MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................................................................... ......3
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.......................................................................................................4
1.1. Nhiệm vụ..........................................................................................................................................................................................4
1.2. Yêu cầu kết cấu................................................................................................................................................................................4
1.3. Phân loại..........................................................................................................................................................................................4
1.4. Phân loại/ Phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc của các loại........................................................................................................ 5
1.4.1. Cấu tạo chung của hệ thống phanh............................................................................................................................................ 5
1.4.2. Cơ cấu phanh................................................................................................................................................................................6
1.4.3. Phanh tay.....................................................................................................................................................................................22
1.4.4. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực..........................................................................................................................24
1.4.5. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén................................................................................................................... ..... 26
1.4.6. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực.................................................................................................... .. 27
1.4.7. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh.................................................................................................... ..29
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ 5 CHỖ .........................................................................33
2.1 Giới thiệu ô tô tham khảo................................................................................................................................................................ 33
2.2. Lựa chọn phương án thiết kê.........................................................................................................................................................38
2.2.1. Phương án dẫn động phanh....................................................................................................................................................... 38
2.2.2.Phương án bố trí cơ cấu phanh:...................................................................................................................................................38
2.3. Tính toán hệ thống phanh trên xe ô tô 5 chỗ (huyndai grand I10)................................................................................................. 42
2.3.1.Mô men quá trình phanh cần thiết cảu hệ thống phanh chính.................................................................................................... .42
2.3.2 Thiết kế cơ cấu phanh (huyndai grand I10).......................................................................................................................... ...... 47
2.3.3. Tính toán thiết kế dẫn động phanh.............................................................................................................................................. 67
2.3.4 Tính bền cơ cấu phanh................................................................................................................................................................ 70
2.3.5. Thiết kế trợ luwch phanh............................................................................................................................................................. 72
CHƯƠNG 3: NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE 5 CHỖ.......78
3.1. Quy trình tháo lắp , kiểm tra, sửa chữa định kỳ............................................................................................................................. 78
3.1.1. Bàn đạp phanh............................................................................................................................................................................ 78
3.1.2 Bộ trợ lực và xi lanh chính........................................................................................................................................................... 80
3.1.3 Phanh trước................................................................................................................................................................................. 83
3.1.3. Phanh sau................................................................................................................................................................................... 86
3.2. Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục................................................................................................................... 91
3.2.1. Bàn đạp phanh bị tụt................................................................................................................................................................... 91
3.2.2. Bó phanh..................................................................................................................................................................................... 92
3.2.3. Phanh lệch.................................................................................................................................................................................. 94
3.2.4. Phanh bị kêu............................................................................................................................................................................... 95
KẾT LUẬN............................................................................................................................................................................................ 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................................................................ 97
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong ngành kinh tế quốc dân. Đảm bảo khả năng vận chuyển hàng hóa và hành khách từ mọi nơi trên thế giới. Ngành công nghệ chế tạo ô tô những năm gần đây đã có những bước phát triển vượt bậc. Ở việt nam ngành công nghệ chế tạo ô tô vẫn chưa đáp ứng được đòi hỏi của thị trường. Các phương tiện vận tải ô tô thường là quá cũ và được nhập từ các nước phát triển. Từ thực tế đó đặt ra cho các nhà khoa học nói chung và những kỹ sư ngành ô tô nói riêng phải nghiên cứu thiết kế, chế tạo ra những chiếc ô tô không những đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tính năng an toàn cao mà phải đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng.
Hệ thống phanh trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng. Nó là hệ thống bảo đảm an toàn cho con người cũng như hàng hóa trên xe mà nó vận chuyển. Ngoài ra nó cũng giúp cho việc nâng cao vận tốc trung bình cho xe nhất là với xe con. Vì vậy đồ án tốt nghiệp em đã được nhận là:
“ Tính toán thiết kế hệ thống phanh ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở tham khảo xe hyundai grand i10”
Với sự cố gắng tìm hiểu nghiên cứu và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy giáo đã giúp em hoàn thành được đồ án này. Do kiến thức còn hạn chế và thời gian còn hạn hẹp, trong qúa trình làm đồ án còn nhiều sai sót. Kính mong các thầy giáo tham gia góp ý, để đồ án của em được tốt hơn.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo : TS…………….. cùng các thầy cô trong Bộ môn cơ khí ô tô, Khoa cơ khí đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành được đồ án này!
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………….
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1. Nhiệm vụ
- Hệ thống phanh ô tô có nhiệm vụ giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.
- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.
- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.
1.2. Yêu cầu kết cấu
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- 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.
- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.
- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.
1.3. Phân loại
* Theo đặc điểm điều khiển
- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe.
- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.
- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài, …).
* Theo kết cấu của cơ cấu phanh
- Cơ cấu phanh tang trống.
- Cơ cấu phanh đĩa.
* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh
Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:
- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh).
- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS).
1.4. Phân loại/ Phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc của các loại
1.4.1. Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh. Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh.
1.4.2. Cơ cấu phanh
1.4.2.1 Cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu được dùng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát bề mặt tang trống và các má phanh.
Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:
- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)
- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)
- Guốc phanh đặt bơi (c)
a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén.
* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực:
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực trình bày trên hình 1.3. Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, có xilanh thủy lực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh.
* Nguyên lý làm việc: Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục được mô tả qua 3 trạng thái: không phanh, phanh, nhả phanh.
Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, má phanh và tang trống tồn tại khe hở nhỏ 0,3 ÷ 0,4 mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh, các bánh xe được quay trơn.
Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh. Lực ma sát không tồn tại, bánh xe lại được lăn trơn.
Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực ma sát, gây hao mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống. Sự nóng lên quá mức có thể dẫn tới suy giảm hệ số ma sát và làm giảm hiệu quả phanh lâu dài, biến dạng các chi tiết bao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần thiết được thoát nhiệt tốt. Sự mòn tấm ma sát và tang trống dẫn tới tăng khe hở má phanh, tang trống, khi phanh có thể làm tăng độ trễ tác dụng.
* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén:
Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát (má phanh). Để tăng khả năng tiếp xúc mỗi bên guốc phanh bố trí hai tấm ma sát với kích thước dày bằng nhau 6 ÷ 10 mm. Trên mâm phanh có hai chốt để lắp đầu dưới của hai guốc phanh. Hai chốt cố định này có bố trí trục lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và trống phanh. Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo hồi vị kéo áp sát vào cam, thông qua con lăn. Cam quay và trục được chế tạo liền, với các biên dạng Cycloit hoặc Acsimet. Khi cam quay dịch chuyển quanh tâm trục, các đầu guốc phanh bị đẩy, ép má phanh sát vào tang trống.
b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm
Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.
Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh. Đầu còn lại của guốc phanh luôn tỳ vào pit tông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cam.
d) Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa
Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tự cường hóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay. Các dạng tự cường hóa được hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen phanh dưới tác dụng của lực điều khiển P.
Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều quay ω của tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết hai guốc phanh. Lực Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát giữa tang trống và má phanh.
Trên guốc phanh có điểm tựa cố định, lực tác dụng được cường hóa và thực hiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống. Hiệu quả như vậy xảy ra theo một chiều quay nhất định, nếu theo chiều ngược lại hiệu quả phanh sẽ thấp hơn.
e) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn và thường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô. Một số chi tiết quan trọng trong cơ cấu phanh tang trống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cùng với các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống.
* Tang trống phanh:
Tang trống phanh là một chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép của các guốc phanh từ trong ra, bởi vậy tang trống phải có bề mặt ma sát với má phanh, độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt. Vật liệu chế tạo tang trống thường được chế tạo từ gang, trên ô tô con có thể được chế tạo từ hai vật liệu cơ bản: hợp kim nhôm với ống lót bằng gang.
* Guốc phanh và má phanh:
Guốc phanh và má phanh liên kết với nhau nhờ dán hoặc tán. Má phanh được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn, có hệ số ma sát ổn định trước sự biến động nhiệt độ của má phanh, hệ số ma sát giữa má phanh với gang có thể đạt được đến 0,4. Guốc phanh đúc được chế tạo cho cơ cấu phanh ô tô tải vừa và lớn. Cấu trúc tiết diện thường gặp là dạng chữ T. Các guốc phanh yêu cầu độ cứng vững cao có tiết diện chữ П.
* Cam quay
Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động phanh khí nén. Khi phanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy cam quay, guốc phanh dịch chuyển, thực hiện quá trình phanh tang trống. Ở trạng thái lắp ráp, cam và guốc phanh ép sát nhau, khe hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định.
f) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh
Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có thể lăn trơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng quãng đường phanh. Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần tiến hành điều chỉnh lại. Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu trúc từng hệ thống phanh. Để điều chỉnh khe hở Δ, kết cấu có thể cho phép thực hiện định kỳ bằng tay hoặc tự động. Nguyên tắc của việc điều chỉnh của các kết cấu được thực hiện tại hai vị trí của guốc phanh: vùng phía trên và vùng phía dưới của guốc.
1.4.2.2. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể ở cả cầu trước và cầu sau, do có những ưu điểm chính:
+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao
+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn
+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát
a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định
Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xilanh có pit tông, một phía của pit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu khi phanh.
b) Phanh đĩa có giá đỡ di động
Giá đỡ xilanh có thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xilanh và bố trí pit tông. Pit tông tỳ trực tiếp vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động. Các má phanh được định vị nhờ các rãnh định vị trên giá di động, hoặc nhờ chốt trượt và các lò xo giữ. Giá cố định được bắt với giá đỡ trục quay bánh xe, và là nơi tiếp nhận các phản lực sinh ra khi phanh.
1.4.3. Phanh tay
Phanh trên ô tô được dùng để:
+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc
+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị sự cố
1.4.3.1. Phanh trên trục truyền
Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số:
Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4)và hai viên bi cầu. Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2).
1.4.3.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau
Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối giữa cáp kéo và guốc phanh 6. Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo chiều mũi tên. Lúc đầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép guốc phanh trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định. Đầu nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và ép guốc phanh phải vào tang trống.
1.4.4. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực
1.4.4.1. Dẫn động một dòng
Dẫn động một dòng sử dụng xilanh chính một buồng dẫn dầu đến tất cả các xilanh bánh xe. Vì một lý do bất kỳ nào đó, nếu một đường ống dẫn dầu bị hở, dầu trong hệ thống bị mất áp suất, tất cả các bánh xe đều bị mất phanh. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản, nhưng độ an toàn không cao, vì vậy ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô bố trí với tối thiểu hai dòng phanh dẫn động độc lập.
1.4.4.2. Dẫn động hai dòng
Sự tách dòng được thực hiện tại xilanh chính. Như vậy, bàn đạp tác động vào xilanh chính (hai buồng nối tiếp) tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng tới bánh xe. Nếu bị hở dầu ở một dòng nào đó, dòng còn lại vẫn có thể phanh được xe.
1.4.5. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén
Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần chính: nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống dẫn khí. Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén. Do vậy khí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc.
1.4.7. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh
Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với lực bám, tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với mômen bám của bánh xe. Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh, tải trọng thẳng đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng đứng trên cầu sau càng giảm. Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị trượt lết bánh xe.
1.4.7.1. Bộ điều chỉnh lực phanh
Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp suất thủy lực hoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có thể bằng nhau hoặc khác nhau.
+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính (còn gọi là bộ điều hòa tĩnh).
+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe của các cầu (bộ điều hòa hai thông số).
1.4.7.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS
Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản chuyển động quay của các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào điều kiện bám giữa bánh xe và nền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe trên nền.
