ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH Ô TÔ QUÂN SỰ

CẢI TIẾN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH XE ZIL- 130

Số lượng, nội dung các bản vẽ (ghi rõ loại, kích thước và cách thực hiện các bản vẽ) và các sản phẩm cụ thể (nếu có): 06 bản vẽ A₀

01 Bản vẽ  A₀: Cơ cấu phanh  

01 Bản vẽ  A₀: Sơ đồ HTP trước và sau cải tiến

01 Bản vẽ  A₀: Van phân phối

01 Bản vẽ  A₀: Van chia khí 

01 Bản vẽ  A₀: Cấu tạo cơ cấu phanh cầu sau xe UAZ-469                  

01 Bản vẽ  A₀: Quy trình gia công ụ chặn 

 

MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC.. 1

LỜI NÓI ĐẦU.. 4

CHƯƠNG 1:NGHIÊN CỨU CHUNG XE ZIL-130. 6

1.1. Giới thiệu chung về xe ZIL-130. 6

1.2. Phân tích kết cấu hệ thống phanh ZIL-130. 11

1.2.1. Máy nén khí11

1.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất12

1.2.3. Tổng van phanh. 13

1.2.4. Van an toàn. 15

1.2.5. Bầu phanh. 15

1.2.6. Cơ cấu phanh. 16

CHƯƠNG 2: KIỂM NGHIỆM VÀ TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHANH.. 19

2.1. Xác định mô men phanh tại các cơ cấu phanh. 20

2.2. Kiểm nghiệp cơ cấu phanh. 21

2.2.1. Tính góc xác định điểm đặt lực. 22

2.2.2. Tính bán kính điểm đặt lực phanh. 23

2.2.3. Bán kính r₀`23

2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên phanh bằng phương pháp họa đồ. 25

2.3.1. Họa đồ cơ cấu phanh trước. 25

2.3.2. Họa đồ phanh cơ cấu phanh sau. 26

2.4. Phanh êm dịu và ổn định của ôtô khi phanh (hiện tượng tự xiết)28

2.5. Kiểm nghiệm các kích thước má phanh. 29

2.5.1. Công ma sát riêng L. 29

2.5.2. Áp suất trên bề mặt má phanh. 30

2.5.3. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh. 32

2.6. Tính bền một số chi tiết33

2.6.1. Tính bền trốnh phanh. 33

2.6.2. Tính bền guốc phanh. 34

2.6.3. Tính bền đường ống dẫn động phanh. 44

2.6.4. Tính bền chốt phanh. 45

CHƯƠNG 3:ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN.. 47

3.1. Đặt vấn đề. 47

3.2. Chọn phương án thiết kế. 48

3.3. Thiết kế tính toán dẫn động phanh. 51

3.3.1. Máy nén khí51

3.3.2. Van phân phối khí51

3.3.3. Van chia khí nén. 55

3.3.4. Van điều chỉnh áp suất56

3.3.5. Van an toàn. 58

3.3.6. Bầu phanh. 59

3.3.7. Bình chứa khí nén. 62

CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT VÀ HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH ZIL-130. 63

4.1. Phân tích kết cấu. 63

4.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết64

4.2.1. Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan tâm.. 64

4.2.2. Nguyên công 2: Tiện thô các đoạn trục f 21 và f 10. 66

4.2.3. Nguyên công 3: Tiện tinh các đoạn trục f 21 và f 10. 67

4.2.4. Nguyên công 4: Tiện vát mép và cắt rãnh. 69

4.2.5. Nguyên công 5: Tiện định hình mặt cầu R = 5. 71

4.2.6. Nguyên công 6: Tiện trụ trong f 21. 72

4.2.7. Nguyên công 7: Kiểm tra. 73

4.3. Hướng dẫn khai thác sử dụng hệ thống phanh xe ZIL-130. 73

4.3.1. Phanh tay. 73

4.3.2. Phanh chân. 74

4.3.3. Máy nén khí75

4.3.4. Van điều chỉnh áp suất.76

4.3.5. Van an toàn. 77

4.3.6 Van phân phối77

4.3.7. Bầu phanh. 77

4.3.8. Hệ thống dẫn động phanh. 77

4.3.9. Bảo dưỡng hệ thống phanh. 79

4.3.10. Các hiện tượng hư hỏng của hệ thống phanh xe ZIL-130.79

KẾT LUẬN CHUNG.. 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 83

 

LỜI NÓI ĐẦU

      Trong thời đại khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, các tiến bộ khoa học kỹ thuật đã được ngành công nghiệp ôtô áp dụng đưa vào trong các sản phẩm của mình nhằm đáp ứng cao nhất những yêu cầu, đòi hỏi chất lượng ngày càng cao của xã hội. Hiện nay nước ta mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và yêu cầu tốc độ chuyển động cho phép ngày càng cao. Trong khi đó hạ tầng giao thông của ta còn yếu kém không theo kịp sự bùng nổ của các phương tiện giao thông đường bộ. Điều này đặt ra vấn đề cấp thiết hàng đầu về việc quản lý, sử dụng xe và an toàn giao thông trên đường.

Theo số liệu thống kê sơ bộ của các nước, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất so với các lỗi kỹ thuật, chiếm khoảng 52 -74%. Tai nạn giao thông không chỉ gây ra thiệt hại về người mà còn gây lãng phí lớn tài sản của Nhà nước và nhân dân. Ở nước ta bình quân mỗi năm có trên 20.000 vụ tai nạn giao thông làm chết hơn 10.000 người và hàng chục nghìn người bị thương. Bởi vậy các nhà thiết kế liên tục đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu và phát triển để cải tiến, hoàn thiện hệ thống phanh. Tất cả đều hướng tới mục tiêu tăng hiệu quả phanh, tính ổn định hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống, đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả khai thác phương tiện.

          Trong Quân đội đang sử dụng nhiều loại phư­ơng tiện vận tải có hệ thống phanh khí nén một dòng nh­ư: ZIL-130, ZIL-131... Đây là những dòng xe cũ được Liên Xô trang bị, mặt khác vì kinh phí có hạn nên việc thay mới hoàn toàn các trang bị trên là không thể. Trong Quân đội vẫn sử dụng nhiều xe ZIL-130 với hệ thống dẫn động điều khiển hệ thống phanh là loại một dòng, độ tin cậy thấp. Nghiên cứu, cải tiến hệ thống phanh khí nén cho xe ZIL-130 là cần thiết, nhằm giải quyết các vấn đề sau:

       - Phân tích lựa chọn sơ đồ dẫn động phanh nhằm giảm nhẹ cường độ làm việc cho người lái và có độ tin cậy cao.

