MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU.. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 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. Cơ cấu phanh. 5
1.2.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng trục. 6
1.2.2. Cơ cấu phanh guốc đối xứng tâm.. 7
1.2.3. Cơ cấu phanh guốc dạng bơi 8
1.2.4. Phanh dừng (phanh tay). 8
1.2.5. Cơ cấu phanh đĩa. 9
1.3. Dẫn động phanh. 11
1.3.1. Dẫn động cơ khí 11
1.3.2. Dẫn động thủy lực. 12
1.3.3. Dẫn động khí nén. 15
1.3.4. Dẫn động phanh liên hợp. 16
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG PHANH XE THACO AUMAN C160. 18
2.1. Giới thiệu về xe tham khảo Thaco Auman C160 tải trọng 9,3 tấn. 18
2.2. Thống số cơ bản của xe tham khảo. 18
2.3. Hệ thống phanh trên xe. 19
2.3.1. Cơ cấu phanh. 19
2.3.2. Dẫn động phanh. 19
2.3.3. Cơ cấu phanh. 21
2.3.3.1. Guốc phanh và má phanh. 21
2.3.3.2. Chốt lệch tâm và cam tác động. 22
2.3.3.3. Nguyên tắc hoạt động. 22
2.4. Dẫn động phanh. 22
2.4.1. Van phân phối 22
2.4.2. Van bảo vệ kép. 23
2.4.3. Van bảo vệ ba nhánh. 23
2.4.4. Van điều khiển phanh tay. 23
2.4.5. Van hạn chế áp suất 23
2.4.6. Bộ điều hoà lực phanh. 25
2.4.7. Van gia tốc. 27
2.4.8. Bầu phanh. 29
2.4.9. Van an toàn. 30
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE THACO AUMAN C160. 31
3.1. Tính toán cơ cấu phanh bằng phương pháp hoạ đồ. 31
3.1.1. Xác định mômen cần có tại các cơ cấu phanh. 31
3.1.2. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh. 32
3.1.3. Tính bền cơ cấu phanh. 39
3.1.3.1. Tính bền guốc phanh. 39
3.1.3.2. Tính bền trống phanh. 47
3.1.3.3. Tính bền chốt phanh (Trục lệch tâm). 48
3.2. Thiết kế tính toán dẫn động phanh. 49
3.2.1. Thiết kế tính toán bầu phanh. 49
3.2.2. Tính toán lượng khí nén. 55
3.2.3. Tính toán van điều khiển. 58
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH XE THACO AUMAN C160 61
4.1. Những hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh và cách sửa chữa. 61
4.2. Chẩn đoán xe. 63
4.2.1. Khi xe chưa nổ máy. 63
4.2.2. Khi xe nổ máy. 63
4.2.3. Khi xe đang chạy trên đường. 63
4.3. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa. 64
4.3.1. Quy trình tháo và lắp. 64
4.3.2. Kiểm tra sự mài mòn của má phanh. 64
KẾT LUẬN.. 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 66
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ô tô không chỉ là phương tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách hàng hóa, sự mạnh mẽ và vẻ đẹp của chiếc xe thể hiện sự lịch lãm tạo ra phong cách cho người chủ sử dụng. Tính tiện nghi cho người dùng và sự thân thiện với môi trường sống xung quanh là hai tiêu chí đặt ra hàng đầu mà tất cả các cường quốc về công nghiệp ô tô đều phải dựa vào đó để nghiên cứu phát minh để có thể tạo ra những sản phẩm tốt hơn. Tuy đất nước ta còn nghèo và nền kinh tế còn đang trên đà phát triển song trong những năm gần đây đảng và nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển nghành ô tô để theo kịp với sự phát triển của thế giới.
Nhằm nâng cao khả năng tư duy cho sinh viên và khả năng hiểu biết về tính toán thiết kế mà em được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống phanh khí nén trên xe tải Thaco”. Em biết hệ thống phanh là hệ thống quan trọng và rất phức tạp, đặc biệt do ngày nay hệ thống giao thông tốt, xe hiện đại có vận tốc chuyển động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện sự làm việc của hệ thống phanh nhằm đảm bảo tính an toàn cao cho sự chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết.