Chức năng của các bộ phận chính như sau:
+ Cảm biến tốc độ bánh xe nhằm xác định tốc độ góc của bánh xe và chuyển thành tín hiệu điện gửi đến bộ ECU-ABS.
+ Bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS theo dõi sự thay đổi tốc độ góc quay bánh xe khi phanh, xác định tốc độ góc ô tô, gia tốc góc của bánh xe, cấp tín hiệu điều khiển tới các van điều chỉnh áp suất trong block thủy lực.
+ Cụm van điều chỉnh (block thủy lực) hoạt động theo tín hiệu điều khiển từ ECU, điều chỉnh áp suất dầu để đảm bảo độ trượt tối ưu 15 ÷ 30%.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ 5 CHỖ
2.1 Giới thiệu ô tô tham khảo
Xe tham khảo là xe hyundai grand I10 Hatchback
- Grand i10 sở hữu kích thước lớn hàng đầu phân khúc, đem đến một không gian thoải mái tối đa. Bên cạnh đó là sự tỉ mỉ, tinh tế trên các chi tiết cùng các tiện ích. Grand i10 thu hút mọi ánh nhìn trên mọi góc độ với các đường nét thời trang thể thao phá cách mang màu sắc của nghệ thuật đương đại. Khoang nội thất là tất cả những gì bạn cần. Đó là sự rộng rãi của không gian kết hợp cùng các tính năng an toàn vượt tầm phân khúc.
Thông số kích thước, trong lượng xe Hyundai Grand I10 như bảng 1.1.
2.2. Lụa chọn phuwong án thiết kế
2.2.1. Phương án dẫn động phanh
Dẫn động phanh thủy lực hai dòng vì vừa đảm bảo an toàn, vừa phanh nhẹ nhàng đồng thời hiệu quả phanh cao.
2.2.2. Phương án bố trí cơ cấu phanh:
2.2.2.1.Cơ cấu phanh trước
Thông qua lực tác động lên bàn đạp phanh áp lực dầu được gia tăng ở sau xy lanh chính và trên toàn bộ đường ống dẫn tới piston xy lanh công tác đặt tại cơ cấu phanh bánh xe. Cơ cấu phanh của hệ thống thủy lực phổ biến với 2 loại: đĩa và tang trống. - Cơ cấu phanh đĩa: thường được sử dụng trên ô tô con, ô tô du lịch và một số trên ô tô tải nhỏ.
+ 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
- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn.
2.2.2.2. Cơ cấu phanh sau
- Mâm phanh bắt chặt trên mặt bích dầm cầu. Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ là mâm phanh. Các guốc phanh đặt trên các chốt lệch tâm. Cam lệch tâm cùng với chôt lệch tâm có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Dưới tác dụng của lò xo hồi vị các guốc phanh luôn tỳ lên các cam lệch tâm và ép các piston trong xi lanh con sát lại gần nhau.
+ Ưu điểm của cơ cấu phanh tang trống:
Phanh guốc được sử dụng phổ biến cho xe buýt và có tải trọng lớn với các ưu điểm sau:
- Giá thành chế tạo rẻ hơn phanh đĩa nên mang tính kinh tế.
- Tạo được lực phanh lớn.
+ Nhược điểm của phanh tang trống:
- Kết cấu phức tạp hơn do nhiều chi tiết hơn
- Khả năng thoát nhiệt kém hơn phanh đĩa
- Bảo dưỡng dưỡng sửa chữa phức tạp và khó khăn hơn phanh đĩa
2.3. Tính toán hệ thống phanh trên xe ô tô 5 chỗ (huyndai grand I10)
2.3.1. Mô men quá trình phanh cần thiết của hệ thống phanh chính.
- 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.
- Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh
2.3.1.1. Lực phanh sinh ra ở bánh xe
- Khi phanh xe: người lái tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, thông qua các cơ cấu dẫn động đến cơ cấu phanh. Tại cơ cấu phanh sẽ tạo ra mômen ma sát gọi là mômen phanh mp nhằm hãm lại bánh xe đang chuyển động.
- Quá trình phanh ô tô ở các bánh xe được tạo ra bởi mô men ma sát giữa phần quay và phần không quay.
+ Pp: Phản lực tiếp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe khi phanh. Phản lực tiếp tuyến này có chiều ngược chiều chuyển động của xe được gọi là lực phanh xe.
+ Mp: Mô men ma sát tạo ra giữa má phanh và trống phanh.
+ Mf: Mô men cản lăn
2.3.1.2. Lực tác dụng lên ô tô khi phanh
- Xét trường hợp ô tô chuyển động trên đường bằng (α = 0), ta có sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh như hình 2.1.
+ Các thành phần lực tác dụng lên ô tô khi phanh thể hiện trên hình 2.1: Lực cản gió Pw; lực cản lăn Pf; Trọng lực của ô tô khi đầy tải G; Lực quán tính khi phanh Pj. Khi phanh, bỏ qua các thành phần lực có giá trị ảnh hưởng tương đối nhỏ, chỉ xét ảnh hưởng của lực quán tính. Do tác dụng của lực quán tính, sự phân bố lại tải trọng phân bố lên cầu trước, cầu sau so với xe đứng yên.
+ Pp1, Pp2: Lực phanh từ đường tác dụng lên các bánh xe trục 1, 2,
+ Pf1, Pf2: Lực cản lăn từ đường tác dụng lên các bánh xe trục 1, 2,
+ G: Trọng lượng toàn tải của ô tô đặt tại trọng tâm xe. G = 1340.9,81 = 13145 (N)
+ L: Chiều dài cơ sở của ô tô :L= 2450(mm).
- Nếu bỏ qua lực cản không khí, lực cản lăn và coi hệ số bám tại các bánh xe là như nhau, trọng lượng phân bố tại mỗi bên bằng một nửa trọng lượng tác dụng lên cầu thì ta có mô men phanh cần thiết tại mỗi bánh là
- Chữ R viết tắt của chữ Radial thể hiện kết cấu lốp tỏa tròn.
