MỤC LỤC

MỤC LỤC………………………………………………………………………..........................…..1

LỜI MỞ ĐẦU. .........................................................................................................................3

CHƯƠNG I . TỔNG QUAN......................................................................................................4

1.1. CÔNG DỤNG ,CẤU TẠO CHUNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI........................................4

1.1.1. Công dụng......................................................................................................................4

1.1.2. Cấu tạo chung................................................................................................................4

1.1.3. Yêu cầu...........................................................................................................................5

1.1.4. Phân loại.........................................................................................................................6

1.2. HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ......................................................................................8

1.2.1. Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.................................................................................8

1.2.1.1. Đặc điểm và bố trí chung của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực...............................8

1.2.1.2. Nguyên lý làm việc hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực..............................................10

1.2.2. Hệ thống phanh dẫn động khí nén.................................................................................10

1.2.2.1. Đặc điểm và bố trí chung dẫn động phanh khí nén.....................................................10

1.2.3. Hệ thống phanh dẫn động khí nén -  thuỷ lực................................................................13

1.2.4. Các hệ thống phanh có điều khiển khác........................................................................14

CHƯƠNG II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH...21

2.1. Giới thiệu về ô tô tham khảo.............................................................................................21

2.2. Lựa chọn phương án thiết kế...........................................................................................23

2.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho phanh.......................................................................23

2.3. Tính toán hệ thống phanh.................................................................................................29

2.3.1. Mô men phanh cần thiết của hệ thống phanh chính......................................................29

2.3.2. Tính toán cơ cấu phanh.................................................................................................33

2.3.3. Tính toán dẫn động phanh.............................................................................................41

CHƯƠNG III. DỊCH VỤ KỸ THUẬT VỚI HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TẢI 8 TẤN........... 60

3.1.Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh:................................................................................60

3.2. Các hư hỏng thường gặp với hệ thống phanh..................................................................67

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT.........................................................................................................71

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................72

LỜI MỞ ĐẦU

Đời sống ngày càng hiện đại kèm theo đó là nhu cầu sử dụng về công nghệ và sự tiện nghi ngày càng cao, và một trong những sự thay đổi lớn về công nghệ cũng như nhu cầu sử dụng về phương tiện đi lại cũng thay đổi đáng kể.Vào năm 1885 chiếc xe đầu tiên trên thế giới được ra đời tại Đức mang tên “Benz – Motorwagen” với thiết kế đơn giản chỉ gồm ba bánh, không có cửa sổ, hộp số chỉ có một cấp, tốc độ 16 (km/h) là tốc độ tối đa mà nó có thể đạt được. Cả thế giới  ngóng chờ một phương tiện mang tính thay đổi cả nhân loại mà tốc độ tối đa của nó chỉ có 16 (km/h), bạn có tin  được không ?.

Đúng vậy, sư tham vọng của nhân loại là vô đáy, chúng ta không ngừng tìm tòi và phát triển về nhiều lĩnh vực khác nhau, và đặc biệt là nền CÔNG NGHỆ. Nền công nghệ mà em muốn nói ở đây chính là nền công nghệ về ô tô, sự phát triển về ô tô không hề có dấu hiệu ngừng lại trong suốt thập kỷ qua. Từ một phương tiện đi lại đơn sơ như “Benz -Motorwagen” nhưng cũng là tiền đề và dấu mốc để nhân loại không ngừng phát triển để cải tiến về mọi mặt như: tiện nghi cũng như tốc dộ và tính an toàn của xe .

Sự thay đổi về tốc độ của xe là một trong những ưu điểm rất lớn trong bước tiến của nên công nghiệp ô tô, một chiếc xe của tốc độ cao và sự ổn định tốt là một trong những tiêu chí mà nhà sản xuất muốn hướng đến. Nhưng tốc độ là chưa đủ, mà còn phải đi kèm với  tính an toàn và ổn định cho xe.

Để hiểu rõ được nguyên lý làm việc và tiếp cận đến thực tế vào hệ thống phanh, em quyết định tìm hiểu và làm đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe tải 8 tấn” Trong đề tài em tập trung vào thiết kế và tính toán thệ thống phanh cũng như nguyên lý làm việc của hệ thống.

Với sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo : TS......................, em đã cố gắng hoàn thành đồ án theo đúng dự định, nhưng không thể mắc phải những sai sót trong quá trình làm. Mong thầy cô giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn.

                                                                                                        Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20...

                                                                                                         Sinh viên thực hiện

                                                                                                       ...........................

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN

1.0. MỤC ĐÍCH , Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Như đã nêu ở trên, nhu cầu sử dụng ô tô trên thế giới ngày càng tăng khiến cho ô tô trở thành phương tiện quan trọng không thể thiếu. Mang theo đó là mật độ ô tô trên đường ngày càng lớn cùng với tốc dộ di chuyển cao nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường luôn là vấn đề ưu tiên hàng đầu.

Theo số liệu thống kê ở một số tờ báo, phần trăm các vụ tai nạn gây ra có đến 10% là do không phanh kịp hoặc do tài xế phanh đột ngột, khiến cho bánh xe bị trượt đi và dẫn đến tai nạn.