       - Lựa chọn và thiết kế cơ cấu phanh, dẫn động phanh nhằm đạt mômen phanh và lực phanh yêu cầu, đảm bảo cho xe khi chuyển động cũng như khi dừng xe.

       - Thiết kế các cụm chi tiết trong hệ thống dẫn động phanh phù hợp.

Vì vậy đồ án tốt nghiệp: “Cải tiến nâng cao chất lượng sử dụng hệ thống phanh ZIL-130” là cầnthiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS.... cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ôtô quân sự - Khoa Động lực đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp. Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian. Vì vậy, em rất kính mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, sự góp ý của đồng chí đồng đội để đồ án được hoàn thiện hơn

 

 

CHƯƠNG 1

 NGHIÊN CỨU CHUNG XE ZIL-130

 

1.1. Giới thiệu chung về xe ZIL-130

        Xe ZIL-130 do nhà máy chế tạo ô tô mang tên “Li Kha Trốp” sản xuất năm 1964. Xe được đưa vào Việt Nam sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự. Đây là loại xe vận tải 2 cầu chủ động (6 x 6), có tính năng cơ động cao, hoạt động tốt trên tất cả các loại địa hình. Xe có thể hoạt động tốt trong điều kiện khí hậu khác nhau, cụ thể hoạt động hiệu quả trong môi trường có nhiệt độ xung quanh trong phạm vi từ -40^oC đến +50^oC.

        Xe ZIL-130 được sử dụng để kéo các rơmoóc có dẫn động khí nén, chở người, vận tải... Trên cơ sở xe ZIL-130 và khung gầm, người ta chế tạo các sản phẩm khác (xe chở téc, xe cẩu, xe chở cỏc sản phẩm dầu mỏ, xe thùng, v.v...). Hướng dẫn về công dụng và yêu cầu công tác do nhà máy chế tạo các sản phẩm quy định. Hình dáng bên ngoài của xe  ZIL-130 được biểu diễn trên hình 1.1:

Hình 1.1. Hình dáng bên ngoài xe ZIL-130

Động cơ:

- Xe ZIL-130 động cơ xăng, 4 kỳ, 8 xilanh, bố trí hình chữ V, góc nhị diện bằng 90^o, dung tích làm việc 6,0 lít, công suất lớn nhất 150 ml (tương đương 110,4 kW) ở số vòng quay 3200 v/ph, mômen xoắn lớn nhất 41 KGm (tương đương 402,21 Nm) ở số vòng quay 1800-2000 v/ph.

- Thứ tự làm việc của các xilanh là: 1-5-4-2-6-3-7-8.

Hệ thống truyền lực:

-      Ly hợp ma sát khô, 1 đĩa, lò xo ép bố trí xung quanh, dẫn động cơ khí.

-      Hộp số chính là loại cơ khí, ba trục, năm cấp, có đồng tốc quán tính hoàn toàn ở các số II,III,IV và V. Tỉ số truyền ở các tay số là:

i₁=7,44; i₂=4,1; i₃=2,29; i₄=1,47; i₅=1,0; i_L=7,09

-      Trục các đăng: Kiểu hở, cấu tạo các đăng kiểu ống gồm có 3 trục, khớp chữ thập dùng ổ bi kim.

-      Cầu xe: Cầu chủ động, vỏ cầu liền gồm các vỏ bán trục ép vào phần giữa đúc, vỏ cầu được gia công có khoảng hở và đậy kín bằng nắp để dễ dàng tháo lắp. Cầu trước là cầu chủ động dẫn hướng, có cam quay và hình thang lái. Trên đòn chính của hình thang lái được vặn và hàn vào thân của cam quay các bulông để hạn chế góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Bán trục của cầu chủ động trước có khớp các đăng đồng tốc kiểu bi.

-      Truyền lực chính: Truyền lực chính kép bố trí trung tâm, có cặp bánh răng côn trụ, tỉ số truyền lực chính i_o=7,339.

Hệ thống lái:

-      Dẫn động lái cơ khí, có trợ lực thủy lực, cơ cấu lái dạng vít-đai ốc-thanh răng cung răng.

Hệ thống phanh:

-      Hệ thống phanh chính: Phanh dẫn động bằng khí nén, cơ cấu phanh kiểu tang trống với 2 guốc phanh được bố trí ở tất cả các bánh xe.

-      Phanh tay: Tang trống, dẫn động cơ khí.

Hệ thống treo:

-      Treo trước: Nhíp dọc nửa elip, giảm chấn thủy lực tác dụng hai chiều.

-      Treo 2 cầu sau: Treo cân bằng phụ thuộc, nhíp đặt dọc + nhíp phụ

Phần vận hành:

-        Khung: Khung dập tán, kiểu 2 dầm dọc, 6 dầm ngang.

-      Thiết bị kéo: Phía trước có cơ cấu kéo cứng, phía sau có cơ cấu kéo – moóc tác dụng hai chiều.

Bố trí giá lốp dự phòng: Lốp dự phòng đặt đứng sau buồng lái.

        Như vậy xe ZIL-130 có khả năng hoạt động tốt ở những điều kiện đặc biệt, có công suất cao.

Đặc tính kỹ thuật của xe ZIL-130

Các kích thước cơ bản của xe ZIL-130 được thể hiện trên hình 1.2:

 

Hình 1.2. Các kích thước cơ bản của xe ZIL-130

Một số thông số kỹ thuật cơ bản của xe ZIL-130 được chỉ ra trong bảng 1.1

 