- Số 14 chỉ đường kính La zăng được tính bằng inch. d = 14 (inch)
Vậy bán kính thiết kế r0 của bánh xe ô tô Hyundai grand i10 là: r0 = 293,3 (mm)
Chọn λ = 0,935 => rbx = 274 (mm)
Vậy momen phanh cần thiết tại bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau là:
MPT = 857,45 (N.m)
MPs= 313,1 (N.m)
- Mô men phanh cho toàn bộ ô tô:
Thay số ta được: MPmax = 1170,55 (N.m).
2.3.1.3. Mômen phanh cần thiết của hệ thống phanh tay
- Đối với cơ cấu phanh đặt tại trục truyền ( phanh tay), tính theo điều kiện giữ ô tô trên dốc với các bánh xe cầu sau.
- Lực phanh sinh ra tại bánh xe phải lớn hơn thành phần Gsinα do tải trọng sinh ra khi dừng trên dốc.
G: Trọng lượng toàn bộ của xe
αmax: Góc dốc lớn nhất của đường ( theo TCVN αmax= 23% đối với xe con)
Lực tác dụng lên cần dẫn động phanh tay theo tiêu chuẩn Q ≤ 50( kG)
2.3.2 Thiết kế cơ cấu phanh (huyndai grand I10)
* Mục đích:
Tính toán cơ cấu phanh nhằm xác định các kích thước và các thông số cơ bản của cơ cấu phanh để có thể sinh ra được mômen theo yêu cầu đã xác định. Hay nói cách khác, các mômen phanh yêu cầu được xác định để tính toán cơ cấu phanh.
2.3.2.1 Cơ cấu phanh trước
a) Bán kính của đĩa phanh Rd
Thay số ta được: Rd = 177,8 – 5 – 30 = 142,8 (mm) = 0,1428 ( m)
Chọn bán kính của đĩa phanh là : Rd = 142 mm = 0,142 m.
b) Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb
Ta sẽ có : Rn = Rd = 142(mm)
Lấy Rt = 0,54.Rn = 0,54.142 = 76,68 (mm);
- Lúc này công thức tính bán kính trung bình của tấm sát được xác định: Rtb = 109,5 (mm)
c) Đường kính xy lanh phanh
Mô men phanh sinh ra trên cơ cấu phanh loại đĩa được xác định như sau:
Mp = m.µ.Q.Rtb
Từ đó ta có: Q = 13050,9N
Chọn các kích thước:
- Độ dày của đĩa phanh:
Chọn e = 24 mm
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh:
Chọn A1 = A2 = 0,2 (mm)
- Tính bề rộng e (mm) của má phanh.
e = Rn – Rt = 142 – 77= 65 (mm). Chọn e = 65 (mm)
d) Góc ôm má phanh.
- Góc ôm của má phanh được xác định theo điều kiện bền:
Để tính bề rộng má phanh (cơ cấu phanh đĩa trước), ta thừa nhận qui luật phân bố đều áp lực lên trên má phanh.Với [q] áp suất cho phép: [q] = 2 (MN/m2) = 2.106 (N.m2)
Ta có: N = [q].S = Q = N
Nên α = 0,56 rad nên α =32,08
Vậy góc ôm má phanh là 32,080
2.3.2.2 Cơ cấu phanh sau
- Việc tính toán cơ cấu phanh guốc với các giả thiết khác nhau sẽ cho phương pháp tính toán khác nhau:
Các giả thiết chung:
- Quy luật biến dạng tuân theo định luật Húc.
- Coi guốc phanh là tuyệt đối cứng.
- Các kích thước khác của cơ cấu phanh a, c, e, được tính theo công thức thực nghiệm:
+ Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P được xác định:
a = c = 0,8.rt = 0,8.103,8 = 83,04 mm
+ Khoảng cách má ngoài tang trống đến tâm chốt cố định:
e = 0,85.rt = 0,85.103,8 = 88,23 mm
+ Khoảng cách từ tâm điểm đặt lực đến tâm chốt tựa:
h = a + c = 83,04 + 83,04 = 166,08 mm
- Kiểu cơ cấu phanh ở cầu sau là kiểu trống guốc với 2 guốc có cùng chung cơ cấu ép là xi lanh kép.
- Mục đích tính toán cơ cấu phanh guốc là trên cơ sở các thông số kích thước đã cho hoặc tham khảo, xác định các thành phần lực tác dụng lên guốc phanh, trong đó đặc biệt là lực ma sát – trực tiếp tạo nên momen ma sát trong cơ cấu phanh và thành phần lực tác động từ cơ cấu chấp hành là xylanh bánh xe lên guốc phanh.
- Để tính toán các thành phần lực này cần có các giả thiết:
+ Coi guốc phanh là cứng tuyệt đối;
+ Giả thiết quan trọng là xác định quy luật phân bố áp lực trên má phanh. Thực tế áp lực phân bố lên má phanh là không đều trên toàn bộ chiều dài má phanh. Trong trường hợp tổng quát nhất có thể xem quy luật phân bố áp lực trên má phanh theo quy luật hình SIN trên toàn bộ chiều dài má phanh.
Các lực tác dụng lên guốc phanh:
- P: Thành phần lực sinh ra bởi áp lực dầu từ xylanh bánh xe, qua piston tác dụng lên đầu trên của guốc phanh, hoặc từ lực cơ cấu cơ cấu cam quay tác dụng lên đầu trên của guốc phanh;
- N: Thành phần áp lực pháp tuyến tổng hợp từ tang trống tác dụng lên má phanh (guốc phanh);
- F: Thành phần phản lực tiếp tuyến (lực ma sát) sinh ra ở bề mặt má phanh của guốc phanh.