An toàn là sự ưu tiên hàng đầu, và hệ thống phanh đóng vai trò lớn trong sự an toàn đó, nó là hệ thống an toàn chủ động của ô tô, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm xảy ra khi vận hành. Đó chính là lí do em đã quyết định chọn đề tài liên quan đến hệ thống phanh. Đề tài mang tên “ Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên xe tải 8 tấn” .

Trong đề tài lần này, em tập trung vào tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động của các chi tiết trong hệ thống phanh, tính toán hệ thống phanh.

Em hy vọng đề tài này như một nguồn tài liệu đề giúp người dùng dễ dàng tìm hiểu về kết cấu, nguyên lý làm việc và đặc biệt sử dụng một cách an toàn nhất trong quá trình vận hành.

1.1. CÔNG DỤNG ,CẤU TẠO CHUNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI.

1.1.1. Công dụng

Hệ thống phanh được dùng để giảm tốc độ của ô tô theo yêu cầu hoặc dừng hẳn. Mặt khác cho phép phanh giữ xe đứng yên trong thời gian dài trên đường bằng hoặc dốc. Hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động, đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn, nhờ đó nâng cao năng suất vận tải và hiệu quả khai thác.

1.1.2. Cấu tạo chung

a. Cấu tạo chung của hệ thống phanh:

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1.

Từ sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm 2 phần chính:

- Cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe, nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô.

- Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch 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 thuỷ - khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ dẫn động cơ khí, thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh đòn cơ khí.

1.1.4. Phân loại

* Phân loại theo chức năng:

- Hệ thống phanh chính được sử dụng chủ yếu để giảm tốc dộ hoặc dừng hẳn xe theo yêu cầu, được điểu khiển bằng chân (còn được gọi là phanh chân). Hệ thống phanh chính có cơ cấu phanh đặt riêng rẽ tại các bánh xe và hệ thống dẫn động độc lập.

- Hệ thống phanh dừng được sử dụng chủ yếu để giữ xe lâu dài trên đường bằng hay đương dốc, thường được điều khiển bằng tay (còn được gọi là phanh tay) thông qua đòn kéo. Hệ thống phanh dừng có cơ cấu phanh riêng hoặc dùng chung với các cơ cấu phanh của hệ thống phanh chính, hệ thống phanh dừng đảm nhận luồn chức năng của hệ thống phanh này.

* Phân loại theo đặc điểm kết cấu của bộ phận dẫn động phanh:

- Dẫn động cơ khí: Sử dụng trực tiếp năng lượng cơ bắp thông qua dây cáp hoặc các đòn dẫn truyền tới cơ cấy chấp hành là các cơ cấu phanh.

- Dẫn động thuỷ lực: Sử dụng các xy lanh lực và thông qua bàn đạp phanh tạo nên áp lực của chất lỏng truyền tới các bộ phận chấp hành là cơ cấu phanh.

- Dẫn động khí nén: Sử dụng khí nén để thực hiện việc điều khiển cơ cấu chấp hành tại bánh xe để thực hiện phanh.

* Phân loại theo kết cấu cơ cấu phanh:

Tuỳ thuộc vào dẫn động phanh cơ cấu phanh có kết cấu phù hợp tạo ra năng lượng để phanh trực tiếp bánh xe. Cơ cấu phanh phổ biến như:

- Tang trống: Tang trống là chi tiết quay, guốc phanh là chi tiết cố định được dẫn động nhờ pít tông xy lanh thuỷ lực hoặc trục cam phanh.

Với dẫn động phanh thuỷ lực, tuỳ thuộc vào việc bố trí xy lanh công tác, cách lắp đặt guốc phanh có các loại như: các guốc phanh lắp đối xứng qua trục, qua tâm trục bánh xe; guốc phanh kiểu bơi; kiểu tự cường hoá,...

1.2. HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.

1.2.1. Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

Nguyên tắc hoạt động của cơ bản của dẫn động phanh thuỷ lực là nhờ sự hoạt động nối tiếp của 2 xy lanh thuỷ lực.

Một xy lanh bố trí ngay sau bàn đạp phanh (Xy lanh chínnh) và một xy lanh nối tiếp (xy lanh công tác) đặt dưới bánh xe. Sự hoạt động của 2 xy lanh này tuân theo định luật pascal.

1.2.1.1. Đặc điểm và bố trí chung của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực.

a. Đặc điểm chung

Hệ thống phanh thuỷ lực hay hệ thống phanh dầu, đa số sử dụng trên các ô tô nhỏ, trung bình, xe con, xe khách, xe tải nhỏ hoặc các xe có tải trọng trung bình.