Thông số kỹ thuật cơ bản của xe ZIL-130                      Bảng   1.1

Chiều dài toàn bộ, mm Chiều rộng, mm Chiều cao đến nóc ca bin, mm	6675 2500 2400
Chiều dài cơ sở, mm	3800
Kích thước thùng xe, mm	3752 x 2326 x 575
Tâm vết bánh xe trước/sau, mm	1800/1790
Khoảng sáng gầm xe trước/sau, mm	340/270
Chiều cao sàn xe, mm	1450
Tải trọng, KG	5000
Trọng lượng xe không tải, KG - Cầu trước, KG - Cầu sau, KG	4300 2120 2180
Trọng lượng toàn bộ, KG - Cầu trước, KG - Cầu sau , KG	9525 2575 6950
Trọng lượng móc kéo, KG	8000
Bán kính quay vòng, m	8
Vận tốc lớn nhất, Km.h-1	90
Quãng đường phanh ở V=50 Km.h-1, m	27
Tiêu hao nhiên liệu ở V=40 Km.h-1, l/100Km	28
Hệ thống điện	12 V
Bình điện	6CT - 90
Máy phát điện	Γ 250 - I I1
Khởi động	CT130 - A1
Động cơ đốt trong - Dung tích công tác, l - D X S, mm - Tỷ số nén - Công suất Nemax, ml ở số vòng quay neN, V/ph - Mô men xoắn Memax, KGm ở số vòng quay neM, V/ph	Xăng,4 kì, 8 xi lanh, bố trí chữ V6 100 x 95 6,5 150 3200 41 1800-2000
Ly hợp	Ma sát khô, 1 đĩa lò xo ép bố trí chung quanh. Dẫn động cơ khí.
Hộp số   Tỷ số truyền ihs	Cơ khí,5 cấp, có đồng tốc ở số II,III,IV,V 7,44 - 4,10 - 2,29 -1,47 - 1,00 ; L: 7,09
Truyền lực chính i0	Kép, gồm cặp bánh răng côn và cặp bánh răng trụ, 6,32
Cơ cấu lái Tỷ số truyền Dẫn động lái	Vít đai ốc - thanh răng cung răng 20 Cơ khí có trợ lực thủy lực
Hệ thống phanh - Phanh công tác   - Phanh dừng	Tang trống, loại guốc ở tất cả các bánh xe, dẫn đông khí nén. Tang trống,dẫn động cơ khí
Hệ thống treo - Trước   - Sau	Nhíp dọc nửa elip, giảm chấn thuỷ lực tác dụng hai chiều. Nhíp đặt dọc nửa elip + nhíp phụ
Số lượng bánh xe	6+1
Kích thước lốp	9,00-20
Dung tích nạp nhiên liệu và vật liệu sử dụng: - Thùng xăng ( A-76) , l - Nước làm mát động cơ, l - Dầu bôi trơn động cơ (AC-8), l - Bầu lọc không khí (AC-8) , l - Trợ lực lái (TAΠ- 15B), l - Hộp số (TAΠ- 15B), l - Cầu chủ động (TAΠ- 15B), l - Giảm chấn thuỷ lực (AY) , l	170 29 8,5 0,63 2,75 5,1 4,5 2 x 0,41
Khối lượng các cum cơ bản: + Động cơ với ly hợp, Kg + Hộp số, Kg + Các đăng, Kg + Cầu trước, Kg + Cầu sau, Kg + Khung + vỏ xe, Kg + Ca bin + Bánh xe + lốp, Kg + Két nước, Kg	500 120 34 260 500 377 + 654 310 98 18

1.2. Phân tích kết cấu hệ thống phanh ZIL-130

 Sơ đồ hệ thống phanh xe ZIL-130 như hình 1.3:

 Hình 1.3. Sơ đồ dẫn động phanh xe ZIL-130

1:Máy nén khí; 2:Van điều chỉnh áp suất; 3, 4:Bình chứa khí;

5:Van an toàn; 6:Van phân phối; 7:Bầu phanh.

1.2.1. Máy nén khí

Hình 1.4. Cấu tạo máy nén khí trên xe ZIL-130

1. Vỏ-giá đỡ; 2. Moayơ; 3,48. Vỏ; 4. Vít hãm; 5. Đệm chắn dầu;  6,49. ổ bi; 7. Thân; 8. Puli; 9. Khối xilanh; 10. Thanh truyền;11. Xécmăng dầu; 12. Nắp hãm; 13. Chốt pitông; 14. Xécmăng khí; 15. Bạc lót; 16. Piston; 17,27,32,39. Đế van; 18. Van nén; 19. Lò xo van nén; 20,51. Đai ốc; 21. Nắp máy; 22. Nắp đế van; 23. Đường khí nạp; 24. Đế chặn van; 25. Lò xo van nạp; 26. Van nạp; 28. Đũa đẩy; 29. Lò xo đòn ngang; 30. Buồng chia khí và giảm áp; 31. Rãnh dẫn; 33. Nắp điều chỉnh; 34. Lò xo; 35. Vỏ bộ điều chỉnh áp suất; 36. Thanh đẩy hình trụ; 37. Van xả của bộ điều chỉnh áp suất; 38. Van nạp của bộ điều chỉnh áp suất; 40. Bầu lọc; 41. Đòn ngang; 42. Con trượt; 43. Đầu nối với ống từ bầu lọc; 44. Bộ điều áp; 45. Điểm nối ống dẫn dầu bôi trơn; 46. Bạc làm kín; 47. Lò xo bạc làm kín; 50. Nắp thanh truyền; 52. Bạc đầu to thanh truyền; 53 Trục khuỷu;54.Đường ra của dầu bôi trơn;B.Rãnh thoát khí.

Thân của máy nén khí 7, khối xilanh 9 và nắp máy 21 được đúc từ gang xám. Mỗi piston 16 có 3 xec măng: 2 xec măng khí 14 và xec măng dầu 11. Piston 16 được nối với thanh truyền bằng chốt 13. Chốt này được hạn chế dọc trục bằng nắp hãm 12. Thanh truyền 10 lắp ghép với trục khuỷu 53 nhờ bạc 52 và các nắp rời 50. Trên nắp máy, phía trên hai xilanh có hai van nén 18. Van nén tỳ vào đế 17 nhờ lực lò xo 19. Phía bên mỗi buồng nén có các van nạp 26 tỳ vào đế tựa 27 bằng lò xo 25. Cơ cấu giảm tải gồm đũa đẩy 28, đòn ngang 41 và các con trượt 42.

Máy nén khí - với vai trò là nguồn năng lượng của hệ thống có nhiệm vụ tạo ra khí nén nạp đầy các bình chứa, khí nén được cung cấp cho hệ thống phanh và các bộ phận khác như cụm gạt nước, còi, cơ cấu đóng mở cửa lên xuống...  

Hình 1.4 máy nén khí trên xe ZIL-130, làm mát bằng nước cả ở thân và nắp máy. Hệ thống làm mát và bôi trơn được nối với các hệ thống tương ứng động cơ. Máy nén khí dẫn động bằng truyền động đai từ trục khuỷu động cơ.

1.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất

          Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xilanh của máy nén khí là một phần tử thuộc khối điều khiển trong dẫn động phanh, có tác dụng tự động giữ áp suất khí nén trong hệ thống nằm trong giới hạn đồng thời giảm tải cho máy nén khí. Áp suất này đảm bảo cho dòng khí nén từ các bình chứa đến các bầu phanh với tốc độ không đổi và lưu lượng trong một giây lớn nhất, đảm bảo được thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh ngắn nhất.