Vậy lực sinh ra bởi áp lực dầu xylanh bánh xe P1 và P2 như sau:
Ps = P1 = P2 = 2160,17(N)
a) Xác định góc (e) và bán kính (p)
1) Giả thiết rằng áp suất phân bố đều lên toàn bộ má phanh q=const. Tác dụng lên guốc phanh bao gồm các thành phần lực sau:
+ P: Lực từ piston xy lanh bánh xe tác dụng lên đầu trên của guốc phanh;
+ N: Áp lực tổng hợp từ tang trống tác dụng lên má phanh. Với giả thiết áp lực từ tang trống tác dụng lên má phanh phân bố theo quy luật phân bố đều trên chiều dài toàn bộ của má phanh, khi đó áp lực tập trung N sẽ nằm ở vị trí giữa (D) của chiều dài má phanh (EF) (trong mặt phẳng phân giác của góc ôm má phanh);
+ T: Thành phần lực ma sát (lực tiếp tuyến) sinh ra bởi áp lực thẳng đứng N;
+ R: Thành phần lực tổng hợp tạo bởi áp lực N và lực ma sát (tiếp tuyến) T;
Xét một phần tử má phanh trên guốc phanh chịu tác dụng bởi phản lực tác dụng từ trống phanh lên má phanh dN1 và lực ma sát dT1 như hình 2.8.
Áp lực thẳng góc lên phần tử đó là:
dN1=q.b.rt .dβ.
- Chiếu lực dN1 lên trục X1X1 và Y1Y1 ta có:
dN1X= q.b.rt.cosβ.dβ
dN1Y= q.b.rt.sinβ.dβ
- Tính tích phân trong đoạn từ β1 đến β2 ta có:
N1X= q.b.rt(sinβ2- sinβ1)
N1Y= -q.b.rt(cosβ2- cosβ1)
- Mômen phanh do một phần tử má phanh đang xét sinh ra là:
dM’p1=rt.dT1= μ.q.b.r2t.dβ
- Tương tự lấy tích phân trong đoạn từ β1 đến β2 ta có:
M’p1=μ.q.b.r2t(β2- β1)= μ.q.b.r2t.β0
Xác định điểm đặt lực tổng hợp N (Bán kính ma sát của mô men ma sát):
Mô men ma sát sinh ra bởi lực ma sát T1 ở bán kính ρ được xác định bởi:
M’p1= ρ. T1= ρ.μ.N1
b) Xác định các lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp hoạ đồ.
Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần phải xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mô men sinh ra ở các guốc phanh trước và sau bằng mô men tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.
* Xác định các lực riêng rẽ bằng phương pháp hoạ đồ.
+ Xác định điểm đặt, hướng của N1:
Chọn trước quy luật phân bố áp suất lên bề mặt má phanh trong quá trình phanh và các thông số hình học gồm (β1, β2, rt), đồng thời có thể xác định được góc δ và bán kính ρ. Từ đó xác định được hướng và điểm đặt lực N1.
- Từ tâm chốt quay O1 ta kẻ đường qua tâm O ta được trục Y1 Y1.
- Từ tâm chốt quay O2 ta kẻ đường qua tâm O ta được trục Y2 Y2.
- Từ tâm chốt quay của trống phanh ta kẻ đường thẳng X1X1 vuông góc Y1Y1.
- Từ tâm chốt quay của trống phanh ta kẻ đường thẳng X2X2 vuông góc Y2Y2.
- Từ tâm O của trống quay ta dựng đường thẳng hợp với trục X1X1 một góc dt ta xác định được phương của lực pháp tuyến N1.
Đó là phương của R1 và R2, hai đường tiếp tuyến này cắt đường kéo dài của lực P tai O1’ và O2’’. Từ O1’ nối với tâm chốt quay của má trước O1 ta có phản lực U1 và nối O2’’ với tâm chốt quay của má sau ta có phản lực U2. Như vậy trên mỗi guốc phanh có có ba lực P, R1, U1 và P, R2, U2.
Khi má phanh áp sát vào tang trống và cân bằng nên tổng hợp các lực tác dụng lên má phanh bằng 0, do đó đa giác lực U1 , R1 , P1 và U2 , R2 , P2 , khép kín
Ta xây dựng hai đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thể hiện lực P, nối tiếp P là R1 bằng cách trượt thước kẻ theo đường // với đường R1 và lại nối tiếp với U1 cũng kẻ // với đường U1 ta sẽ có tam giác khép kín . Tương tự ta có tam giác thứ hai đối với má sau.
=> ta có hoạ đồ lực tác dụng lên cơ cấu phanh :
- Theo công thức mô men sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe :
Mps = R1.r0t+ R2.r0s
Thay vào R1 = 2,125 R2 ta được: 313,1 = (2,125.R2.0,034+ R2.0,034)
=> R2 = 2946,8(N)
Trên đồ thị ta đo được R2 = 48 (mm)
Trên hoạ đồ ta đo được:
R1= 102 (mm). P1= P2= 30 (mm)
U1= 76 (mm). U2= 22 (mm).
Từ đó ta tính được:
R1= 102.72,0056 = 7216,9 (N)
U1 = 76.72,0056 = 5472,4 (N)
U2 = 22.72,0056 = 1584,12 (N)
P1 = P2 = P = 30.72,0056 = 2160,17 (N)
Mặt khác: T1 = 0,3. 6912,54 = 2073,762 (N)
Thông số kết cấu và giá trị các lực của cơ cấu phanh bánh sau như bảng dưới.
2.3.2.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh:
Tùy theo các tính toán xác định biểu thức mômen phanh của cơ cấu phanh sinh ra, kiểm tra thỏa mãn điều kiện 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. Nếu hiện tượng này xảy ra thì khi người lái thôi phanh nhưng xe vẫn bị phanh do vậy đây là hiện tượng cần tránh đối với hệ thống phanh.