- Hệ thống phanh thuỷ lực được sử dụng rộng rãi với các ưu điểm như :

+ Có độ nhạy cao  dầu luôn được điền đầy trong đường ống và các khoang thể tích);

+ Thuận lợi bố trí cơ cấu điều khiển và các cơ cấu chấp hành ở các khoảng cách xa nhau;

+ Gia tăng áp lực dầu một cách từ từ nên quá trình phanh êm dịu;

+ Dễ dàng kết hợp với hệ thống điều khiển để nâng cao chất lượng hoạt động, tính năng của hệ thống phanh;

b. Các phương án bố trí

- Chia dòng riêng biệt (hình 1.2a)

Một nhánh cho cơ cấu phanh trên cầu trước và một nhánh kia cho cơ cấu phanh trên cầu sau. Khi sự cố mất tác dụng xảy ra trên một cầu sẽ dẫn tới hiện tượng giảm đột ngột hiệu quả phanh, mất ổn định chuyển động khi phanh.

- Chia dòng chéo (hình 1.2b)

Hai nhánh bố trí chéo cho một cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau. Khi sự cố mất phanh ở 1 dòng nào đó cũng làm giảm hiệu quả phanh, mất ổn định chuyển động, tuy nhiên mức độ nhỏ hơn trường hợp trên.

1.2.1.2. Nguyên lý làm việc hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

Khi chưa đạp phanh, dầu ở bình chứa điền đầy vào các khoang công tác của các xy lanh chính (3) và đường cấp dầu (8) tới cơ cấu phanh (4,6) tại các bánh xe.

Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh (1), bộ trợ lực phanh (2) cùng hoạt động, dầu có áp suất cao được tao ra trong xy alnh chính (3), thông qua các đường dẫn dầu tới các xy lanh bánh xe phía trước (4), sau (6).

1.2.3. Hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực

1.2.3.1. Đặc điểm và bố trí chung hệ thống phanh dẫn động khí nén – thuỷ lực

Hệ thống phanh dẫn động khí nén – thuỷ lực hay còn gọi là hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực bằng khí nén. Khí nén tạo nên áp lực trong phần thuỷ lực, lực tác động lên bàn đạp phanh chỉ đóng vai trò điều khiển đóng mở van phân phối khí nén.

* Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh dẫn động khí nén – thuỷ lực được thể hiện trên hình 1.5.

Hệ thống phanh gồm 2 khối: khối cấp và điều khiển khí nén (như hệ thống phanh khí nén) và khối tác động thuỷ lực (như hệ thống phanh thuỷ lực), liên hợp giữa 2 thống là cụm xy lanh khí nén - thuỷ lực. Tại xy lanh này, dầu có áp lực sẽ được đưa tới các xy lanh công tác để tác động vào cơ cấu phanh phía dưới các bánh xe theo từng kênh độc lập.

Nguyên lý làm việc: Khí nén từ máy nén khí (1) cấp cho bình chứ khí nén (5) và (6) và được chờ sẵn ở cửa vào của van phân phối 7. Xy lanh khí nén - thuỷ lực (8) được bố trí ngay sau mạch ra của van phân phối khí nén.

1.2.4. Các hệ thống phanh có điều khiển khác

1.2.4.1. Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh ABS

Trên các ô tô hiện đại ngày nay, hệ thống phanh có trang bị ABS gần như trở thành bắt buộc, ngoài ra còn có thể trang bị các hệ thống khác tổ hợp trên cơ sở ABS.

a. Vai trò của hệ thống chống bó cứng phanh xe ABS

Tuỳ thuộc vào tình trạng mặt đường và trạng thái hoạt động, ô tô phải phanh với cường độ cao mà không có hệ thống ABS sẽ xuất hiện trượt các bánh xe và có thể bị bó cứng hoàn toàn

b. Nguyên lý làm việc

Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh, tín hiệu từ công tắc đèn phanh và cảm biến phát tín hiệu về tình trạng làm việc của bánh xe đang được phanh. Sau đó tính toán gia tốc phanh chậm dần, sau đó sẽ điều khiển van điện để điều chỉnh áp suất dầu phù hợp với các chế độ hoạt động.

1.2.4.2 Hệ thống phanh có ABS tích hợp EBD và BAS

Hệ thống ABS bố trí trên xe hiện nay thường tích hợp hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD. Thuật toán EBD cho phép điều chỉnh lực phanh tối ưu giữa cầu trước và cầu sau, ngoài ra còn có thể điều chỉnh độc lập 2 bánh xe trên cùng 1 trục.

1.2.4.3. Hệ thống phanh có ABS tích hợp TCS

Khi ô tô chuyển động, các trường hợp nguy hiểm mất ổn định xảy ra không chỉ xuất hiện khi phanh xe, mà còn ở cả quá trình tăng tốc. Hệ thống ABS ngăn cản việc gia tăng lực phanh ( lực dọc) quá lớn, dẫn tới các bánh xe bị bó cứng và xe bị trượt lết.

1.2.4.4. Hệ thống phanh điện BBW (Brake -By - Write)

- Trong các hệ thống phanh thuỷ lực thông thường, áp suất trong hệ thống được tạo ra ở xy lanh chính khi người lái tác động lên bán đạp phanh. Sự chuyển động của pít tông xy lanh chính sẽ làm tăng áp suất dầu, qua đường dẫn tới pít tông xy lanh đặt tại các bánh xe, các má phanh ép vào tang trống làm bánh xe quay chậm lại.