Hình 1.5. Bộ điều chỉnh áp suất

1. Chụp bảo vệ; 2. Chụp điều chỉnh; 3. Lò xo; 4. Bi tỳ; 5.Cần của van; 6. Đai ốc hãm; 7. Rãnh dẫn; 8. Lưới lọc; 9. Thân; 10. Nút; 11. Lọc dùng kim loại gốm; 12. Vòng đàn hồi; 13. Van nạp; 14. Van xả; 15. Đế van nạp; 16. Đế van xả;17. Đệm điều chỉnh; 18. Vòng chặn; I. Khí nén áp suất cao từ bình chứa; II. Cửa thoát khí ra ngoài khí trời; III. Khí từ khối giảm áp của máy nén.

Hình 1.5 mô tả cấu tạo của van điều chỉnh áp suất: Khoang trong thân 9 nối với khoang dưới con trượt 42 trong hình 1.5 qua cửa III và nhờ rãnh 7 có hai van bi 13 và 14. Lưới lọc 8 dùng để lọc dầu và nước lẫn vào trong khí nén khi đi qua cửa III. Hai van bi chịu lực ép của lò xo 3 thông qua cần đẩy 5. Van nạp 13 có đế tựa 15 có vòng đệm đàn hồi 12. Kết cấu này không cho van bi dính vào đế tựa. Đế tựa 16 của van xả 14 là mặt mút dẫn hướng của cần đẩy 5. Ống dẫn hướng 16 có rãnh nối thông khoang của các viên bi với khí trời. Phần dưới của bộ điều chỉnh áp suất nối thông với bình chứa khí qua cửa I.

 1.2.3. Tổng van phanh

          Khí nén sau khi được nạp đầy trong các bình chứa sẽ được điều khiển thời điểm và lưu lượng cung cấp vào hệ thống thông qua một thiết bị có tác dụng như một van khóa gọi là tổng van phanh. Cấu tạo của tổng van phanh 2 tầng dùng cho dẫn động phanh 1 dòng xe ZIL-130

Hình 1.6. Cấu tạo tổng van phanh

1: vỏ chắn bụi; 2:đòn kéo; 3:thanh đẩy; 4: vỏ van; 5: thanh đẩy; 6:lò xo cân bằng; 7:tấm đỡ lò xo; 8:cốc ép màng; 9:con đẩy; 10,21:van không khí; 11:van khí nén; 12: đai ốc nối ống; 13:phớt làm kín; 14:bulông M18; 15:lò xo hồi vị con đẩy; 16:thân van sau; 17:lò xo hồi vị van; 18:van khí nén; 20:màng cao su; 22:tấm đỡ lò xo; 23:cốc ép màng ; 25:lò xo cân bằng; 26:ống tùy động; 27:càng gạt; 28:ụ tỳ; 29:chốt tựa; 30:vỏ van; 31:chốt hãm; 32:vít tỳ; 33:đai ốc

Hình 1.6 mô tả cấu tạo tổng van phanh loại hai tầng bố trí trong cùng một vỏ, có cơ cấu tuỳ động kiểu màng và các van phanh hình côn làm bằng cao su - thép. Cơ cấu tuỳ động có tác dụng thuận (ở tầng dưới) dùng để điều khiển phanh ôtô kéo. Cơ cấu tuỳ động tác dụng nghịch (ở tầng trên) dùng để điều khiển phanh rơmoóc.

1.2.4. Van an toàn

Hình 1.7. Van an toàn

1. Đế van; 2. Thân van; 3. Van bi; 4. Lò xo;

5. Đai ốc hãm; 6. Vít điều chỉnh; 7. Thanh đẩy.

          Hình 1.7 thể hiện cấu tạo của van an toàn, gồm có đế van 1, thân van 2, van bi 3, lò xo van 4, đai ốc hãm 5, vít điều chỉnh 6 điều chỉnh lực ép lò xo cũng là điều chỉnh áp suất và thanh đẩy 7. Van an toàn được dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén khỏi bị tăng áp suất quá lớn trong trường hợp bộ tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng.

1.2.5. Bầu phanh

Hình 1.8. Kết cấu của bầu phanh trước

1: vỏ trước bầu phanh; 2: thanh đẩy ; 3: tấm đỡ  lò xo; 4: màng phanh; 5: lò xo hồi vị; 6: vỏ sau bầu phanh; 7: bu lông lắp bầu phanh; 8: thanh truyền động;

9: tấm đỡ lò xo; 10: đai ốc hãm; 11: lò xo hồi vị; 12: bu lông.

Bầu phanh chính là khối chấp hành của dẫn động phanh khí nén. Hình 1.8 thể hiện cấu tạo chi tiết của bầu phanh loại màng

          Nhiệm vụ của bầu phanh là tạo lực ép lên cần đẩy để quay được cam quay của cơ cấu phanh.

1.2.6. Cơ cấu phanh

          Cơ cấu phanh là thiết bị trực tiếp tạo ra và thay đổi lực cản để phanh xe bằng cách tạo ra mômen phanh cần thiết và giữ ổn định về chất lượng phanh trong quá trình sử dụng. Hệ thống phanh sử dụng cơ cấu phanh loại ma sát. Lực cản được tạo ra nhờ ma sát thay đổi giữa phần quay (tang phanh) và phần không quay (guốc phanh). Phần quay được liên kết cứng với bánh xe ôtô.

          Cơ cấu phanh hệ thống phanh là loại phanh guốc, chốt tựa một phía và chuyển dịch của các guốc như nhau. Cơ cấu doãng má phanh sử dụng cam phanh đối xứng. Ở cầu trước sử dụng cam phanh biên dạng thân khai, còn ở cầu sau lại sử dụng cam phanh biên dạng ácsimét. Bởi vì nếu cùng một giá trị mômen đặt lên trục cam phanh thì ở cam phanh ácsimét sẽ nhận được tổng lực tác dụng lên guốc lớn hơn so với cam phanh thân khai do cam phanh ácsimét có đường kính vòng tròn cơ sở nhỏ hơn. Tuy nhiên, ở cam ácsimét điểm đặt lực đẩy không ổn định nên trong quá trình làm việc cam nhanh mòn hơn.

          Khi cam quay thì chuyển dịch của guốc về hai phía là như nhau, do vậy mà đảm bảo giá trị phản lực pháp tuyến và lực ma sát như nhau đối với cả guốc trước và guốc sau vì thế nên các tấm ma sát sẽ mòn như nhau, không phát sinh các lực phụ tác dụng lên ổ trục bánh xe, cơ cấu phanh được cân bằng. Hiệu quả phanh theo hai chiều là như nhau. Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mô men phanh do guốc trước và guốc sau tạo ra bằng nhau sẽ tạo ra cơ sở giữ ổn định chất lượng phanh.

Các hình 1.9 và 1.10 thể hiện kết cấu của cơ cấu phanh bánh xe cầu trước và cầu sau xe ZIL-130.