2.3.2.4.Tính toán các chi tiết của cơ cấu phanh guốc
a) Tính toán xy lanh phanh
Ta có:
P = [ P ].S
Thay số vào ta được: d2 = 18 (mm)
Chọn đường kính xy lanh d = 18 (mm)
b) Xác định kích thước của má phanh.
Kích thước làm việc của má phanh guốc được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng của ô tô trên toàn bộ diện tích làm việc của các má phanh và chế độ làm việc của phanh.
Nếu ta phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc v0 cho tới khi dừng hẳn (tức là khi v= 0) thì toàn bộ động năng của ô tô có thể được coi là đã chuyển thành công ma sát tại các cơ cấu phanh.
Đối với ô tô con [L] = 4000-15000 (kNm/m2)
Ta tính được công ma sát riêng L = 355,280367 (J/m2)
Với kích thước má phanh đã chọn đảm bảo công ma sát riêng do đó đảm bảo má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô với tốc độ V0.
Vậy công ma sát riêng nằm trong giới hạn cho phép L < [L] = 400 - 1000 (J/m2)
c) Kiểm tra áp lực trên bề mặt ma sát.
Do guốc trước có áp lực lớn nên tính cho guốc trước. Nếu guốc trước thoả mãn thì guốc sau sẽ thoả mãn yêu cầu.
MPS1: Mômen sinh ra ở một cơ cấu phanh sau. MPS1 = 313,1 (N.m).
μ: Hệ số ma sát. μ = 0,3.
c: Bề rộng má phanh sau. b = 23 (mm) = 0,023(m).
rt: Bán kính trống phanh. rt = 0,1038 (m).
Thay số vào công thức ta có: q = 0,2 (MN/m2)
Vậy q < [q] nên má phanh sau cũng thỏa mãn điều kiện về áp suất.
Vậy guốc phanh trước đảm bảo áp suất riêng, do đó guốc phanh sau cũng đảm bảo áp suất riêng.
d) Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh
Theo định luật bảo toàn năng lượng, phần động năng của ô tô khi phanh phải biến thành nhiệt ở bề mặt tiếp xúc giữa má phanh và trống phanh ( hoặc đĩa phanh).
M: Khối lượng toàn tải của ô tô. M = 1340 (kg).
v1: Vận tốc trước khi phanh.
v2: Vận tốc sau khi phanh.
+ Ft: Diện tích tang trống tiếp xúc với không khí (m2)
+ k: Hệ số truyền nhiệt giữa tang trống và không khí ( w/m2.độ)
mt: Tổng khối lượng của toàn bộ tang trống và đĩa phanh trên ô tô.
mt = 4m0 = 4γV
Với v1 = 30 (km/h) = 8,3 (m/s). v2 = 0.
=> t = 6,1 (kg)
2.3.3. Tính toán, thiết kế dẫn động phanh
* Sơ đồ dẫn động phanh:
Sơ đồ tính toán dẫn động phanh như hình 2.8.
* 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.
2.3.3.1 Đường kính xy lanh chính
+ Qbđ : Lực sinh ra tại bàn đạp. [Qbđ] = 50kG với ô tô con – Lực tác động lên bàn đạp lớn nhất cho phép đảm bảo điều khiển được thuận lợi;
+ l,l’ : Cánh tay đòn của dẫn động bàn đạp. Chọn l/l' = 6
+ D : Đường kính xilanh chính.
+ Chọn áp suất của hệ thống thủy lực thương nằm trong khoảng: pi =5-8 [Mpa] hay 50-80 (kG/cm2). Chọn pi = 80 kG
2.3.3.2 Hành trình làm việc của piston trong các xy lanh
x1, x2: Hành trình làm việc của piston xilanh bánh xa trước và sau. Có thể lấy sơ bộ x1 = x2 = 2s ( với e là khe hở giữa má phanh và trống phanh, lấy e=0,3 - 0,6mm) hoặc khe hở giữa má phanh và đĩa phanh, lấy = 0,01mm).
Chọn D = 22 (mm)
Vậy SM= 65,55 (mm)
Khi đó lực tác dụng lên bàn đạp phanh đó là: QM = 55,09 (kG)
Kết luận: Lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn do đó cần có trợ lực phanh. Có thể nhận thấy với hệ thống phanh dẫn động thủy lực với ô tô con thì bộ phận trợ lực thường là loại chân không. Với các ô tô con hiện này, nguồn chân không được lấy từ bơm chân không.
2.3.4. Tính toán cơ cấu phanh
2.3.4.1 Kiểm bền xi lanh bánh sau
Giả thiết coi xi lanh bánh sau như một ống dày chịu lực.
d: Đường kính trong của xi lanh bánh sau. d = 18 (mm).
D: Đường kính ngoài của xi lanh bánh sau.D = 22 (mm)
p: Áp suất dầu trong xi lanh phanh. p = 6,88 (MN/m2).
r: Khoảng cách từ tâm xi lanh đến điểm cần tính áp suất.
Ta thấy σn, σt đạt giá trị lớn nhất khi và chỉ khi r = d. Khi đó ta có:
σn= - 6,88 (MN/m2) ; σt = - 34,7 (MN/m2)
Ta chọn vật liệu làm xi lanh bánh xe là gang С 18-36 với : [σtd] = 180 (MN/m2).
Ta thấy σtd< [σtd] nên xi lanh bánh sau đủ bền.
2.3.4.2 Kiểm tra bền trống phanh
Khi tính toán coi trống phanh là một ống dầy chịu lực.
b: Chiều rộng của má phanh, b = 2,3 (cm)
rt: Bán kính trống phanh = 103,8 (mm) = 0,1038 ( m )
B Góc ôm của tấm ma sát B = 2,09 (rad)
=> q = 14,77021 (KG/cm2)
2.3.5. Thiết kế trợ lực phanh
2.3.5.1 Thiết kế bộ cường hóa
- Hiện nay trên ô tô hiện đại nhằm mục đích cải tiến các hệ thống giảm cường độ lao động cho người lái, để người lái ít mắc những sai sót kỹ thuật khi xử lý, nâng cao an toàn khi chuyển động, ít xảy ra tai nạn giao thông như thiết kế cường hóa lái, cường hóa phanh, bộ chống hãm cứng bánh xe… Vì vậy thiết kế bộ cường hóa phanh để giảm cường độ lao động cho người lái là rất cần thiết.