- Hệ thống phanh điện tử - thuỷ lực la bước tiếp cận ban đầu tới hệ thống phanh điện hoàn toàn.  Hệ thống này đi kèm với các chức năng của hệ thống ABS, TCS, BAS, VDC, được tối ưu hoá bằng cách sử dụng thống tin về áp suất phanh bánh xe và kiểm soảt tỷ lệ lực phanh.

1.2.4.6. Hệ thống phanh lai cơ điện – thuỷ lực.

- Cấu trúc chính của hệ thống phanh lai cơ điện thuỷ lực này bao gồm:

+ Mô tơ điện;

+ Cơ cấu giảm tốc;

+ Cơ cấu trục vít ê cu;

+ Xy lanh thuỷ lực phanh bánh xe;

* Sơ đồ dưới thể hiện nguyên lý hoạt động cơ bản

- Nguyên lý làm việc:

Bộ điều khiển trung tâm ECU (2) xử lý thông tin về trạng thái hoạt động của xe, gửi tín hiệu điều khiển tới mô tơ điện (3). Chuyển động quay từ mô tơ điện làm trục vít quay, ê cu (5) chuyển động tịnh tiến.

CHƯƠNG II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

2.1. Giới thiệu về ô tô tham khảo.

Xe tải DonFeng B180 được đánh giá là sản phẩm xe tải trung hoàn hảo, là sự lựa chọn hàng đầu của các doanh nghiệp vận tải: Vật liệu xây dựng, thực phẩm, hàng tiêu dùng…. Bởi chất lượng cũng như mẫu mã, kiểu dáng hiện đại, nhỏ gọn, năng động rất thuận tiện cho việc lưu thông trong thành phố.

Là một trong những sản phẩm làm nên ten tuổi của hãng. Bởi vậy số lượng dòng xe này bán ra thị trường là rất lớn, gần như chiếm nhiều phần trăm của hãng. Tính đến năm 2014, hãng đã sản xuất hơn 3,5 triệu xe. Tại thời điểm đó, Dongfeng trở thành nhà sản xuất xe lớn thứ 2 tại Trung Quốc và gần như chiếm lĩnh thị trường xe thương mại.

Thùng xe ô tô tải Dongfeng B180 dài 7,5m à9,5m tuỳ loại như thùng, mui bạt, thùng kín.

Thông số kỹ thuật của xe Dongfeng B180 như hình 2.1.

2.2. Lựa chọn phương án thiết kế.

2.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho phanh

a. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Guốc phanh đối xứng qua trục. Kết cấu một loại cơ cấu phanh tang trống có 2 guốc phanh bố trí đối xứng qua trục như thể hiện ở hinhd dưới. Phần quay là tang trống lắp với moay ơ bánh xe, phần cố định là giá cố định (7) mang theo: cụm xy lanh bánh xe (8); guốc phanh (3,10); giá kẹp cố định guốc phanh (5).

b. Guốc phanh đối xứng qua tâm.

- Tâm đối xứng bố trí các xy lanh chính là tâm trục bánh xe. Các guốc phanh có kích thước như nhau, một đầu được bắt cố định hoặc tựa cố định lên giá của xy lanh đối xứng, một đầu tỳ vào chốt có rãnh dẫn hướng trên đỉnh pít tông xy lanh.

- Nguyên lý làm việc:

+ Khi không phanh, không có lực đẩy ở các pít tông, lò xo hồi vị (7,11) kéo hai guốc phanh về vị trí ban đầu giải phóng khe hở má phanh, bánh xe quay tự do.

+ Khi phanh, áp lực dầu trong xy lanh bánh xe đẩy các pít tông dịch chuyển, ép guốc phanh vào tang trống để hãm bánh xe.

d, Guốc phanh tự cường hoá đơn. ( Một loại cơ cấu phanh tự cường hoá)

Cơ cấu phanh này sử dụng hai guốc phanh liên động với nhau thông qua thanh đẩy, chỉ một pít tông xy lanh tác dụng lên một đầu của guốc phanh.

e, Guốc phanh tự cường hoá kép.

- Kết cấu một loại cơ cấuphanh được thể hiện ở hình dưới. Cơ cấu panh sử dụng chung một xy lanh với hai pít tông để dẫn động đẩy từ hai đầu của guốc phanh trước và  sau tương tự như loại guốc phanh đối xứng qua trục.

Tuy nhiên, cơ cấu phanh này khác ở chỗ đầu dưới của hai guốc phanh không cố định mà liên động với nhau qua ống liên kết để cường hoá cho nhau.