Hình 1.9. Cơ cấu phanh bánh trước

1. Dầm cầu trước; 2. Thanh ngang hình thang lái; 3. Bulông; 4. Đầu nối; 5. ổ bi đỡ; 6. Đai ốc; 7. Chốt tựa; 8.Tang phanh; 9,10. ổ bi đỡ moayơ; 11. Vòng hãm; 12.Vòng đệm chặn; 13.Đai ốc hãm; 14.Đệm đai ốc; 15-25. Vỏ; 16. Moayơ;    17.Ngõng trục; 18.Cam; 19.Đệm điều chỉnh; 20.Trục đứng; 21.Đòn điều chỉnh; 22. Trục vít; 23. Bánh vít; 24. Vành răng; 26. Chốt bi; 27. Guốc phanh; 28. Nạng; 29. Đai ốc hãm; 30. Thanh nối; 31. Bầu phanh; 32. Lò xo hồi vị.

Hình 1.10.  Cơ cấu phanh bánh sau

1.Tang phanh;2.Guốc phanh;3.Mâm phanh;4,20.Đai ốc;5.Chốt tựa guốc phanh; 6.Giá đỡ; 7,28.Vỏ cơ cấu cam; 8.Cam; 9.Con lăn; 10,14.Phớt chắn; 11,13.ổ bi; 12.Đai ốc ngoài; 15.Đai ốc điều chỉnh; 16.Vòng hãm; 17.Đai ốc hãm; 18.Bán trục; 19.Vỏ cầu;21.Moayơ;22.Đai ốc trong;23.Lò xo hồi vị;24.Giá đỡ con lăn;25.Trục con lăn;26.Bầu phanh;27.Thanh nối;29.Đòn điều chỉnh.

          Do thời gian nghiên cứu không nhiều nên trong đồ án chỉ giới thiệu về kết cấu của một số phần tử điển hình như trên.

 

CHƯƠNG 2  

KIỂM NGHIỆM VÀ TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHANH

 

Hệ thống phanh trên xe ZIL-130 là hệ thống phanh khí nén một dòng, với điều kiện khí hậu Việt Nam nóng và ẩm cho nên độ tin cậy của hệ thống phanh xe ZIL-130 là không cao, bên cạnh đó trong thực tế sử dụng bộc lộ những nhược điểm cần khắc phục. Vì vậy việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh trên xe ZIL-130 là cần thiết. Để việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh được hoàn chỉnh thì trước hết ta phải tiến hành kiểm nghiệm hệ thống phanh để đảm bảo các thông số phải phù hợp cho việc thiết kế cải tiến.

          Ta có các thông số cơ bản xe ZIL-130 trong bảng 2.1.

Bảng 2.1. Thông số cơ bản của xe tham khảo

TT	Đại lượng	Tên gọi	Đơn vị	Trị số
1	Trọng lượng bản thân	N	43000
2	Trọng lượng toànbộ của xe khi đầy tải	N	95250
3	Trọng lượng phân ra cầu trước	N	25750
4	Trọng lượng phân ra cầu sau	N	69500
5		Kích thước lốp	ins	9,00-20
6	d1	Đường kính tang trống	m	0,42
7	B	Chiều rộng tấm ma sát	m	0,07và 0,08
8	L	Chiều dài cơ sở của xe	m	3,8
9	hg	Chiều cao trọng tâm của xe	m	1,45
10	Góc ôm của tấm ma sát	độ	120 và 125
11	Góc bố trí tấm ma sát	độ	20 và 25
12	D	Khoảng cách từ tâm quay đến điểm tựa chốt quay	m	0,165
13	C	Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm cam đẩy má phanh	m	0,165
12		Dung tích bình chứa khí nén	l	35
13		Chiều rộng cam mở của má phanh	m	0,04

 

              
KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH

Kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc, ta thừa nhận một số giả thiết sau đây:

       1. Áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỉ lệ thuận với biến dạng hướng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là coi như má phanh tuân theo định luật Huc. Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng.

       2. Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má phanh (tấm ma sát) bị biến dạng. Có lý do đó bởi vì má phanh làm bằng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh thường có gân tăng cứng.

       3. Bề mặt làm việc của má phanh ép sát bề mặt của trống phanh 100%.

       4. Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin.

          Áp suất tại một điểm nào đó được xác định theo công thức:

                             q=q_max.sin

Trong đó:  q: Áp suất tại điểm cần tính.

                             q_max: Áp suất cực đại trên má phanh.

                            : Góc ôm xác định vị trí điểm cần tính.

 

2.1. Xác định mô men phanh tại các cơ cấu phanh

       Mô men phanh yêu cầu 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 cực đại trong thời hạn cho phép.

Với xe thiết kế các cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở các cơ cấu bánh xe thì momen phanh tính toán cần sinh ra ở cơ cấu phanh được tính theo công thức

       - Momen phanh ở một cơ cấu phanh cầu trước:

                             Mp’=   (Theo [Tài liệu 1])                 (2.1)

       - Momen phanh ở một cơ cấu phanh cầu sau:

                             Mp”=      (Theo [Tài liệu 1])                (2.2)

      Trong đó:

      + G: Trọng lượng của ôtô khi đầy tải: 

G=93440(N).

      + L: Chiều dài cơ sở của ôtô:            

L=3,8(m).

      +: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi phanh.

Khi thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIL-130 vì là xe của liên xô cũ hệ thống phanh không có ABS, là loại xe vận tải có vận tốc trung bình do đó ta chọn hệ số bám của xe là =0,6.

      Từ đó ta có J_max = .g: Lấy g=10(m/s²) nên ta có J_max=6 m/s².

      + r_bx: Bán kính làm việc của bánh xe.

      r_bx=.R=.(B+d/2).25,4 mm                                  (Theo [Tài liệu 1])     

     : Hệ số biến dạng của lốp xe.

      Ta chọn =0,93: Thay số vào ta có r_bx=448 mm=0,448 m.

      + a,b,hg: Tọa độ trọng tâm của xe khi đầy tải.

      a=2773 mm=2,773 m.

      b=1027 mm=1,027 m.

      hg=1,45 m.

      Thay các giá trị đã tính được vào công thức (2.1) và (2.2) ta được:

      Mô men phanh ở một cơ cấu phanh cầu trước là: Mp’=6324 (Nm).

      Mô men phanh ở một cơ cấu phanh cầu sau là: Mp’’=6226 (Nm).

2.2. Kiểm nghiệp cơ cấu phanh

Để kiểm nghiệm cơ cấu phanh trước tiên ta xác định các giá trị như góc xác định điểm đặt lực , bán kính  của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh, bán kính r₀.