Trong phần tính toán và thiết kế này em dựa chủ yếu vào số liệu của xe tải THACO Auman C160 tải trọng 9,3 tấn, các tài liệu tham khảo và hướng dẫn tính toán thiết kế. Do lần đầu làm quen với thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp em còn có những mảng kiến thức em chưa được nắm vững nên mặc dù em đã cố gắng tham khảo tài liệu có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em củng cố thêm kiến thức và hiểu sâu hơn, nắm vững kiến thức mà em đã học hỏi được.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy: TS…………….. đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
Vĩnh Yên, Ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………….
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại
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.
1.1.2. 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
- Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm
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. Cơ cấu phanh
Hệ thống phanh ô tô 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. Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ô tô khi chuyển động và dừng hẳn. Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen 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. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.
1.2.1. 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.
1.2.2. 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. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị trên cơ cấu phanh sẽ kéo các guốc phanh trở về vị trí ban đầu.
1.2.3. Cơ cấu phanh guốc dạng bơi
* Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Đặc điểm của 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. Nhờ sự áp sát giữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh. Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào piston và đẩy ống xy lanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn và lực tác dụng lên bàn đạp giảm đi nhiều.
1.2.4. Phanh dừng (phanh tay)
Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh hay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí. Hình 1.4 là hình vẽ của cơ cấu phanh dừng kiểu tang trống được lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp số, phanh dừng tác động lên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay, cũng có loại dẫn động bằng khí nén và lò xo.
1.3. Dẫn động phanh
1.3.1. Dẫn động cơ khí
* Đặc điểm:
Dẫn động bằng cơ khí gồm hệ thống các thanh các đòn bẩy và dây cáp, 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.
* Sơ đồ cấu tạo.
Sơ đồ cấu tạo như hình 1.7.
* 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. Thanh dẫn 6 lắp với bản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 phân bố đều lực phanh truyền qua dây cáp 8 và 10 tới cơ cấu phanh bánh xe trái và phải phía sau. Đòn dây cáp nối với đòn bẩy ép, tác động lên guốc phanh thông qua tấm đỡ, đòn bẩy ép lắc trên trục lệch tâm 12.
1.3.2. 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 ô tô du lịch hoặc ô tô 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 xy lanh chính (2), do đó dầu được ép và áp suất dầu tăng lên trong xy lanh và các đường ống dẫn dầu, chất lỏng với áp suất lớn ở các xy lanh 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 xy lanh 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.
+ Đường dầu I sẽ dẫn động các cơ cấu phanh trước.
+ Đường dầu II sẽ dẫn động các cơ cấu phanh sau.
1.3.4. 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. Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng tuỳ động, điều khiển phanh rơ moóc.
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG PHANH XE THACO AUMAN C160
2.1. Giới thiệu về xe tham khảo Thaco Auman C160 tải trọng 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 được sản xuất và lắp ráp trên dây chuyền hiện đại bậc nhất trên thế giới.
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 (hg): 1360 mm
- Chiều rộng cơ sở của xe (B): 2026 mm
- Phanh chính loại: Dẫn động khí nén 2 dòng, phanh tay locked
Phanh trước, phanh sau Tang trống
- Hộp số: Số sàn, 6 số tiến, 1 số lùi
2.3. Hệ thống phanh trên xe
2.3.1. Cơ cấu phanh
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. Trên xe tải ngày nay người ta hay sử dụng cơ cấu phanh guốc, vì áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là không lớn lắm, má phanh lâu mòn.
Vì vậy đối với cơ cấu phanh cho xe thiết kế sử dụng cơ cấu phanh guốc là hợp lý nhất.
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 ô tô cỡ nhỏ.
Do vậy sử dụng dẫn động phanh khí nén cho xe thiết kế là phù hợp nhất. Ở đây trên xe tham khảo Thaco Auman C160 sử dụng dẫn động phanh khí nén 2 dòng.
* Sơ đồ bố trí:
* Nguyên lý làm việc:
Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc tách nước 3, qua 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 độc lập với nhau tạo thành hai nguồn cung cấp khí độc lập cho hai dòng dẫn động phanh.