Kết luận:

- Căn cứ vào đối tượng ô tô được giao cũng như tham khảo thông số của ô tô tham khảo và trên cơ sở phân tích các loại hệ thống phanh đã được trình bày trong đề tài em  lựa chọn phương án thiết kế cụ thể như sau:

Phương án dẫn động phanh: Hệ thống phanh dẫn động khí nén

Phương án bố trí cơ cấu phanh:

+ Cơ cấu phanh trước: cơ cấu phanh tang trống với bầu phanh đơn

+ Cơ cấu phanh sau: cơ cấu phanh tang trống với bầu phanh kép

2.3. Tính toán hệ thống phanh

2.3.1. Mô men phanh cần thiết của hệ thống phanh chính.

* Phân tích quá trình phanh ô tô

Điểm O trên hình ứng với lúc người lái nhìn thấy chướng ngại vật ở phía trước và nhận thức được cần phải phanh. t₁ thời gian phản xạ của người lái, tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào trình độ của người lái.

Khi ô tô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t₅ không ảnh hưởng gì đến quãng đương phanh nhỏ nhất. Như vậy quá trình phanh kể từ khi người lái nhận được tín hiệu cho đến khi ô tô dừng hẳn kéo dài trong thời gian t : t = t₁ + t₂ + t₃ + t₄

Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường bằng .Xe chịu các lực: trọng lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z_1, Z_2; lực quán tính P_­j­ (xe đang phanh có gia tốc chậm dần). Bỏ qua lực cản lăn P_­f ­ và lực cản không khí P_­w­.

* Tính mô men phanh sinh ra ở cầu trước và sau:

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ, hay dừng hẳn được ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Mô men này đạt giá trị lớn nhất khi nó tận dụng được khả năng bám tối đa của các bánh xe, tức là:

M_pmax = Mj = j.G

λ- Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp λ = 0,93÷0,95 chọn λ = 0,93

r_o- Bán kính thiết kế, r_o = D/2

Với xe tham khảo, kiểu lốp sử dụng là 10R20 ta có:

d₁ = 20 inch = 20 x 25,4 = 508 (mm)

B = H = 10 inch = 10 x 25,4 = 254 (mm)

⟹ r_o = D/2 = (d+2H)/2 = (508+2x254)/2 = 508 (mm) = 0,508 (m)

⟹ r_bx = 0,93. 508 = 473 (mm) = 0,473 (m)

Vậy ta có:

M_p1 = 11545 (Nm)

M_p2 = 10876 (Nm)

2.3.2. Tính toán cơ cấu phanh.

2.3.2.1. Cơ cấu phanh trước

* Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Guốc trước phanh trước:

β₁- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát, β₁ = 14⁰

β₀- Góc ôm của tấm ma sát, β₀ = 130⁰

β₂ = β₁ + β₀ = 14⁰ + 130⁰ = 144⁰

=> δ = 5,1⁰

2.3.2.2. Cơ cấu phanh sau

Tương tự với cơ cấu guốc trước phanh sau ta có như bảng dưới.

+ Xác định các lực cần thiết tác dụng lên cơ cấu phanh bằng phương pháp họa đồ:

Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực 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 Mp tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe.

Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β₁, β₂, β₀, r₁) ta tính được góc δ và bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N₁ (lực N₁ hướng vào tâm 0). Lực R₁ là lực tổng hợp của N₁, T₁. Lực R₁ tạo với lực N₁ góc φ₁.

Như vậy, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu guốc trước phanh trước là:

M’_P = M’_P1 + M’_P2 = R₁. r₀ + R₂.r₀

Với guốc sau phanh trước : 70,1 mm

Với guốc trước phanh sau:  72,7 mm

Với guốc sau phanh sau:  69,5 mm

* Các bước xây dựng họa đồ lực phanh :

Hai guốc phanh như nhau chịu tác dụng của các lực:

- Lực tác dụng từ dẫn động phanh thông qua cơ cấu cam xoay, tác động vào guốc phanh 2 lực P’ và P’’. Lực P^’, P^’’ có phương ngang

- Lực tác dụng từ trống phanh vào má phanh (toàn bộ áp lực từ trống phanh vào má phanh được quy về lực giả định tương đương) R^’, R^’’.

- Phản lực tâm quay của guốc phanh U^’, U^’’.

- Đối với trường hợp dẫn động các guốc phanh bằng khí nén, cơ cấu dẫn động cuối cùng là cam ép.

- Trong điều kiện đó, nếu kích thước của các má phanh như nhau thì biến dạng của chúng cũng bằng nhau. Điều này có nghĩa là các phản lực từ trống phanh tác dụng lên guốc phanh trước và sau cũng bằng nhau.

R’ = R’ = R

Công thức lúc này có dạng: R’.r₀’ + R’’.r₀’’ = 2R₀  = M_p

Đối với phanh khí nén dẫn động bằng cam xoay thì: R’ = R’’ = R

Với cơ cấu phanh trước:

R.(r₀’ ₊  r₀’’ ) = Mp

ó R. (0,0765 + 0,0701) = 11545

ó R’ = R’’ = R = 78752 (N)

Với cớ cấu phanh sau:

R.(r₀’ + r₀’’) = Mp

<=> R.(0,0727 + 0,0695) = 10876

<=> R’ = R’’ = R = 76484 (N)

2.3.3. Tính toán dẫn động phanh.

2.3.3.1. Tính toán máy nén khí

Xe Dongfeng dùng máy nén khí kiểu pít tông, hai xy lanh nén một bậc. Máy nén khí lắp trên mặt trước của các te bánh đà động cơ.