2.2.1. Tính góc xác định điểm đặt lực   

       là góc tạo bởi lực hướng tâm N với trục X-X,  được xác định bằng công thức (2.3) (Theo [Tài liệu 1])                            

      tg=                                                                    (2.3)

      Trong đó:

      : Góc từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát.

      : Góc ôm của tấm ma sát.

      =+

      * Tính ₁ cho cơ cấu phanh trước

      Theo xe ZIL-130 ta có các thông số chọn được:

                             =20⁰

                                          =120⁰

                             =+=20⁰ +120⁰ = 140⁰

      Thay các số tìm được vào công thức (2.3) ta có:

      tg ₁ = 0,10185  

           Vậy:             ₁ = arctg (0,10185) =5,82⁰

      * Tính của cơ cấu phanh sau:

      Theo xe ZIL-130 ta có các thông số:                                

                             =25⁰

                             =125⁰

                             =+=25⁰ +125⁰  = 150⁰

       Thay các số tìm được vào công thức (2.3) ta có:

tg=0,0238.

      Vậy:               =arctg(0,0238) = 1,37⁰                                                 

2.2.2. Tính bán kính điểm đặt lực phanh        

Bán kính  là bán kính xác định điểm đặt lực tổng hợp R tác dụng lên guốc phanh theo công thức (2.4) (Theo [Tài liệu 1]).

                                                              (2.4)  

      Trong đó:       r_t: Bán kính tang trống.

      *Tính  cho cơ cấu phanh trước:

      Các góc đặt má phanh đã xác định ở trên:

                             =20⁰

                                          =120⁰

                             =+=20⁰ +120⁰ = 140⁰

      Theo xe tham khảo ta có: 

                             r_t=210 (mm) =0,21 m.

      Thay các thông số tìm được vào công thức (2.4) ta có:

                             =245,07 (mm) =0,245 m.

      *Tính  cho cơ cấu phanh sau:

      Các góc đặt má phanh đã xác định ở trên:                      

                             =25⁰

                             =125⁰

                             =+=25⁰ +125⁰ = 150⁰

      Theo xe tham khảo ta có:

                             r_t =210(mm) = 0,21 m.

      Thay các thông số tìm được vào ta có:

                             =248,25(mm) =0,248 m.

2.2.3. Bán kính r₀

Bán kính r₀ được xác định bằng công thức (Theo [Tài liệu 1]):

                            r₀ ==                                                        (2.5)

      Trong đó:

                             : Hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống.

                             : Được lấy bằng 0,3.

                             : Bán kính đã xác định ở trên.

                             : Góc tạo bởi lực R và R’ và được xác định như sau:

                             tg

      Vậy

      * Với cơ cấu phanh trước:

      ==245,07(mm) =0,245 m.

      nên r₀₁=r₀₂ thay các giá trị tìm được vào (2.5) ta có:

      r’₀=r”₀₁=r”₀₂=70,43 (mm).

      * Với cơ cấu phanh sau:

      ==248,25 (mm) =0,248 m.

      Như cơ cấu phanh trước ta có:

      r’₀=r”₀₁=r”₀₂= 71,35 (mm).

      Từ các thông số cơ bản của cơ cấu phanh đã tìm được. Ta có bảng sau:

Bảng 2.2. Thông số kết cấu cơ cấu phanh

Các thông số	Cơ cấu phanh trước		Cơ cấu phanh sau
	Guốc trước	Guốc sau	Guốc trước	Guốc sau
(độ)	5,820	5,820	1,370	1,370
(m)	0,24507	0,24507	0,24825	0,24825
r0­ (m)	0,277043	0,277043	0,07135	0,07135

2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên phanh bằng phương pháp họa đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh. Khi đã chọn và tính toán được các thông số kết cấu () chúng ta tính được và bán kính  nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực hướng tâm N là thành phần lực của lực tổng hợp (gồm có N và lực tiếp tuyến T:R=N+T).

      Cả hai cơ cấu phanh trước và phanh sau lực R tạo với lực N một góc  và được xác định bằng công thức như sau:

                             tg= 

                             =16,7⁰
      Như đã phân tích ở trên:

                             M’p = M’p₁ + M’p₂=(R’₁+R’₂).r’₀

                             M”p = M”p₁ + M”p₂=(R”₁+R’’₂).r’₀

      Đường kính vòng tròn cơ sở của cam ép là:

                             d’₀ = d’’₀ =12 (mm).

      Ta xác định các lực U; R; P bằng họa đồ lực.

2.3.1. Họa đồ cơ cấu phanh trước

      Như đã phân tích ở trên ta có:

                             M’p = (R’₁+R’₂).r’₀

      Do đó cơ cấu phanh sử dụng cam ép nên:

                             R’₁=R’₂==44895 (N).

      Và lực cam ép P’₁ và P’₂ khác nhau.

Ta vẽ họa đồ lực phanh bằng cách vẽ đa giác lực cơ cấu phanh ta thấy mỗi guốc phanh có 3 lực tác dụng.

      - Guốc trước: R’₁,P’₁,U’₁.

      - Guốc sau:  R’₂, P’₂, U’₂.

      Vì biết trước được R’­₁, R’₂ ta có tỉ lệ xích.

                              

      Đo các giá trị trên họa đồ ta được các lực sau:

      + Lực do cam tác dụng lên guốc phanh:

                             P’₁=12994,6 N.

                             P’₂=30454,7 N.

      Phản lực tại các chốt quay của guốc phanh:

                             U’₁=33089 N.

                             U’₂=16544 N.

2.3.2. Họa đồ phanh cơ cấu phanh sau

      Tương tự như trên ta có:

                             M”p=(R”₁+R”₂).r”₀

                             R”₁=R”₂= N.

      Tỷ lệ xích:

      Vẽ họa đồ lực ta được các giá trị cần tìm:

      + Lực do cam phanh tác dụng lên guốc phanh:

                             P”₁=12010 N; P”₂=30242 N

      + Phản lực tại các chốt quay của guốc phanh:

                             U”₁=33089 N; U”₂=16111 N

      Từ các thông số tìm được ta có bảng 2.3:

Bảng 2.3. Các giá trị lực tác dụng lên guốc phanh

Các thông số	Cơ cấu phanh trước		Cơ cấu phanh sau
	Guốc trước	Guốc sau	Guốc trước	Guốc sau
P(N)	12994,6	30454,7	12010	30242
U(N)	33089	16544	33089	16544
R(N)	44895	44895	43622,9	43622,9

Hình 2.1. Họa đồ lực phanh trước

 Hình 2.2. Họa đồ lực phanh sau

 Kết luận: Lực phanh P tác dụng lên guốc phanh đảm bảo yêu cầu tổng momen sinh ra ở guốc phanh trước và guốc phanh sau bằng momen tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.                 

