy nhiên do thời gian làm đề tài có hạn, thời gian thực tế còn quá ít nên không thể tránh khỏi những sai sót trong khi tính toán, cũng như hiểu sâu về kết cấu về hệ thống phanh cần thiết kế. Em kính mong các thầy, cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Và đặc biệt cảm ơn thầy giáo : TS……………. đã dành rất nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, tỉ mỉ trong quá trình học tập và hoàn thành đồ án.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (1993), Lý thuyết ôtô máy kéo

[2]. Hoàng Đình Long (2008), Kỹ thuật sửa chữa ô tô, NXB Giáo dục

[3]. Nguyễn Trọng Hiệp, (1997), Chi tiết máy Tập I, tập II

[4]. Nguyễn Khắc Trai, (1996). Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất bản giao thông vận tải

[5]. Phạm Minh Thái, (1991). Thiết kế hệ thống lái của ôtô - máy kéo bánh xe

[6]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. NXB giáo dục

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"