Cơ cấu dẫn động của máy nén làm việc từ trục khuỷu động cơ qua các bánh răng của cơ cấu dẫn động của các tổng thành.

- Máy nén khí dược lựa 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 ô tô, khi các bình chứa được nạp đầy thì máy nén khí được chuyển qua chế động không tải.

=> Q = 235,6 (lÝt/phót)

Năng suất của máy nén khí đặt trên ô tô hiện nay nằm trong khoảng (60 à 250v/p), ứng với số vòng quay của máy nén khí là 1250(v/p).

2.3.3.2. Tính toán van phân phối

a. Sơ đồ nguyên lý làm việc của van phân phối

- Cấu tạo cụm van phân phối hai dòng gồm 3 cụm chính

+ Cụm bàn đạp: gồm các chi tiết 17, 18, 19, 20, 21, 22.

+ Cụm van điều khiển dòng phanh sau: 11, 12, 13, 14, 15, 16.

+ Cụm van điều khiển dòng phanh trước: 4, 5, 6, 8, 9, 10.

P1,P2 -  Đường dẫn khí cấp từ bình chứa khí nén;

B1,B2 - Đường cấp khí từ van phân phối đến bầu phanh sau và trước;

R - Đường xả khí nén ra môi trường;

b. Tính toán van phân phối

Q_bd-  Lực tác dụng lên bàn đạp phanh.

I_bd-  Tỷ số truyền dẫn động bàn đạp chọn i = 2,5

Khi phanh lò xo tuỳ động nén lại một đoạn 1

Xét bằng hệ van và piston tuỳ động.

Q =P_p + P_v

P_p = (p₂- p₁).F_p

P_v = (p₃- p₂₎.F_v

Thay số ta được :

F₁ = 6.10^-4 (m²).

Để Q_bd giá trị lớn nhất thì p_b= p_max = 7.10⁵ (N/m²).

Thay vào công thức (3.31) ta được:

Q_bdmax = 168 (N).

Với giá trị bàn đạp nh trên thì đảm bảo điều kiện phanh phù hợp cho ngời lái .

Nhẹ nhàng mà cũng không gây mất cảm giác.

2.3.3.3. Tính toán bầu phanh đơn

a. Kết cấu bầu phanh.

Cấu tạo bầu phanh đơn thể hiện ở hình dưới. Mặt đế vỏ sau của bầu phanh được bắt cố định bằng bu lông trên giá của cầu xe. Khí nén từ van phân phối đưa tới cửa vào của bầu phanh đơn.

b. Nguyên lý làm việc.

* Nguyên lý làm việc được thể hiện trên hình 2.15.

- Khi đạp phanh, khí nén từ van phân phối, qua đường dây dẫn đưa tới lỗ (I).

Áp lực khí nén tác dụng lên màng cao su (3) của bầu phanh thắng lực đàn hồi lò xo (5), đẩy cần (7) dịch chuyển sang phải làm quay trục tay quay (14).

- Khi thôi phanh, khí nén trong hệ thống: đường ống;

Các bầu phanh được xả ra môi trường thông qua van phân phối.

Do không còn áp lực khí nén lên màng cao su (3), lò xo hồi vị (5) đẩy cần đẩy cùng màng cao su về vị trí ban đầu, cam không còn ép lên guốc phanh, tang trống quay trơn.

c. Tính toán bầu phanh đơn

Từ hoạ đổ lực phanh ta có:

P₁^’’= 17876,7 N = 1820 KG.

P₂^’’= 48432,5 N= 4935 KG.

h - Khoảng cách giữa 2 lực P₁^’ và P₂^’’. Chọn theo xe tham khảo: h = 20 (mm)

Thay số vào công thức (3.34) ta được: Q1 = 711 KG

+ Đường kính bao kín của bầu phanh:

Thay số ta được: D_bp = 130 (mm).

2.3.3.4. Tính bầu phanh kép ( tích năng)

a. Kết cấu bầu phanh

Bầu phanh kép bao gồm 2 bầu riêng biệt: bầu phanh chính và bầu phanh tích năng hay còn gọi là bầu phanh dừng đỗ. Cấu tạo một loại bầu phanh kép được thể hiện ở hình dưới.

Bầu phanh chính có kết cấu như bầu phanh đơn thông thường.

Như trên hình, buồng B ở trạng thái được cấp khí nén đủ áp suất, khi đó lò xo tích năng bị nén cực đại, cần đẩy bầu phanh chưa tác dụng, cơ cấu phanh dừng chưa làm việc.

b. Nguyên lý làm việc

- Khi người lái nhả van phanh dừng đỗ để khởi hành.

Khí nén qua van phanh được cấp tới cửa B (hình a) của bầu tích năng, áp suất khí nén gia tăng nhanh chóng và thắng được sức căng của lò xo tích năng (6) đẩy piston (4) mang theo ống đẩy (3) di chuyển sang phải.