* Đặc điểm:
+ Sử dụng ngay đường chân không của đường ống nạp của động cơ, đưa chân không này vào khoang A của bộ trợ lực, còn khoang B khi phanh được thông với khí trời.
* Nguyên lý hoạt động
+ Khi không phanh cần đẩy 9 dich chuyển sang bên phải kéo theo van số 6 và van số 7 cũng chuyển động sang bên phải, van khí tỳ sát van điều khiển đóng đường thông với khí trời, lúc này khoang A thông với khoang B qua hai cửa E và F đồng thời thông với cửa nạp. Không có sự chênh áp giữa hai khoang A, B bầu trợ lực không làm việc.
a) Hệ số trợ lực
Qbd: Lực do người lái sinh ra tại bàn đạp. Chọn Qbd= 30 (kG)
D: Đường kính xy lanh chính. D= 22 mm
pi: Áp suất dầu sinh ra trong hệ thống
l,l’: Kích thước các đòn của bàn đạp phanh
Khi có trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái 30 kG, kết hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cự đại ứng với trường hợp phanh gấp vào 70 kG/cm2.
Áp suất cho người lái sinh ra là: 21,8 (KG/cm2)
Áp suất do bộ cường hóa sinh ra sẽ là: 48,2 (KG/cm2)
b) Xác định kích thước màng trợ lực
Qc: Lực do bộ cường hóa sinh ra
p0: Áp suất khi quyển
p’: Áp suất chân không
Δp: Độ chênh áp giữa buồng trước và buồng sau. Δp= 0,5 kG/cm2
Dm: Đường kính màng trợ lực
Plx: Lực lò xo hồi vị. Plx= 3 kG
Do đó Dm = 22,7 (cm)
2.3.5.2. Tính lò xo bộ cường hóa
a) Đường kính dây lò xo:
Dtb: Đường kính trung bình của vòng lò xo
Plx: Lực ép lò xo. Plx= 30 N
k: Hệ số tập trung ứng suất, k = 1,11
Vậy ta có: d= 0,24 mm
Do đó chọn d= 3 mm.
c) Tính số vòng toàn bộ của lò xo
Ta có: n = 4 (1+2) vòng.
Ta chọn n= 6 vòng.
f) Tính bền lò xo côn
Thay số được: t = 9,8.103 N/cm2
Ta có t < [t] = 6.104 N/cm2, nên lò xo đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.
CHƯƠNG 3: NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC CỦA HỆ THỐNG PHANH
3.1. Quy trình tháo lắp , kiểm tra, sửa chữa định kỳ
3.1.1. Bàn đạp phanh
* Qui trình tháo lắp
a) Tháo cụm bàn đạp phanh và cụm công tắc đèn phanh
- Bước 1: Tháo trục và đai ốc ra khỏi giá đỡ; tháo bàn đạp và 2 bạc.
- Bước 2: Vặn công tắc ngược chiều kim đồng hồ và tháo nó ra; tháo bộ điểu chỉnh ra khỏi giá đỡ.
- Bước 3: Tháo miếng lót ra khỏi bàn đạp phanh
b, Tháo cụm giá đỡ bàn đạp phanh
- Bước 1: Tháo cụm đông hồ táp lô.
- Bước 2: Ngắt chạc chữ U cần đẩy xylanh phanh chính.
+ Ngắt giắc nối công tắc đèn phanh;
+ Tháo lò xo hồi;
+ Tháo kẹp và chốt chạc chữ U;
3.1.2 Bộ trợ lực và xi lanh chính
3.1.2.1. Bộ trợ lực
* Cách kiểm tra sửa chữa:
- Không nổ máy, đạp cần đạp phanh vài lần. kiểm tra xem chân phanh có cao dần lên theo số lần đạp phanh hay không.
- Không nổ máy, đạp phanh vài lần giữ nguyên chân phanh. Nỗ máy xem chân phanh có bị hạ thấp không.
* Quy trình tháo lắp cụm trợ lực phanh:
- Ngắt ống chân không;
- Tháo lò xo hồi, kẹp và chốt chạc chữ U;
- Nới lỏng đai ốc hãm chạc chữ U của cần đẩy;
3.1.2.2 Cụm xilanh chính
* Cách kiểm tra sửa chữa:
- Tẩy rửa các chi tiết trước khi kiểm tra;
- Cúppen bị hỏng, thủng rách mép;
* Qui trình lắp ráp cụm xilanh chính:
- Bước 1: Xả đầu phanh.
Chú ý: Rửa sạch dầu ly hợp nếu nó bắn vào bề mặt sơn.
- Bước 2: Tháo xylanh phanh chính;
+ Ngắt ống bình chứa ly hợp có nhãn A ra khỏi xylanh chính;
+ Ngắt giắc công tắc cảnh báo mưc dầu phanh có nhãn B;
- Bước 3:Tháo cụm xylanh phanh chính;
+ Ngắt ống bình chứa li hợp có nhãn A ra khỏi xi lanh chính;
+ Ngắt giắc công tắc cảnh báo mức dầu phanh có nhãn B;
+ Dùng SST, tháo 5 đường ống phanh có nhãn C ra khỏi xi lanh phanh chính và cút chữ T;
3.1.3 Phanh trước
* Cách kiểm tra sửa chữa:
- Kiểm tra cong vênh rạn nứt
- Kiểm tra các phớt trong xilanh
- Kiểm tra độ mòn, độ đảo của đĩa phanh
* Qui trình tháo lắp:
- Bước 1: Tháo má phanh đĩa phía trước:
+ Tháo 2 má phanh đĩa.