Dẫn động phanh trục trước bắt đầu từ bình khí 5 qua khoang dưới của tổng van 8, đi tới các bầu phanh của trục trước 9, 10.
2.3.3. Cơ cấu phanh
2.3.3.1. 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.
2.3.3.3. Nguyên tắc hoạt động
Khi người lái đạp phanh thông qua các bộ phận của dẫn động phanh, phân phối khí nén đến bầu phanh bánh xe điều khiển xoay cam tác động, thắng sức căng lò xo đẩy hai guốc phanh và má phanh áp sát vào tang trống tạo nên lực ma sát, làm cho tang trống moayơ bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc dừng lại theo yêu cầu của người lái.
2.4. Dẫn động phanh
2.4.1. Van phân phối
Van phân phối dùng để điều khiển các cơ cấu dẫn động hai nhánh của hệ thống phanh chính (phanh chân).
2.4.2. 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.
2.4.5. Van hạn chế áp suất
Van hạn chế áp suất dùng để giảm áp suất trong các bầu phanh của trục trước ô tô khi phanh với cường độ thấp (nhằm tăng mức độ điều khiển ô tô 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.
2.4.7. Van gia tốc
* Kết cấu của van gia tốc
Van gia tốc dùng để rút ngắn thời gian bắt đầu dẫn động của hệ thống phanh dự phòng, do giảm chiều dài nhánh hút khí nén vào bình tích năng lò xo và xả không khí trực tiếp qua van tăng tốc ra ngoài.
2.4.8. 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.
2.4.9. Van an toàn
Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén khỏi bị tăng áp suất quá lớn trong tường hợp tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng. Van này thường được bố trí
ở bình chứa khí nén gần máy nén khí và được điều chỉnh áp suất mở van khoảng 0,9 – 0,95 Mpa.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 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
Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh
Với các loại xe tải, khi đầy tải có thể lấy chiều cao trọng tâm hg = 1,4 m
jmax : Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh,
Theo kinh nghiệm, khi thiết kế lấy: jmax= 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
rbx: Bán kính lăn của bánh xe;
Bán kính bánh xe tính toán. rbx= l . r0
l : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp (xe thiết kế lốp có áp suất cao l = 0,945).
r0 : bán kính thiết kế,
Xe tham khảo có ký hiệu lốp 10R20 ta có:
d = 20 (inch)
H = B = 10 (inch)
r0 = ( B + d/2 ).25,4 = 508 mm
rbx = 0,945.508 = 478mm = 0,48 (m).
Thay số được:
Mp1 = 941,7 KGm = 9238 Nm.
Mp2 = 631 KGm = 6190 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
Với:
rt : bán kính của tang trống, với lốp chọn thiết kế có ký hiệu 10R20 đơn vị ở đây tính theo inch ta có :
d = 20 inch = 20.25,4= 508 (mm)
Chọn đường kính tang trống dt = 436 (mm) dựa theo xe tham khảo
=> rt = dt /2 = 218 (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 mômen phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.
Đối với cầu trước: 63448 N
Đối với cầu sau: 42514 N
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 kích thước má phanh
Bề rộng b = 100 mm.
Bán kính tang trống rt = 218 mm.
Góc ôm tấm ma sát B = 1200 .
Tổng diện tích tất cả các má phanh:
Ft = 12F = 12 45000 = 540000 mm2 = 5400 cm2.
* Công ma sát riêng:
Đối với phanh khí nén các thông số của má phanh trước và má phanh sau giống nhau, cho nên Ft = 5400 cm2.
Với:
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 = 273 j/cm2
Vậy thỏa mãn điều kiện: l < [l] = 400 - 1000 j/cm2
* Áp suất giới hạn trên bề mặt
Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu:
+ Cầu trước: MP = 9238 Nm
+ Cầu giữa và cầu sau: MP = 6190 Nm
Kết luận: Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép.
* Kiểm tra nhiệt độ tang trống
Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do đó ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh như sau: t < 150C
Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với V1 = 30 km/h = 8,33 m/s, V2 = 0, không quá 150.
Suy ra: mt = 70,8 kg
Trên thực tế khối lượng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn khối lượng mt do đó thỏa mãn điều kiện bền nhiệt. Vậy 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
Xem hình
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.
YC1 : Kích thước của trọng tâm phần trên đến đường trung hoà.
YC2 : Kích thước của trọng tâm phần dưới đến đường trung hoà.
* Tính YC1
YC2 = Y2 – YC1 = 27,5 - 15 = 12,5 (mm).
* Tính kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh.
RG = R2¢ + YC2 = R1¢ - YC1
RG = 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, mômen 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, mômen 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.
Ở phần trên khi xây dựng hoạ đồ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta đã xác định được lực P1 ,U1 ,R1. Đặt các giá trị lực P1 ,U1, R1 vào guốc phanh. Tại điểm đặt lực tổng hợp R1 ta phân tích thành hai thành phần lực N1 và T1. Tại chốt quay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U1 ra hai thành phần lực UY1 và UX1.
+ Xét sự cân bằng đoạn trên ta có:
N1 + P1. cos(φ + γ) = 0
Q1 + P1. sin(φ + γ) = 0
MU1 + P1.[a - rtcos(φ + γ)] = 0
- Xét sự cân bằng tại điểm A: γ = 0º.
N1 + P1.cos = 0
Q1 + P1.sin = 0
MU1 = 0.
Ta có: φ = 20,40 ,P = 24482 N.
N1 = - P1.cos φ = - 24482.cos20,40 = - 22946 N.
Q1 = - P1.sin φ = - 24482.sin20,40 = - 8534 N.
MU1 = 0.
- Xét sự cân bằng tại điểm B: γ = 64,8º, φ = 20,4º ,P = 24482 N.
N1 = - P1cos(φ + γ)
Q1 = - P1sin(φ + γ)
MU1 = - P1[a - Rtcos(φ + γ)]
Ta có:
N1 = - 24482.cos85,20 = - 2048 N.
Q1 = - 24482.sin85,20 = - 24396 N.
MU1 = - 24482.(155,6 - 218.cos85,20).10-3 = - 3363 Nm.
- Xét sự cân bằng tại điểm C: C = 0
N2 = - U1X.sinδ - U1Y.cosδ
Q2 = U1X.cosδ - U1Y.sinδ
MU2 = 0
Thay số vào ta có:
N2 = - 56216 sin9,2º - 16545 cos9,2º = - 25320 (N).
Q2 = 56216 cos9,2º - 16545 sin9,2º = 52847 (N).
MU2 = 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.
MU = 10311 Nm.
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
b : Chiều rộng má phanh, b = 120 (mm).
rt : Bán kính trống phanh, rt= 218 (mm).
B: Góc ôm của tấm ma sát, B = 2.1200 = 2400 .
Thay số: q = 153431 KG/m2
b) Tính ứng suất hướng tâm và ứng suất tiếp tuyến
Trống phanh được làm bằng gang CX18-36 có [ek] = 1800 (kG/cm2).
So sánh thấy etd = 491,1 (KG/cm2) < [etd]
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: tc = 393 KG/cm2 < [ tc]
b) Tính chốt phanh theo dập
Thay các giá trị vào ta có: ec = 542 KG/cm2
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.
+ Diện tích bao kín của bầu phanh.FB = FA / K
K : Hệ số dự trữ năng lượng, lấy K = 0,8.
Vậy: FB = 10563 / 0,8 = 23271 mm2.
+ Đường kính bao kín của bầu phanh: Dbd = 162 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.
Ta có: Lực phanh do phanh tay sinh ra (PP) bằng 16% trọng lượng toàn bộ của xe (G): PP = 0,16.G
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 = PP/4 = 0,04.G
Mô men sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh sau sẽ là: MP// = T.rbx = 0,04.G.rbx
Thay số vào ta có: MP// = 0,04 15305 0,478 = 292 6 KGm
+ Đối với cầu sau:
Làm tương tự như tính toán P1// và P2// trong hoạ đồ lực phanh ta có:
P1// = 664 KG
P2// = 1508 KG.
+ Xét cân bằng tại cơ cấu cam ép
Phương trình cân bằng lực:
Q2/.L. = (P1// + P2//).h/2
Plx2 > Q2/ + Plx1 = 369 + 14 = 383 KG.