- Khi kéo van phanh dừng đỗ, khí nén trong buồng công tác B của bầu tích năng sẽ được xả ra ngoài môi trường qua van này.  Do không còn áp lực khí nén ở piston (4), lò xo tích năng mang theo ỗng đấy (3) sẽ nhanh chóng đẩy mạnh vào màng bầu phanh chính để tác động vào trục cam phanh thực hiện phanh các bánh xe (hình c).

- Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh, hệ thống phanh chính làm việc.

Trong khi khí nén vẫn tiếp tục duy trì ở buồng công tác của bầu tích năng, một đường khí nén khác từ van phân phối sẽ cấp vào cửa A (hình b) của bầu phanh chính.

Dưới áp lực khí nén, màng cao su (12) mang theo cần đẩy (14) tác dụng vào tay quay làm quay trục cam, ép guốc phanh vào tang trống để phanh các bánh xe.

c. Tính toán thiết kế bầu phanh kép

Ngày nay các bầu phanh trên xe ô tô có tải trọng lớn, thường được sử dụng loại bầu phanh tích năng, để nâng cao độ an toàn cho xe khi chạy trên đường- Lực tác dụng lên thanh đẩy

Từ hoạ đổ lực phanh ta có:

P₁^’’= 20563,6 N = 2096 KG.

P₂^’’= 49952 N   = 5090 KG.

h - Khoảng cách giữa 2 lực P₁^’ và P₂^’’. Chọn theo xe tham khảo: h = 20 (mm)

Thay số vào công thức (3.35) ta được: Q2 = 755 KG

+ Đường kính bao kín của bầu phanh:

Tha số ta được: D_bp = 156 (mm)

* 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.

- Tính lực ép lò xo của bộ tích luỹ năng lượng (P_lx2)

Q₂^’-  Lực của màng phanh tác dụng lên thanh đẩy.

P_lx1 - Lực ép lò xo 1 . Theo kinh nghiệm, lấy P_lx1 = 14 (Kg)

D₃ - Đường kính của bộ tích luỹ năng lượng, chọn theo xe tham khảo, D₃ = 150 (mm)

η₁ - Hệ số tính đến độ nạp khí vào bầu phanh, η₁ = 1

η₂ - Hệ số tính đến tổn hao do ma sát, η₂ = 0,95

P_j - Áp suất khí nén, yêu cầu với P_j­  = 4 (Kg/cm²), phải nén lại được lò xo tích năng khi nhả phanh

-  Xét bất phương trình (3.37)

Ta có: Lực phanh do phanh tay sinh ra (P_p) bằng 16% trọng lượng toàn bộ của xe (G).

P_p = 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= P_p/4= 0,04.G

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

Mp' T.r_bx = 0,04.G.r_bx

Thay số vào ta có:

M_p^’’ = 0,04.15800.0,473 = 290 (KGm)

Làm tương tự như tính toán P­₁^’’ và P₂^’’ trong hoạ đồ lực phanh, ta có:

P₁^’’ = 664 KG

P₂^’’ = 1508 KG

Thay số vào công thức trên ta được: Q2 = 255,53 (KG).

P_lx2 > Q₂^’ + P_lx1  = 255 KG.

Thay các giá trị vào bất phương trình ta được ΔP = 669 (KG) < 680 (KG) à Như vậy: bất phương trình 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)D_lx

Lấy: t = 0,3.100 = 30 mm.

+ Chiều dài toàn bộ của lò xo (H)

Theo công thức kinh nghiệm: H = n.t = 9.30 = 270 mm.

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

CHƯƠNG III. DỊCH VỤ KỸ THUẬT VỚI HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TẢI 8 TẤN

3.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phanh:

Sau khi đã tiến hành xong công việc thiết kế tính toán hệ thống phanh khí nén trên cơ sở của xe tham khảo ở phần trên. Ở phần này ta sẽ xem xét việc tiến hành bảo đường và sửa chữa những hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh này.

Trong khi thiết kế ta luôn tính toán với mức độ an toàn và làm sao cho hiệu quá phanh đạt cao nhất và để đạt được điều đó thì các thiết bị chi tiết, bộ phận cụm ta thiết kế ra cũng được xác định để làm việc chính xác, ổn định nhất.

Công tác bảo dưỡng kỹ thuật bao gồm các công việc sau:

+) Kiểm tra trạng thái làm việc của các ống mềm liên kết giữa hệ thống phanh trên xe chính với phần rơmoóc, độ kín khít của đường dẫn:

Xem xét các ống mềm của hệ thống phanh để không bị xoắn và chạm vào các chi tiết có cạnh sắc nhọn. Để khắc phục những chỗ hở trên đầu nối, cần phải thay những đầu hỏng hoặc vòng bít kín của chúng.

+) Kiểm tra độ kín khít của truyền động khí nén: Khi kiểm tra độ kín, áp suất trong truyền động không được dưới 0,65 MPa (6,5 (KG/cm2)) và tắt hết các thiết bị sử dụng khí nén cũng như máy nén khí.

Nếu xả hết khí ra khỏi một dòng thì áp suất trong đường ống dẫn động khí  kia giảm xuống không quá 0,05 MPa (0,5 (KG/cm2)) trong thời gian 15 phút.