- Bước 3: Tháo tấm đỡ má phanh đĩa phía trước;
Tháo 4 tấm đỡ ra khỏi giá bắt xi lanh.
- Bước 4: Tháo giá bắt xylanh phanh đĩa trước;
Tháo 2 bu lông và giá bắt xi lanh.
- Bước 6: Tháo pit tông phanh đĩa trước
+ Hãy đặt các cục gỗ chèn giữa píttông và xi lanh;
+ Dùng khí nén để tháo píttông ra khỏi xi lanh.
- Bước 7: Tháo cúppen piston
+ Dùng một tô vít, nạy cúppen ra khỏi xi lanh.
- Bước 9: Tháo đĩa phanh trước
+ Đánh các dấu ghi nhớ trên đĩa và moayơ cầu xe;
+ Tháo đĩa phanh.
3.1.3. Phanh sau
* Cách kiểm tra sửa chữa:
- Tang trống: mặt trong của tang trống nếu có xước, mòn lệch, mòn bậc thì sửa chữa hoặc thay thế. Đo đường kính tang trống nếu vượt qua giá trị cho phép thì thay thế.
- Guốc phanh: kiểm tra guốc phanh xem có bị bong tróc, mòn lệch, dính dầu hay cong vênh không nếu có thì thay mới. Đo độ dày má phanh nếu mòn quá giá trị cho pháp thì thay thế.
* Qui trình tháo lắp:
Phanh sau bao gồm các cụm :
- Cụm xylanh phanh bánh sau;
- Cụm cần điều khiển guốc phanh đỗ phía sau;
3.2. Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục
3.2.1. Bàn đạp phanh bị tụt
* Chân phanh bị thiếu dầu:
Đây được xem một trong những lý do chính trong vấn đề chân phanh bị thấp. Nhất là khi dầu lại hết nhanh chóng mà má phanh còn tốt, điều này cho thấy hệ thống chân phanh bị hở.
* Tang trống và đĩa phanh bị đảo:
Khi bắt đầu đạp phanh bạn cần lưu ý một điều quan trọng là ổ trục bánh phải nằm đúng vị trí quay. Nếu như lệch trục sẽ khiến cho đĩa phanh và tang trống đảo. Hiện tượng này sẽ dẫn đến việc khi bánh quay và má phanh sẽ bị tuột hẳn vào trong. Lúc này dù người lái xe có đạp phanh sát đi chăng nữa thì dầu phanh cũng không thể tạo đủ áp lực để ù vào nhằm kích hoạt lực ma sát ở má phanh được.
3.2.2. Bó phanh
* Má phanh bị mòm quá mức:
Má phanh bị mòn quá mức cho phép, dẫn đến đĩa phanh bị mòn, khiến nó mỏng hơn độ dày tiêu chuẩn. Điều này sẽ khiến cho pít tông phanh bị đẩy quá giới hạn, khó thu về. Dẫn đến hiện tượng bó chặt vào trống hoặc đĩa phanh gây ra hiện tượng bó phanh.
* Ắc suốt phanh bị gỉ sét:
Khi phanh xe, pít tông phanh sẽ tác động một lực lớn lên ắc suốt phanh, giúp phanh hoạt động hiệu quả. Tuy nhiên, nếu như bị gỉ sét, ắc suốt phanh không thể quay về vị trí ban đầu, dẫn đến tình trạng bó phanh.
3.2.3. Phanh lệch
* Cúp-pen trước xy-lanh bị hỏng:
Hiện tượng đạp phanh khiến xe ô tô bị lệch cũng có thể do cúp-pen trước của xy-lanh chia (xy-lanh 2 tầng) bị hỏng hoặc biến xấu. Do đó, tại một thời điểm, áp suất dầu đến các xy-lanh con (xy-lanh bánh xe) không đồng đều, dẫn đến lực phanh trên các bánh xe khác nhau gây ra hiện tượng lệch bánh xe.
* Lốp xe mòm:
Do lốp xe mòn không đều hoặc sử dụng các loại lốp khác nhau có độ bám khắc hẳn nhau.
3.2.4. Phanh bị kêu
* Nguyên nhân :
+ Má phanh bị bẩn: Khi đạp phanh nếu nghe tiếng ken két, tiếng rít thì có thể do nếu má phanh bị bám bụi bẩn, cặn hay đất cát ma sát gây tiếng kêu lạ.
+ Má phanh bị mòn: Phanh ô tô kêu két két, thường xuyên thì khả năng cao má phanh đã bị mòn, khiến tấm kim loại cọ sát vào nhau. Má phanh mòn quá mức cũng làm piston dịch chuyển quá xa gây tiếng kêu.
KẾT LUẬN
Sau thời gian được giao thiết kế đồ án tôt 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 ô tô con 5 chỗ dựa trên cơ sở tham khảo xe hyundai grand i10”
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 cơ cấu phanh được em tiến hành một cách chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Quá trình kiểm nghiệm phanh 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 đối với hệ thống phanh. 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.
Mặc dù bản thân em đã cố gắng rất nhiều và nhận được sự hướng dẫn tận tình từ phía giáo viên hướng dẫn nhưng do thời gian cũng như kiến thức của em còn hạn chế nên bản đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến góp ý, phê bình của các thầy giáo trong bộ môn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn: TS………………, đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan,Tập bài giảng thiết kế tính toán Ôtô -2010
[2]. Nguyễn Hùng Mạnh, Bài giảng cấu tạo Ôtô -2007
[3]. Dương Đình Khuyến, Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh Ôtô máy kéo -1995
[4]. Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng, Hướng dẫn làm bài tập dung sai
[5]. Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Bùi Đình Nghi, Sức bền vật liệu -1997
[6]. Tài liệu tham khảo xe Hyundai grand i10
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"