Thay các giá trị vào bất phương trình (**) ta được:
Hay: 669 KG < 680 KG
Như vậy: bất phương trình (**) được thoả mãn.
Kết luận: Lò xo của bộ tích luỹ năng lượng đã thiết kế đảm bảo các yêu cầu đề ra.
+ 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)Dlx
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: itđ = 2.
- Hiệu suất truyền khí của máy nén: = 0,6.
b) Năng suất của máy nén khí (lưu lượng)
Xe thiết kế sử dụng năm bình khí nén, dung tích mỗi bình 140 (l).
Vậy tổng lượng khí nén trong các bình là: 5x140 = 700 (l).
Thay các giá trị trên vào công thức ta được: Q = 219 l/pht
Kết luận: Sau 4 phút máy nén nạp được 4x219 = 876 (l) khí nén đảm bảo nạp đầy tất cả các bình chứa.
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.
* Thể tích khí trong các bầu phanh
Ta coi độ dịch chuyển của guốc phanh lại phụ thuộc vào góc xoay của trục cam và càng nối trục cam.
Thay các giá trị vào công thức ta được: S = 7/180 3,14 159 = 19,4 mm.
* Lượng tiêu hao khí ở van phân phối
Lấy gần đúng VPP = 0,05 (l).
Vậy tổng cộng lượng không khí tiêu hao cho toàn bộ hệ thống sau mỗi lần đạp phanh là:
Vt = V0 + Vb + Vh + VPP = 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.
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 Qbđ thông qua hệ thống dẫn động cơ khí.
P = Qbđ .ibđ .
Mặt khác ta có:
P = Pj .S2 + Plx1 + Plx2
P = Pj .S2 + C1. 1 + C2. 2
Khi đạp phanh: Pj tăng ; C tăng ; tăng dẫn đến P tăng.
* Tính S2
Khi thiết kế, chọn các thông số về đường kính của Piston 2 theo xe tham khảo.
Chọn: D = 70mm, d = 25 mm.
Vậy lực tác dụng lên Piston 2 là:
P = 7 33,5 + 30 +15 = 280 KG.
* Tính lực tác dụng lên bàn đạp Qbđ
Qbd = 36 KG < [Qbd] = 60KG
Kết luận: Các kích thước của buồng trên đảm bảo giá trị lực bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép.
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:
Pj .S1t = Pj .S1d + Plx3 + Plx4 (*)
Theo xe tham khảo chọn:
Plx3 = Plx1 = 30 KG.
Plx4 = Plx2 = 15 KG.
Từ Piston 2 ta xác định được kích thước sau của Piston 1
D1t = 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 XE THACO AUMAN C160
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 khí nén 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, khi hoạt động nếu phanh xe cảm giác khó ăn hơn và má phanh bị dính dầu, nước thì cần dà phanh để đảm bảo khả năng tin cậy khi phanh.
4.3. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa
4.3.1. Quy trình tháo và lắp
1. 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 rồi kích cầu xe lên. Ngoài ra khi cần tháo lốp sau, chèn chặt lốp bên trái và phải đằng trước lái với các vật chặn bánh xe.
* Bước 4 : Tháo guốc phanh ra thay thế hoặc bảo dưỡng lại.
2. Quy trình lắp.
Quy trình lắp ngược lại so với quy trình tháo.
4.3.2. 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.
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 khí nén trên xe tải Thaco” dựa trên xe tham khảo xe tải Thaco Auman C160.
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.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ngô Hắc Hùng (2008), Kết cấu và tính toán ô tô, NXB GTVT.
[2]. Nguyễn Trọng Hoan (2007), Thiết kế tính toán ô tô, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội.
[3]. Vũ Đức Lập (1998), Hướng dẫn thiết kế môn học Kết cấu tính toán ô tô quân sự, Học viện Kỹ thuật quân sự.
[4]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, 1978, Tính toán thiết kế ô tô máy kéo tập I, II, III, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp.
[5]. Dương Đình Khuyến, 1992, Thiết kế hệ thống phanh ô tô, máy kéo, NXB Đại học bách khoa Hà Nội.
[6]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, 2000, Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB KH& KT Hà Nội.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"