 2.4. Phanh êm dịu và ổn định của ôtô khi phanh (hiện tượng tự xiết)

Phanh êm dịu và tính ổn định khi phanh phụ thuộc vào sự phân bố đều lực phanh ở bánh xe phải và trái khi các bánh xe không bị gài cứng, phụ thuộc vào sự ổn định của momen khi phanh Mp đối với cơ cấu phanh đã có, khi hệ số ma sát thay đổi trong giới hạn có thể của nó (thường = 0,28-0,3) và khả năng bị xiết của cơ cấu phanh. Nếu các momen ở các bánh xe phải và các bánh xe trái sai lệch so với momen phanh tính toán khoảng (10%-15%), khi hệ số  thay đổi thì sự ổn định của ôtô khi phanh (khi phanh không bị lệch hướng) vẫn đảm bảo bằng cách giữ tay lái. Trong quá trình phanh có thể xảy ra hiện tượng tự xiết, hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác dụng lực P của truyền động lên guốc phanh. Trong trường hợp như vậy, về mặt lý thuyết thì momen phanh và Mp sẽ tiến tới vô cùng. Điều này nguy hiểm đối với lái xe vì làm mất tính dẫn hướng và ổn định khi phanh.

      Đối với guốc phanh trước, hiện tượng tự xiết xảy ra khi:

      M’p₁ tiến tới vô cùng hay C()-=0

      Tức là:            .                                                                (2.6)

      Trong đó:

      C: Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt quay của má phanh.

      - Với má phanh trước của cơ cấu phanh ta có:

                             C=165 (mm) =0,165 (m)

                             =5,82⁰

      Thay số vào công thức (2.6) ta có:

                             =0,718 >[] = 0,3

      Như vậy ở guốc trước của cơ cấu phanh trước không xảy ra hiện tượng tự xiết

      - Với guốc trước của cơ cấu phanh sau ta có:

                             C=165 (mm) = 0,165 (m); =1,37⁰

      Thay số vào công thức (2.6) ta có:

=0,675 >[] = 0,3             

      Vậy ở guốc trước của cơ cấu phanh sau không xảy ra hiện tượng tự xiết.

      Ta dễ dàng nhận thấy khi xảy ra hiện tượng tự xiết, lực tổng hợp R₁ sẽ đi qua tâm quay O₁ của guốc phanh.

 

2.5. Kiểm nghiệm các kích thước má phanh

Kích thước của má phanh guốc chọn trên cơ sở đảm bảo ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của má phanh và chế độ làm việc

2.5.1. Công ma sát riêng L

      Xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ôtô chạy với vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh xe.

      L===3000-7000 (KN.m/m²).   (Theo [Tài liệu 1])          (2.7)

      Trong đó:

G: Trọng lượng        

      V₀: Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh và lấy:

      V₀=V_max=90 Km/h.

      g: Gia tốc trọng trường : g=10 m/s².

      : Diện tích toàn bộ của má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh:

      =

      Với:

      m: Số lượng má phanh m=8.

     : Góc ôm của má phanh thứ i tính theo radian.

      r_t­: Bán kính tang trống phanh.

      b_i: Chiều rộng má phanh thứ i.

      Từ đó ta có:

      .     (Theo [Tài liệu 1])                         (2.8)

      Với xe ZIL-130 ta có:

      b_t=0,08 m.

      b_s=0,1 m.

      Thay các giá trị tìm được vào (2.8) ta có: =0,306 (m²).

      Thay các giá trị tìm được vào (2.7) ta được:

      Công trượt là:

      L=3360 (KN.m/m²).

      Vậy L< [L]. Thoả mãn điều kiện.

2.5.2. Áp suất trên bề mặt má phanh

Đây cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá thời hạn làm việc của má phanh, theo công thức sau:

                               (Theo [Tài liệu 1])

     * Với cơ cấu phanh trước hai má bằng nhau nên:

                             q₁=    (Theo [Tài liệu 1])                                 (2.9)

      Trong đó:

      b₁: Chiều rộng má phanh cầu trước   b₁=0,08 m.

      M’p: Mômen sinh ra ở cầu trước     M’p=6324 Nm.

      : Góc ôm của má phanh trước       (radian).

       r_t: Bán kính tang trống:  r_t=0,21  m

      Thay số tìm được vào công thức (2.9) ta có:

                             q₁=1,37 Mpa <[q] nên thỏa mãn.

      * Với cơ cấu phanh sau:

      - Ở má trước cơ cấu phánh sau:

                             q’₂=    (Theo [Tài liệu 1])               (2.10)

      Trong đó:

      b₂: Chiều rộng má trước của cơ cấu phanh sau:

      b₂=0,1 m.

      r’’₀₁= 0,072 m.

      R”₁=56520 N.

      : Góc ôm của má phanh trước:  (radian).

      r_t­: Bán kính tang trống: r_t=0,21 m.

      Thay số tìm được vào công thức (2.10) ta có:

                             q’₂=1,4  Mpa<[q] nên thỏa mãn.

-        Ở má phanh sau của cơ cấu phanh sau:

                             q’’₂=   

      Thay số vào ta được:

                             q’’₂=0,37 MPa < [q] nên thỏa mãn.

      Như vậy áp suất trên các bề mặt ma sát đều nằm trong giới hạn cho phép.

      Ngoài các chỉ tiêu trên, thời hạn làm việc của má phanh còn được đánh giá bằng tỷ số:

                             p=       (Theo [Tài liệu 1])                                        (2.11)

      Trong đó:

      M: Khối lượng toàn bộ của ôtô M=9525 kg.

      : 0,3060  m²

      Thay số tìm được vào công thức (2.11) ta có:

                             p = 311277 N/m²  = 3,1127.10⁴  Pa.

                             p3,11.10⁴ Pa   [2,5.10⁴   3,5.10⁴] Pa.

      Vậy điều kiện này cũng được thỏa mãn.

2.5.3. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh, động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra ngoài môi trường không khí.

      Ta có phương trình cân bằng năng lượng:

      W_d1-W­_d2==m.                                  (2.12)

      Trong đó:

      m: Khối lượng của ôtô khi đầy tải:  m=9525 kg.

      V₁,V₂: Vận tốc của ôtô bắt đầu và sau khi phanh.

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

      m_t= 4.19 = 76 kg.

      C: Nhiệt dung riêng của các chi tiết bị nung nóng đối với thép và gang thì.

      C= 500 (J/kg độ).

      t⁰: Sự tăng nhiệt độ của trống phanh và không khí.