+) Xả nước ngưng ra khỏi các bình khí của toàn bộ hệ thống sau mỗi ngày làm việc:

Ta xả nước ngưng ra khỏi các bình khí khi áp suất trong cơ cấu dẫn động khí nén ở mức định mức, bằng cách chuyển cần khoá xả về một bên. Sau khi xả hết nước ngưng, cần phải làm cho áp suất trong hệ thống khí nén đến mức định mức.

+) Kiểm tra hệ thống phanh chính: Thao tác này cần phải được thực hiện sau khi điều chỉnh hành trình thanh nối của xi lanh.

Nổ máy và nạp khí vào hệ thống ít nhất đến áp suất 0,65 MPa

Cho ôtô chạy đến tốc độ 15 – 20 (km/h) và từ từ ấn phanh lên bàn đạp, các cơ cấu phanh phải đảm bảo phanh êm các bánh xe để tránh tình trạng xe bị trượt.

+) Rửa bộ làm mát và khử ẩm: Không tháo bộ khử ẩm ra khỏi ôtô mà chỉ tháo nắp 11 trên hình vẽ bộ làm mát và khử ẩm, rút thiết bị lọc, vành chặn 5, nới vít 4 và tháo bộ phận dẫn hướng 3.

Rửa bộ phận dẫn hướng và thiết bị lọc cũng như chỗ nào có thể rửa được ở bề mặt bên trong của bộ khử ẩm. Hong khô các chi tiết và lắp bộ khử ẩm lại.

Dùng bàn chải hay chổi lông quét sạch không khí bẩn bám lên thiết bị làm mát của bộ khử ẩm.

+) Nạp chất chống đông là cồn cho bộ chống đông đặc. Khi nhiệt độ ngoài trời dưới + 50 C, cần phải sử dụng bộ phận chống đông đặc để tăng độ tin cậy của hệ thống phanh và sự an toàn cho động cơ.

Theo nút 16 trên hình bộ điều chỉnh áp suất và rót vào bộ chống đông đặc một lượng chất chống đông đặc tính toán. Sau đó đóng chặt nút.

+) Điều chỉnh hành trình thanh nối xi lanh cơ cấu phanh của hệ thống phanh tay:

Trước hết nhả phanh ôtô. Nới trục vít tay đòn điều chỉnh. Quay trục vít cho đến khi nào guốc phanh chạm đến tang phanh, sau đó quay trục vít ngược trở lại 1/2 – 2/3 (vòng) hay (3 – 4 (mặt)).

Đo hành trình thanh nối khi cài phanh và khi nhả phanh: có dài bằng 25 (mm) hoặc đến vạch số “1”.

Chốt trục vít bằng tấm hãm hoặc bulông.

+) Các công việc kiểm tra khác:

Ngoài các công việc kiểm tra bảo dưỡng đã nêu ở trên, chúng ta còn phải tiến hành nhiều công tác kiểm tra khác, xong với phạm vi của một đồ án chúng ta không nêu thật chi tiết cụ thể những công việc này.

Như : kiểm tra độ giảm áp suất trong các bình chứa, áp suất ở tại các đầu ra của van bảo vệ hai nhánh, ba nhánh. áp suất tắt và bật áp suất của bộ điều chỉnh áp suất, áp suất tắt và bật các đèn kiểm tra.

3.2. Các hư hỏng thường gặp với hệ thống phanh.

Để đảm bảo độ tin cậy khi làm việc của hệ thống phanh, thì thông thường ta phải thay thế bắt buộc các thiết bị phanh cứ hai năm một lần, không phụ thuộc vào trạng thái kỹ thuật của chúng hiện thời ra sao.

Những bộ phận cần thay thế bắt buộc là: bộ điều chỉnh áp suất, bộ điều hoà lực phanh, bầu phanh cầu trước, bầu phanh cầu sau, van đơn bảo vệ, van kép bảo vệ, van bảo hiểm ba nhánh, van phanh tay, tổng van, van hạn chế áp suất, van tăng tốc, van điều khiển các cơ cấu phanh của rơmoóc, khoá khí nén.

a. Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục của cơ cấu dẫn động khí nén

Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục của cơ cấu dẫn động khí nén như bảng 3.1.

b. Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục của cơ cấu phanh tang trống

Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục của cơ cấu phanh tang trống như bảng 3.2.

c. Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục van phân phối, bầu phanh

Những hư hỏng thường gặp, nguyên nhân, cách khắc phục van phân phối, bầu phanh như bảng 3.3.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỂ TRÌNH BÀY THUYẾT MINH:

[1] Nguyễn Hùng Mạnh (2023). Gầm ô tô hiện đại. NXB Xây dựng.

2. TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỂ TÍNH TOÁN:

[1]. Nguyễn Trọng Hoan (Chủ biên) (2019). Thiết kế tính toán ô tô. NXB GD VN.

[2]. Thông số kỹ thuật tham khảo: https://www.otopmc.com/products/xe-tai-dongfeng-7-5-tan-thung-kin-9m7

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"