      F_t: Diện tích làm mát trống phanh.

      t: Thời gian phanh.

Trong công thức (2.12) số hạng thứ nhất là phần năng lượng làm nóng trống phanh, số hạng thứ hai là phần năng lượng truyền ra ngoài không khí.

Khi phanh ngặt trong thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua do đó ta có thể  xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh là:

                             t⁰=<15⁰      (Theo [Tài liệu 1])                   (2.13)

Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh ở vận tốc max V₁=30 km/h  V₁=8,3 m/s cho đến khi dừng hẳn V₂=0 không vượt quá 15⁰.

Thay số vào công thức (2.13) ta có:

                             t⁰=8,63 độ <15⁰

Vậy sự tăng nhiệt độ của các chi tiết nằm trong giới hạn cho phép.

 

2.6. Tính bền một số chi tiết

2.6.1. Tính bền trốnh phanh

Dựa vào trạng thái chịu lực của trống phanh trong qúa trình phanh ta thấy trống phanh làm việc gần giống như ống dầy chịu áp suất bên trong. Trong quá trình tính toán ta giả thiết rằng áp suất phân bố trên bề mặt trống phanh là không đổi, đồng thời ta đưa thêm vào hệ số an toàn là n =1,5 trong khi tính toán bền cho trống phanh.

Áp suất bên trong trống phanh tính bằng công thức (Theo [Tài liệu 2]):

                                        q =                                                         (2.14)

Trong đó:

M_p: Mômen phanh do guốc trước và guốc sau sinh ra.

Do áp suất sinh ra trên bề mặt trống phanh ở cơ cấu phanh trước lớn hơn ở cơ cấu phanh sau nên ta chỉ tính bền cho cơ cấu phanh trước.

Theo lý thuyết về ứng suất và biến dạng của ống dầy chứa áp suất bên trong có áp suất phát sinh trong ống khi chịu lực bên trong là:

                       s_n =                                                                 (2.15)

                       s_T =                                                                (2.16)

Trong đó:

                       s_n: Ứng suất phát sinh theo phương hướng tâm.

                       s_T: Ứng suất phát sinh theo phương tiếp tuyến.

                        a: Bán kính trong của trống phanh a = 210 mm 

                        b: Bán kính ngoài của trống phanh b = 228 mm

                        r^’: Khoảng cách từ tâm ống đến điểm cần tính

Qua hai công thức (2.15), (2.16) ta thấy:

 s_n: Luôn là ứng suất nén vì:  và < 0

Do vậy  s_n < 0

 s_t: Luôn là ứng suất kéo vì:  và > 0

Ta thấy rằng khi r = a thì  s_n đạt giá trị cực đại, ta có:

s_nmax == - q

s_nmax = 1,67 (MPa )

Để đảm bảo điều kiện an toàn khi làm việc ta lấy thêm hệ số an toàn là n=1,5 khi đó ta có:

d_nmax = 1,67.1,5 = 2,505 (MPa)

Trống phanh được làm bằng vật liệu thép G_r-18-36 có:

                      [s_n] = 38 (MPa);  [s_k] = 18 (MPa)

Vậy trống phanh được chế tạo đủ điều kiện làm việc.

2.6.2. Tính bền guốc phanh

Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng guốc phanh trước của cơ cấu phanh sau chịu lực lớn nhất vì vậy ta tiến hành tính toán bền cho guốc phanh trước của cơ cấu phanh sau.

1. Tìm toạ độ trọng tâm của mặt cắt ngang guốc phanh:

Hình 2.3. Mặt cắt ngang của guốc phanh

 Bán kính ngoài má guốc phanh:             R₁= 201 (mm).     

 Bán kính trong má guốc phanh:              R₂=190  (mm).

 Bán kính trong xương guốc phanh:         R₃ = 130(mm).

                      Chiều rộng guốc phanh:                          a = 100 (mm).

                      Chiều dầy má guốc phanh:                     b  = 11   (mm).

  Chiều cao xương guốc phanh:                d = 60   (mm).

Chiều dầy xương guốc phanh:                  c = 22   (mm).

a. Kích thước từ trục X-X đến trọng tâm G:

 Ta có công thức tính kích thước đến trọng tâm G:

                        Y_C1=,                                                                         (2.17)

  Với   F₁ diện tích phần trên chữ T

                       F₁ = a.b = 100.11 = 1100 (mm²).

  F₂ diện tích phần dưới chữ T:

                       F₂ = c.d = 22.60 = 1320 (mm²).

                      Y₂= Y_c1+Y_c2 =R₁^' - R₂^'

  Trong đó:   

                      R₁^'=

                R’₁:  Bán kính trọng tâm phần diện tích trên, tính đến tâm tang trống

                          R₂^'=

                R’₂:  Bán kính trọng tâm phần diện tích dưới, tính đến tâm tang trống.

                          

  Thay vào (2.17) ta được:

                          

                           Y_c2 = Y₂ - Y_c1 = 35,5 - 16,14=19,36  (mm).

b. Tính bán kính đường trung hoà:

                           R_th =

      Vậy khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm guốc phanh là:

                    R_G = R₂^'+ Y_C2=160 +19,36 =179,36(mm).

2. Kiểm tra bền guốc phanh:

Đối với guốc phanh để kiểm tra bền là rất phức tạp do vậy khi tính toán ở đây ta chỉ lấy các giá trị gần đúng.

Ta kiểm tra tại những tiết diện nguy hiểm nhất, muốn thế ta phải vẽ được biểu đồ nội lực. Ở trên bằng phương pháp hoạ đồ lực ta đã xác định được các lực P, U, R tác dụng lên guốc phanh trước của cơ cấu phanh sau:

                                 P = 19202 (N)

                                 U= 46377 (N)

                                 R= 63023 (N)

Đặt các giá trị lực này vào guốc phanh trước của cơ cấu phanh sau tại vị trí đặt lực R₁ ta cắt ra thành 2 nửa thay vào mặt phẳng cắt đó đặt các lực:

   Lực N_z1 hướng tâm, và Q_Y1, M_U1 ở nửa trên

   Lực N_z2 hướng tâm, và Q_Y2, M_U2 ở nửa dưới

Các lực này có phương giống nhau chiều ngược, trị số bằng nhau theo từng cặp.

a. Xét cân bằng cho đoạn trên của guốc phanh:

Guốc phanh được cắt thành hai nửa, nửa trên và nửa dưới tại điểm đặt của lực R. Xét cân bằng cho đoạn trên ta tính tổng các nội lực và tổng các ngoại lực chúng bằng nhau theo từng phương X,Y,Z của hệ trục toạ độ.

Ta đi xét sơ đồ dưới đây: