MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội

Lời nói đầu…………………………………………………………………….2

Đặt vấn đề………………………………………………………….…………..4

Chương 1: Lựa chọn phương án thiết kế………………...……...…………..6

1. Lựa chọn cơ cấu phanh……………………………………………………...6

2. Lựa chọn dẫn động phanh………..…………………………………………8

3. Sơ đồ bố trí hệ thống phanh thuỷ khí…….………………………………...11

Chương 2: Tính toán cơ cấu phanh và dẫn động phanh cơ bản……….....13

A. Tính toán cơ cấu phanh…………..………………………………………..14

B. Tính toán dẫn động phanh…………………………………………………29

Chương 3: Lựa chọn kết cấu và sơ đồ bố trí ABS…………………………33

1. Tầm quan trọng của hệ thống ABS.………………………………………..33

2. Các phương án lựa chon sơ đồ…………………………...………………...36

3. Cơ sở lựa chọn sơ đồ……………………………………………………….40

4. Phân tích sơ đồ thiết kế…………………………………………………….43

Chương 4: Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế……………….45

1. Nguyên lý hoạ động của một mạch điều khiển ABS……….……………...45

2. Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiêt kế…………...……………….46

3. Các bộ phận chức năng của hệ thống ABS………..……………………….51

Chương 5: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của kết cấu chọn………..……61

1. Van phân dòng và bảo vệ hai ngả…………..……………………………...61

2. Van phân dòng và bảo vệ bốn ngả……………………..…………………..62

3. Van phân phối……………………………………………………………..65

4. Xy lanh khí nén thuỷ lực………………….………………………..……...68

5. Cơ cấu phanh………………………………………………………………70

Chương 6: Quy trình công nghệ gia công chi tiết……………………...….72

Kết luận……………………………………………………………………...79

Tài liệu tham khảo………………………………..…………………………80

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay không nằm ngoài xu thế của các quốc gia trên thế giới Việt Nam cũng đang hội nhập mạnh mẽ với mục đích phát triển kinh tế với bằng chứng cụ thể là việc ra nhập WTO năm vừa qua. Và thực tế trong vài năm trở lại đây kinh tế Việt Nam đã có nhừng bước nhẩy vọt với GDP hàng năm tăng từ 7-8%. Với tốc độ phát triển như vậy nhu cầu vận chuyển hàng hoá, đi lại của con người là rất lớn. Chính vì vậy mà giao thông vận tải rất được chính phủ quan tâm phát triển với nhiều tuyến đường cao tốc được mở ra, như vậy có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải. Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô. Tuy kinh tế có phát triển nhưng thu nhập của người dân vẫn còn thấp, cộng với sự chưa đáp ứng được của ngành giao thông so với nhu cầu đi lại rất lớn của con người do đó mà việc đi lại bằng xe tư nhân vẫn ít so với dân số của nước ta, vì vậy mà hiện nay chúng ta chủ yếu đi lại bằng xe công cộng đặc biệt là xe buýt chạy đường dài liên tỉnh.

Bên cạnh những mặt tích cực to lớn của ô tô đối với đời sống con người thì còn tồn tại những vấn đề đáng lo ngại mà ô tô gây ra như ô nhiễm môi trường và đặc biệt là tai nạn giao thông gây thiệt hại tài sản cũng như tính mạng con người. Theo thống kê thì trong tai nạn giao thông đường bộ có 10 - 15% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kĩ thuật. Trong nguyên nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc về kĩ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên được thống kê như sau: Phanh chân 52,2 ữ 74,4 %

Phanh tay 4,9 ữ 16,1 %

Lái 4,9 ữ 19,2 %

Ánh sáng 2,3 ữ 8,7 %

Bánh xe 2,5 ữ 10 %

Các hư hỏng khác 2 ữ 18,2 %

Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kĩ thuật gây nên. Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.

Với ô tô buýt lớn vận tải đường dài thì hệ thống phanh cần được đặc biệt quan tâm bởi lí do thứ nhất là tính chất vận chuyển con người cần có độ an toàn cao để có thể đảm bảo cho hành khách, thứ hai là do xe có tải trọng lớn (quán tính lớn) nên rất khó điều khiển đặc biệt khi chạy đường dài người lái xe dễ mệt mỏi dẫn đến phản xạ kém làm mất an toàn cho người đi đường cũng như hành khách trên xe. Vì vậy khi thiết kế hệ thống phanh cho xe loại này cần quan tâm đến tính ổn định của hệ thống phanh.

Trên cơ sở đó em đã được giao đề tài:

“ Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô buýt tiêu chuẩn 38-44 chỗ ngồi, chạy đường dài có ABS”

Nhận thức được tầm quan trọng của hệ thống phanh đặc biệt đối với xe buýt chở khách đường dài, với nhiệm vụ được giao em đã tiến hành thực hiện các nội dung sau: Lựa chọn và tính toán cơ cấu phanh, dẫn động phanh từ đó lựa chọn ra sơ đồ có bố trí ABS cần thiết kế. Phân tích sự làm việc của hệ thống ABS và cuối cùng là thiết kế quy trình công nghệ gia công cho một chi tiết.

Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em cùng với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Tuy nhiên với kiến thức và kinh nghiêm còn hạn chế nên đồ án còn nhiều thiếu sót, em mong được các thày chỉ bảo thêm.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo và các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình!

ĐẶT VẤN ĐỀ:

Ô tô nói chung là phương tiện giao thông vận tải đường bộ có khả năng vận tải hàng hoá, hành khách phục vụ mục đích phát triển kinh tế xã hội, quân sự. Hiện nay ô tô rất đa dạng về chủng loại cũng như kết cấu.

Ô tô buýt là phương tiện vận tải có động cơ được dùng với mục đích chuyên chở hành khách, và hành lý của họ, số lượng chỗ nhiều hơn 9. Tuỳ vào mục đích sử dụng mà ô tô buýt được chia làm ô tô buýt loại nhỏ, ô tô buýt tiêu chuẩn, ô tô buýt hai tầng, hai thân.

Theo yêu cầu thiết kế loại ô tô buýt tiêu chuẩn là ô tô dùng để vận tải hành khách trong thành phố với khoảng cách vận chuyển ngắn ( chiều cao sàn xe thấp ) hay liên tỉnh, đường dài, du lịch chuyên dụng ( chiều cao sàn xe cao ). Phần lớn ô tô buýt loại này bố trí động cơ nằm phía sau, có kích thước chiều dài từ 9-12(m). Xe có 38-44 chỗ ngồi là xe loại vừa có chiều dài< 12m, khối lượng toàn bộ<17,5 tấn. Tuỳ thuộc chức năng, tính chất vận tải hành khách mà người ta bố trí từ 1 đến 3 cửa lên xuống với mức độ rộng hẹp khác nhau và bố trí ghế ngồi cũng khác nhau.

Với chức năng vận chuyển đường dài nên người ta bố trí ghế ngồi cho hành khách mà không bố trí không gian đứng như xe vận chuyển trong thành phố. Và bố trí 2 cửa lên xuống nhỏ.

Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô, với công dụng chính như: Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khi đang chuyển động, hay có thể giữ cho xe đứng yên trên đường dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có sự có mặt của người lái xe.

Ngày nay hầu hết hệ thống phanh trên ô tô đã được bố trí hệ thống ABS.

Hệ thống ABS được sử dụng với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trong mọi trường hợp chuyển động, cụ thể bao gồm: Rút ngắn quãng đường phanh và đảm bảo nâng cao tính ổn định chuyển động của ô tô khi phanh.

Hệ thống ABS được gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “ Anti-Lock Brake System” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh.

Do đặc điểm của xe thiết kế là xe buýt chở khách nên đòi hỏi tính an toàn rất cao vì vậy hệ thống phanh kể cả phanh chân và phanh tay phải được thiết kế hoàn thiện nhằm thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau để đảm bảo an toàn cao cho hành khách và đồng thời đảm bảo giá thành sản phẩm hợp lý:

- Đảm bảo hiệu quả phanh cao: Điều khiển theo ý muốn khi phanh chậm dần hay có quãng đường phanh ngắn nhất, gia tốc chậm dần của ô tô cao khi phanh ngặt.

- Quá trình phanh phải êm dịu, sự thay đổi gia tốc phanh phải đều đặn nhằm đáp ứng tính điều khiển, tính ổn định của ô tô trong mọi trạng thái hoạt động.

- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng

- Hiệu quả phanh ít thay đổi kể cả khi phanh liên tục nhiều lần.

- Có độ tin cậy cao ngay cả khi có một phần trong hệ thống bị hư hỏng thì hệ thống vẫn có khả năng dừng ô tô.

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao.

- Đảm bảo việc phân bố mômen trên các bánh xe phải theo quan hệ để tận dụng trọng lượng bám khi phanh ở những cường độ khác nhau.

Với xe yêu cầu thiết kế do dẫn động bằng khí nén nên đòi hỏi phải lựa chọn phương án hợp lí nhằm khắc phục phần nào nhược điểm chậm tác dụng của hệ thống phanh. Và nâng cao tính ổn định của ô tô khi phanh để có thể nâng cao tính an toàn cho hành khách.

CHƯƠNG I

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh dùng cho ô tô buýt tiêu chuẩn: 38-44 chỗ ngồi là lựa chọn cơ cấu phanh, dẫn động phanh, và từ đó chọn sơ đồ bố trí.

Vì vậy ta phải phân tích kết cấu, nguyên lý cũng như ưu điểm, nhược điểm của các cơ cấu phanh, dẫn động phanh để từ đó làm cơ sở chọn lựa phương án hợp lý.

1.LỰA CHỌN CƠ CẤU PHANH

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mômen phanh cần thiết nhằm chuyển động năng của ô tô thành các dạng năng lượng khác( thường chuyển thành nhiệt) trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe ôtô.

Cơ cấu phanh trên ôtô buýt chủ yếu có hai dạng: dạng tang trống và dạng đĩa.

Do đặc điểm của xe thiết kế là xe khá lớn với tải trọng toàn bộ là 13,08 tấn và yêu cầu về độ an toàn cao do đó lựa chọn cơ cấu phanh phải thoả mãn những yêu cầu cụ sau: Đảm bảo khả năng tạo ra mômen phanh cao và ổn định trong các điều kiện làm việc như phanh gấp, phanh trên dốc dài, đồng thời có lực điều khiển vào cơ cấu phanh nhỏ.

Đối với cơ cấu phanh dạng đĩa có những nhược điểm là: khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả. kích thước của má phanh bị hạn chế, nên cần có áp suất dầu rất lớn để tạo đủ lực phanh khi đó má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt lớn hơn. Lực phanh do phanh dạng đĩa tạo nên nhỏ do không có khả năng tự xiết, nên cần có áp suất dầu rất cao để đảm bảo đủ lực dừng xe cần thiết. Vì vậy đường kính pittông trong xi lanh bánh xe phải lớn, đồng thời lực tác dụng của người lái lên bàn đạp cũng phải lớn. Những nhược điểm này đã không đáp ứng được các yêu cầu cho cơ cấu phanh lựa chọn mà ta đã nêu.

Với cơ cấu phanh dạng tang trống do có những ưu điểm là mômen phanh sinh ra lớn, ổn định, lực điều khiển tác dụng vào cơ cấu phanh nhỏ. Vì vậy ta lựa chọn cơ cấu phanh dạng tang trống làm cơ cấu phanh thiết kế.

Trong cơ cấu phanh dạng tang trống có các loại khác nhau như: cơ cấu đối xứng qua trục, cơ cấu đối xứng qua tâm, cơ cấu loại bơi, cơ cấu loại tự cường hoá

Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh (mômen phanh) khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh như nhau. So với loại cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục các cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cường hoá có ưu điểm là hiệu quả phanh khi ôtô chuyển động tiến tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm đi tùy theo kết cấu nhưng không làm ảnh hưởng nhiều vì khi ôtô chạy lùi thường có tốc độ thấp nên yêu cầu mômen phanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng so với cơ cấu phanh loại đối xứng qua trục là kết cấu khá phức tạp, giá thành đắt, khó chăm sóc bảo dưỡng.

Ở trường hợp này, khi thiết kế cho xe buýt ta có thể bố trí kích thước cơ cấu phanh lớn, đáp ứng chỉ tiêu về thiết kế đơn giản, dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa và tính kinh tế hợp lý ta chọn cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục cả ở cầu trước và cầu sau của ôtô.

Hình 1.1: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục mở guốc phanh

bằng 1 xy lanh thuỷ lực

1. Guốc phanh. 4. chốt 7. Lò xo

2. Đệm chắn bụi 5. xy lanh 8. trống phanh

3. piston 6. phớt chắn dầu 9. Lò xo hồi vị 10. Má phanh

2.LỰA CHỌN DẪN ĐỘNG PHANH

2.1.Dẫn động phanh kiểu cơ khí

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưng không tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái, thường chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).

2.2.Dẫn động phanh kiểu thủy lực

Dẫn động phanh thuỷ lực là sử dụng truyền động thuỷ tĩnh nối liền từ cơ cấu điều khiển tới xy lanh bánh xe, thực hiện điều khiển các bộ phận tạo ma sát trong cơ cấu phanh.

Hệ thống phanh thủy lực thường gặp trên ô tô tải nhỏ( khối lượng toàn bộ không quá 8 tấn).

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các ưu điểm:

– Thời gian chậm tác dụng ngắn.

– Tạo được lực ép tại các cơ cấu phanh đồng đều và đồng thời, làm tăng tính ổn định của ô tô khi phanh.

– Kết cấu gọn nhẹ.

– Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ôtô khác nhau khi chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.

Nhược điểm:

– Tỷ số truyền của dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh, vì vậy cần có lực điều khiển và hành trình bàn đạp phanh lớn hoặc phải dùng trợ lực.

– Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.

2.3.Dẫn động phanh kiểu khí nén

Dẫn động phanh khi nén sử dụng truyền động khí nén nối liền từ cơ cấu điều khiển tới bầu phanh bánh xe thực hiện điều khiển các bộ phận tạo ma sát trong cơ cấu phanh.

Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là lực tác dụng lên bàn đạp rất bé. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện.

Dễ dàng bố trí tự động điều khiển.

Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén là số lượng các cụm khá nhiều, kích thước lớn và giá thành cao, độ nhậy kém, nghĩa là thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng khá lớn do không khí bị nén khi chịu lực.

2.4.Dẫn động phanh kiểu kết hợp khí nén – thủy lực

Dẫn động phanh kiểu này có 2 dạng:

+ Dẫn động thuỷ lực trợ lực bằng khí nén: Việc kết hợp này vẫn giữ được các ưu điểm của kiểu dẫn động thuỷ lực ngoài ra dã tạo được ưu điểm là giúp người lái điều khiển nhẹ nhàng hơn tuy nhiên nếu cần mômen phanh lớn thì ưu điểm này cũng không đáng kể do đó không khắc phục được nhiều nhược điểm của hệ thống phanh thuỷ lực khi sử dụng cho ô tô có trọng tải lớn.

+ Dẫn động thuỷ lực điều khiển bằng khí nén:

Hệ thống phanh dạng này thường gặp trên ô tô tải, ô tô buýt loại vừa ( khối lượng toàn bộ từ 6 tấn trở lên ).

Hệ thống phanh loại này dùng chất lỏng điều khiển cơ cấu phanh thông qua xylanh bánh xe như hệ thống phanh thuỷ lực, việc tạo áp lực cho chất lỏng nhờ hệ thống cung cấp khí nén qua van phân phối và xy lanh khí nén.

Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực điều khiển bằng khí nén phối hợp cả ưu điểm và khắc phục nhược điểm của phanh khí và phanh dầu cụ thể là:

+ Tạo được mômen phanh lớn mà phanh dầu không tạo được do lực điều khiển ở đây là áp suất lớn của khí nén.

+ Do đã cắt ngắn được hành trình của khí nén nên kết cấu đỡ cồng kềnh hơn hệ thống khí nén đơn thuần mà vẫn phát huy được ưu điểm của nó như việc điều khiển nhẹ nhàng.

+ Độ nhạy cao do tận dụng được ưu điểm của hệ thống phanh thuỷ lực.

Đặc biệt quan trọng là hệ thống cho phép dùng chung nhiều cụm của hệ thống phanh khí nén theo tiêu chuẩn đồng hoá của nhà sản xuất và đáp ứng dễ dàng các điều kiện phanh theo điều kiện quốc tế.

Phanh thủy khí có những nhược điểm ở phần truyền động thủy lực là: ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kĩ thuật phức tạp như khi kiểm tra mức dầu và thoát không khí khỏi truyền động…

2.5.Kết luận

Từ các phân tích trên ta thấy dẫn động phanh kiểu thuỷ lực điều khiển khí nén là có nhiều ưu điểm nhất, đáp ứng được các yêu cầu về mômen phanh, lực điều khiển và độ nhậy khi dùng trên ôtô buýt 38-44 chỗ ngồi đảm bảo chỉ tiêu an toàn ngày càng cao trong lưu thông đường bộ hiện nay.

3.SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỦA HỆ THỐNG PHANH THỦY KHÍ

Ta chọn sơ đồ cơ sở bố trí như hình 1.2:

Nguyên lý hoạt động:

Máy nén khí 1 được dẫn động bởi động cơ, khí nén được điều chỉnh áp suất bởi bộ điều chỉnh 2 và được sấy khô bởi bộ sấy 3 trước khi vào bình chứa khí 4. Khi phanh người lái tác động lên bàn đạp phanh van phân phối 7 mở cung cấp khí nén tới các xy lanh khí nén thuỷ lực 6 có van xả khí nhanh 5. các van điều khiển thuỷ lực chuyển áp suất khí nén thành áp suất dầu phanh đến các xy lanh 8 của các cơ cấu phanh cầu trước và sau. Tại các xy lanh bánh xe áp suất dầu tạo lực ép đẩy piston áp guốc phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh.

Hình 1.2: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén

a. Nguồn cung cấp bình chứa khí dự trữ 1. Máy nén khí

b. Cụm điều khiển 2. Bộ điều chỉnh áp suất

c. Xy lanh khí nén thuỷ lực có van điều 3. Bộ sấy khô khí nén

khiển xả khí nhanh 4. Bình chứa khí nén

d. Cơ cấu chấp hành 5. Van xả khí nhanh

e. Các đường dẫn khí 6. Xy lanh khí nén thuỷ lực

f. Các đường dẫn dầu 7. Van điều khiển khí nén

8. Xy lanh công tác 9. Bánh xe

CHƯƠNG II

TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH

VÀ DẪN ĐỘNG PHANH CƠ BẢN

Tham khảo các số liệu ban đầu theo ô tô buýt tiêu chuẩn DEAWOO BUS loại BH115E.

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
Chiều dài cơ sở (mm)	6100
Trọng lượng không tải( Go) ( N)	105500
Trọng lượng tổng cộng cho phép (G) (N)	130800
Vận tốc lớn nhất (Vmax) (km/h)	114
Thể tích công tác của các xy lanh cho Một động cơ (dm)	11,051
Công suất lớn nhất/ ở số vòng quay (Ne/ne) (kW/vòng/phút)	230/2220
Mômen xoắn lớn nhất/ ở số vòng quay (Me/ne) (Nm/vòng/phút)	81,5/1400
Khả năng vượt dốc lớn nhất
Bán kính quay vòng nhỏ nhất R(m)	10,2
Kích thước bao ngoài ( mm) DxRxC: dài x rộng x cao	11550x2490x3225
Chiều rộng cơ sở( ở cầu trước/ ở cầu sau B( F/R) (mm)	2380/1970
Số lượng người: SL ( người)	39+1
Typ động cơ	DE12(DE12ti)
Typ ô tô	BH115E
Lốp trước	10.00-20-16PR
Lốp sau	10.00-20-16PR
Tải trọng phân bố lên cầu trước Đầy tải (G1) N	51700
Tải trọng phân bố lên cầu sau Đầy tải (G2) N	79100

A- TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH

I-Xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết, trong quá trình trượt mômen phanh không tăng được nữa mà thậm chí còn có xu hướng giảm. Vì vậy người ta thường tính toán mômen phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng được tối đa khả năng bám của bánh xe

Mô men phanh cần thiết 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 ở cầu trước là:

Ở cầu sau là:

Với: Lần lượt là trọng lượng tĩnh trên cầu trước và cầu sau khi đầy tải.( N )

= 51700 N = 79100 N ;

ö – hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi thiết kế lấy ö = 0,75;

r_bx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Với cỡ lốp xe cả bánh trước và bánh sau: 10.00-20-16PR

Ta có: - Chiều rộng lốp xe: B = 10 inches

- Đường kính vành bánh xe: d1 = 20 inches

Þ Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:

r_bx= l . (H+d¤2).25,4 (mm),

(l = 0,945 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)

H: chiều cao của lốp xe

- Chọn Lốp loại có H/B = 1 H = 10 inches

Vậy: r_bx = 0,945( 10 + 20/2 )25,4 = 480,1 mm = 0,480 (m).

m₁là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh:

m₂là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh:

Theo kinh nghiệm đối với xe buýt tính toán ta chọn:

m₁= 1,28; m₂= 1 ;

Như vậy:

Mômen phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh ở mỗi bánh xe trước là:

Mômen phanh sinh ra ở một cơ cấu phanh ở mỗi bánh xe sau là:

II-Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ

1-Xác định góc (ä) và bán kính (r) và các thông số hình học của cơ cấu phanh:

Góc ä (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):

Với: â₁- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;

â₀- góc ôm của tấm ma sát;

â₂ = â₁ + â₀.

Bán kính ñ của lực tổng hợp:

Với: r_t – bán kính của tang trống tham khảo xe tương tự r_t = 200 mm

a-Đối với cơ cấu phanh cầu trước

-Má trước:

Tham khảo ta chọn

-Má sau:

Ta chọn

b-Đối với cơ cấu phanh cầu sau

-Má trước:

Ta chọn

-Má sau:

Ta chọn

2-Xác định góc ö ở các cơ cấu phanh:

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (â₁, â₂, â₀, r₁) chúng ta tính được góc ä và bán kính ñ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N(lực N hướng vào tâm 0).

Lực R là lực tổng hợp của N, và T.

Góc ö được xác định như sau: .

Với ́ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường ́ = 0,35. Như thế là chúng ta đá xác định được góc ö≈ 19^º20’,nghĩa là xác định được hướng của R. Góc ö má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát như nhau.

Ta cũng có góc ở bánh trước và bánh sau bằng nhau.

3-Xác định bán kính r₀ :

Bán kính r₀ được xác định theo công thức:

Đối với cơ cấu phanh cầu trước:

Đối với má trước:

Đối với má sau:

Đối với cơ cấu phanh sau:

Đối với má trước:

Đối với má sau:

4-Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai pít tông dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

P = P = P

Thông số	Cơ cấu phanh trước		Cơ cấu phanh sau
Thông số	Má trước	Má sau	Má trước	Má sau
a⁰	15	15	15	15
b₁	21	29	20	25
b₂	139	135	140	135
b₀	118	106	120	110
a (mm)	161	161	161	161
c (mm)	151	151	151	151
d⁰	6⁰	11⁰	5⁰50’	10⁰45’
r (mm)	232,44	214,29	233,37	233,82
r₀ (mm)	72,48	66,82	72,77	69,83

Cơ cấu phanh cầu trước

Hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu trước.

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R₁’ và R₁’’ và tính tỷ lệ:

Kết hợp ta có hệ phương trình:

Giải hệ phương trình ta được:

Trên họa đồ ta đo được giá trị của R₁’ = 247,95mm vậy ta có tỷ lệ xích:

Từ họa đồ lực phanh ta đo được:

P = 57,2 (mm) ; U₁’= 197,8 (mm) ; U₁’’= 35 (mm).

Ta tính được các lực còn lại:

P = 57,2.0,5 = 28,6(kN);

U₁’= 197,8.0,5 =98,9(kN);

U₁’’= 35.0,5 =17,5(kN);

Cơ cấu phanh cầu sau

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R₂’ và R₂” và tính tỷ lệ:

Hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu sau.

Kết hợp ta có hệ phươngtrình:

Giải hệ phương trình ta được:

Trên họa đồ ta đo được giá trị của R₂’ = 237,68 vậy ta có tỷ lệ xích:

Từ họa đồ lực phanh ta đo được:

P = 57,2 (mm) ; U₂’= 189 (mm) ; U₂”= 32,6 (mm).

Ta tính được các lực còn lại:

P = 57,2.0,61 = 34,9(kN);

U₂’= 189.0,61 = 115,3(kN);

U₂”= 32,6.0,61 = 19,9(kN);

III-Kiểm tra hiện tượng tự xiết

1-Đối với guốc trước của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và M_p có dạng:

Biểu thức trên cho thấy, nếu: thì .

Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vô cùng lớn, đây chính là hiện tượng tự xiết. Vậy điều kiện để xảy ra hiện tượng tự xiết là:

Với: c – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 151 (mm);

– Như ở trên ta lấy = 0,35

Với cơ cấu phanh cầu trước

Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh cầu trước.

Với cơ cấu phanh cầu sau

Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh cầu sau.

2-Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có

Từ họa đồ ta có thể thấy trong mọi trường hợp vì vậy:

> 0

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

IV-Xác định các kích thước má phanh

Đối với phanh guốc, kích thước má phanh được xác định dựa trên các điều kiện: Công ma sát riêng; áp suất lên bề mặt má phanh; Tỷ số p; Chế độ làm việc của cơ cấu phanh.

Kích thước của má phanh phải được lựa chọn sao cho thoả mãn tất cả các điều kiện trên:

1- Xác định kích thước má phanh cầu trước:

Ta chọn tỷ số p là điều kiện cơ sở để thiết kế má phanh:

Tỷ số p là tỷ số giữa khối lượng phân bố lên cầu trước khi đầy tải M và tổng diện tích các má phanh của cầu trước

Ta có: :

Ta có:

Chọn p = 3,0.10 kg/m

Vậy:

Từ đó ta có cơ sở chọn chiều rộng các má phanh ta có:

Với: m – số lượng má phanh, m = 4;

â_oi – góc ôm của má phanh thứ i ( rad);

r_t – bán kính trống phanh, r_t = 200 (mm).

b_i– chiều rộng má phanh thứ i,

2- Xác định kích thước má phanh cầu sau:

Ta chọn tỷ số p là điều kiện cơ sở để thiết kế má phanh:

Tỷ số p là tỷ số giữa khối lượng phân bố lên cầu sau khi đầy tải M và tổng diện tích các má phanh của cầu sau

Ta có: :

Ta có:

Chọn p = 3,0.10 kg/m

Vậy:

Từ đó ta có cơ sở chọn chiều rộng các má phanh ta có:

Với: m – số lượng má phanh, m = 4;

â_oi – góc ôm của má phanh thứ i ( rad);

r_t – bán kính trống phanh, r_t = 200 (mm).

b_i– chiều rộng má phanh thứ i,

3-Áp suất trên bề mặt má phanh

Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu:

Ta chỉ tính cho các má trước của cơ cấu phanh do chịu áp suất lớn hơn má sau:

+ Cơ cấu phanh sau:

Như vậy cơ cấu phanh cầu sau hoàn toàn thoả mãn.

+ Cơ cấu phanh trước:

Như vậy cơ cấu phanh cầu trước hoàn toàn thoả mãn.

4-Công ma sát riêng

Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V₀ cho tới khi dừng hẳn (V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thanh công ma sát L tại các cơ cấu phanh:

Với: G = 51700 N là trọng lượng cầu trước khi đầy tải;

G = 79100 N là trọng lượng cầu sau khi đầy tải

V₀= 60 (km/h) = 16,67(m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.

Công ma sát riêng được tính theo công thức:

+ Cầu trước:

Vậy thỏa mãn điều kiện: .

+ Cầu sau:

Vậy thỏa mãn điều kiện: .

V-Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thanh nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra môi trường không khí, phương trình cân bằng năng lượng là :

Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, nên lượng nhiệt toả ra ngoài không khí rất nhỏ. Do đó ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh như sau:

Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với V₁= 30 km/h, V₂ = 0 km/h, không quá 15⁰.

- Độ gia tăng nhiệt độ.

G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải: G = 13080 N .

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

C – Nhiệt dung riêng của trống phanh làm bằng gang, thép.

C = 500 J/kg.độ = 500 Nm/kg.độ

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

m_t= 70 kg.

Như vậy nhiệt độ sinh ra ở trống phanh là đạt yêu cầu.

VI- Tính bền tang trống

+ Đây là bài toán tính ống dày.

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.

+ Trình tự như sau:

- Tính áp suất q tác dụng lên trống phanh

- Tính ứng suất hướng tâm và ứng suất hướng kính

- Kiểm tra bền

a). Tính áp suất q tác dụng lên trống phanh

Áp suất trong trống phanh tính theo công thức sau:

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

M_p1 = 11912 Nm M_p2 = 14237 Nm

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh. = 0,35.

b – Chiều rộng má phanh, b=180mm b=125mm

r_t - Bán kính trống phanh, r_t= 200 (mm).

- Góc ôm của tấm ma sát,

Cơ cấu phanh trước:

Cơ cấu phanh sau:

Cơ cấu phanh trước:

Cơ cấu phanh sau:

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

ứng suất hướng tâm tính theo công thức kinh nghiệm sau:

ứng suất tiếp tuyến tính theo công thức kinh nghiệm sau:

Với: a’ – Bán kính trong của trống, a’ = 200 (mm).

b’ – Bán kính ngoài của trống, b’ = 210 (mm).

r –Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính, khi r = a’ thì và đạt giá trị cực đại.

Do áp suất tác dụng lên trống phanh cơ cấu phanh trước lớn phanh sau nên ta chỉ tính cho phanh trước:

Ta có ứng suất tương đương bằng:

Để đảm bảo an toàn ta lấy thêm hệ số an toàn n = 1,5:

Trống phanh được làm bằng gang CX18-36 có [_k] = 18000 (N/cm²).

So sánh thấy _td< [_k]

*Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền.

VII-Tính bền chốt guốc phanh

- Má phanh quay quanh trục lệch tâm.

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

a).Thân chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng

Điều kiện bền của chốt phanh làm việc theo hai mặt là, công thức kinh nghiệm:

Với: Vật liệu chọn là thép 30.

d - Đường kính của chốt chọn d = 3,2 (cm).

U- Lực tác dụng lên chốt đã xác định ở phần trên.

Do lực U tác dụng chốt của guốc trước cơ cấu phanh sau là lớn nhất nên ta chỉ kiểm bền cho guốc đó.

U₁= 115300 N

n – Số chốt phanh chịu lực, n = 2

Thay số ta có:

b).Tính chốt phanh theo dập

Điều kiện bền khi dập, công thức kinh nghiệm:

d - Đường kính của chốt, d = 3,2 (cm).

U₁- Lực tác dụng lên chốt đã xác định ở phần trên.

U₁= 115300 N

l – Chiều dài của tấm truyền sức ép vào thân chốt, l = 50 mm.

Thay các giá trị vào ta có:

*Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền.

B-THIẾT KẾ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH

1- Tính đường kính xy lanh công tác

Đường kính xi lanh công tác của bánh trước d và bánh sau d được tính trên cơ sở lực P đã được xác định khi xây dựng họa đồ lực phanh:

Với: P – lực ép của xi lanh phanh lên guốc phanh.

Ta có:

p_i - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn p_i= 20 (MPa);

2-Tính đường kính xy lanh thuỷ khí

Kích thước của xi lanh chính, bầu khí và lực khí thể cần thiết đặt lên màng có thể được xác định trên cơ sở chọn trước một trong hai thông số.

Xét điều kiện cân bằng tại xi lanh chính ta có:

Với: D_d – đường kính xi lanh chính dẫn động thủy lực;

D_k – đường kính xi lanh chính dẫn động khí;

p_i – áp suất dầu tác dụng lên pistông, p_i = 20 (MPa);

p_ki – áp suất khí thể đặt lên màng, p_ki=0,7(MPa).

Như vậy nếu ta chọn trước đường kính bầu khí D_k = 14 (cm) ta sẽ tính được đường kính xilanh dầu:

3-Hành trình làm việc của piston thuỷ lực

Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh ở các cơ cấu phanh trước (x₁) và sau (x₂) được xác định như sau:

Ở đây: ä₀- khe hở trung bình giữa má và tang trống ä₀=0,25(mm);

ô - độ mòn đường kính cho phép của má phanh,

[ô] =1(mm);

a – khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P,a = 161 (mm);

c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má

phanh, c = 151 (mm).

Nếu coi chất lỏng là không nén được và các đường ống là tuyệt đối cứng, thì toàn bộ thể tích chất lỏng bị đẩy ra khỏi xy lanh thuỷ khí sẽ được đưa vào các xy lanh công tác và tạo nên dịch chuyển của các piston của các xy lanh này.

Ta có: + Cầu trước:

Ở đây: S₁- khoảng dịch chuyển của pistông thuỷ lực trong xi lanh thuỷ khí;

x1 – khoảng dịch chuyển của pistông trong các xi lanh công tác ở bánh xe cầu trước, x = 5,2 (mm);

d – đường kính của các xi lanh công tác ở bánh xe cầu trước,

d = 42 (mm);

D_d - đường kính của xi lanh lực, D_d = 26 (mm);

Tuy nhiên thực tế do chất lỏng bị nén và các đường ống bị dãn nở dưới áp suất, nên hành trình piston tăng lên một chút. Ta nhân thêm một hệ số:

ç_b - hệ số bổ sung, ç_b = 1,05.

= 57 (mm).

+ Cầu sau:

Ở đây: S₂- khoảng dịch chuyển của pistông thuỷ lực trong xi lanh thuỷ khí;

x2 – khoảng dịch chuyển của pistông trong các xi lanh công tác ở bánh xe cầu sau, x2 = 5,2 (mm);

d2 – đường kính của các xi lanh công tác ở bánh xe cầu sau,

d = 47 (mm);

D_d - đường kính của xi lanh lực, D_d = 26 (mm);

Nhân thêm hệ số:

ç_b - hệ số bổ sung, ç_b = 1,05.

CHƯƠNG III

LỰA CHỌN KẾT CẤU VÀ SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ABS

1) TẦM QUAN TRỌNG CỦA HỆ THỐNG ABS

Chức năng của hệ thống phanh là để giảm tốc độ hay dừng hẳn xe bằng cách sử dụng hai loại lực cản. Loại thứ nhất là sử dụng lực cản giữa má phanh và trống phanh và loại thứ hai là lực cản giữa lốp và mặt đường.

Chúng ta biết rằng lực cản giữa lốp và mặt đường chính là lực bám sinh ra ở bánh xe khi phanh được xác định theo công thức:

Trong đó: hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.

Trọng lượng bám.

Chất lượng phanh được đảm bảo ( hiệu quả phanh cao, ô tô ổn định khi phanh ) nếu mối liên hệ giữa lực cản trong cơ cấu phanh và lực cản giữa lốp với mặt đường thoả mãn điều kiện:

Lực cản trong cơ cấu phanh< lực cản giữa lốp và mặt đường

Như vậy khi phanh nếu bánh xe bị bó cứng có nghĩa là hệ số trượt giữa bánh xe với mặt đường là 100%, khi hệ số trượt là 100% thì hệ số bám dọc giảm xuống rất thấp, và hệ số bám ngang cũng giảm xuống thấp. Điều đó có nghĩa không những hiệu quả phanh giảm ( không dừng được xe) mà tính ổn định của ô tô khi phanh cũng giảm, có nghĩa là ô tô có thể lệch hướng chuyển động hoặc quay ngang. Điều đó được thể hiện qua các đồ thị dưới đây:

Qua các đồ thị chúng ta thấy khi hệ số trượt nằm trong khoảng 10%-30% thì sẽ cho hệ số bám dọc và hệ số bám ngang đều lớn.

Mục đích của bộ chống hãm cứng bánh xe là duy trì hệ số trượt giữa bánh xe với mặt đường khi phanh trong mọi điều kiện nằm trong khoảng 10%-30% để đảm bảo hệ số bám dọc và hệ số bám ngang đều cao nhằm tận dụng trọng lượng bám. Do đó đảm bảo được hiệu quả phanh và tính ổn định khi phanh cao.

Để thấy rõ hiệu quả của hệ thống phanh có trang bị ABS chúng ta xem xét kết quả thí nghiệm sau (sách lý thuyết ôtô và máy kéo trang 295).

Loại đường

Tốc độ bắt đầu phanh

v (m/s)

Quãng đường phanh S_p (m)

Lợi về hiệu quả phanh %

Có trang bị ABS

Không trang bị ABS

Đường bê tôngkhô

Đường bê tông ướt

13.88

10.6

18.7

13.1

23.7

19.1

21.1

Đường bê tôngkhô

Đường bê tông ướt

27.77

41.1

62.5

50.0

100.0

17.8

37.5

Kết quả thì nghiệm ôtô du lịch có trang bị hệ thống ABS

(trong trường hợp mỗi bánh xe đều có cảm biến và bộ van điều khiển riêng rẽ)

Từ kết quả thí nghiệm trên ta nhận thấy đường trơn và tốc độ xe càng lớn thì hiệu quả phanh của hệ thống có trang bị ABS lớn hơn nhiều so với hệ thống phanh không trang bị ABS.

Hệ thống ABS làm tăng tính ổn định và tính dẫn hướng của ôtô khi phanh. Ở giá trị độ trượt của bánh xe so với mặt đường khoảng 10 –30 % thì giá trị độ bám dọc xấp xỉ giá trị max còn độ bám ngang cũng đạt giá trị khá cao. Do đó vừa đảm bảo hiệu quả phanh tốt và vừa đảm bảo tính ổn định dẫn hướng khi phanh. Ta có thể thấy qua hình mô phỏng sau:

Chính vì nhưng ưu điểm đó mà việc bố trí thiết bị ABS cho hệ thống phanh là rất cần thiết, thực tế ngày nay một phần đáng kể ô tô đã mà hệ thống phanh đã có ABS.

Đặc biệt với xe buýt 38-44 chỗ ngồi chạy đường dài là xe khá lớn thì ngoài yêu cầu mức độ an toàn cao để đảm bảo cho hành khách còn do đặc điểm kết cấu xe với khoảng cách hai trục lớn nên mômen làm quay xe khi có bánh xe bị trượt lết là lớn làm mất an toàn chuyển động của xe khi phanh. Vì vậy việc bố trí hệ thống ABS cho xe càng chở nên quan trọng là thành phần không thể thiếu của hệ thống phanh.

2) CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN SƠ ĐỒ THIẾT KẾ

Hệ thống phanh ABS dùng cho ô tô buýt có đặc trưng riêng về cấu trúc. Đối với xe sử dụng hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén, thiết bị ABS sử dụng các van điều chỉnh áp suất khí nén, kết cấu của hệ thống phanh ABS như vậy cho phép tối ưu khả năng đồng hoá các cụm theo các môđun có sẵn.

Điều kiện sử dụng của ô tô buýt có vận tốc tối đa không lớn như trên ô tô con, do vậy kết cấu của thiết bị ABS không quá phức tạp giúp cho giá thành của hệ thống hợp lý trên thị trường.

Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu sử dụng và đặc điểm của mỗi xe mà hệ thống ABS có mức độ phức tạp và cách bố trí khác nhau.

Với xe yêu cầu cụ thể là xe buýt 38-44 chỗ ngồi thì có nhiều phương án để lựa chọn sơ đồ thiết kế cho xe yêu cầu, dưới đây là 4 phương án tiêu biểu nhất để lựa chọn mà có thể đáp ứng được các yêu cầu đã nêu của hệ thống phanh:

-Phương án 1: 3S/2K

Hình 2.5: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS.

Loại 3 cảm biến 2 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí 4: Đèn báo ABS

5: Bình chứa khí nén 6: Van phanh 2 dòng

7: Xy lanh khí nén thủy lực 8: ECU ABS

9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả.

Đây là phương án sử dụng ba cảm biến và hai kênh điều khiển, hai cảm biến đặt ở các bánh xe cầu trước một cảm biến đặt ở trên cầu xe sau. Một kênh điều khiển hai bánh truớc, và một kênh điều khiển hai bánh sau, với phương án bố trí này có nhưng ưu điểm và nhược điểm sau:

ưu điểm: Kết cấu khá đơn giản, bớt được một cảm biến và hai kênh điều khiển từ đó làm giảm giá thành kinh tế.

Nhược điểm: Việc sử dụng 3 cảm biến sẽ làm giảm tính chính xác của việc đo độ trượt bánh xe cộng với việc sủ dụng một kênh điều khiển cho hai bánh sẽ giảm hiệu quả của hệ thống ABS do không tận dụng được lực bám đường của từng bánh riêng rẽ.

- Phương án 2: 3S/3K

Hình 2.6: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS

Loại 3 cảm biến 3 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí. 4: Đèn báo ABS

5: Bình chứa khí nén 6: Van phanh 2 dòng

7: Xy lanh khí nén thủy lực 8: ECU ABS

9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả. 10: Van xả khí nhanh

Phương án này sử dụng 3 cảm biến và bố trí như phương án trên, và sử dụng 3 kênh điều khiển 2 kênh điều khiển cho từng bánh xe riêng rẽ cầu trước và một kênh điều khiển cho hai bánh xe cầu sau, trong hệ thống còn sử dụng van xả khí nhanh(10).

ưu điểm : So với phương án 1 thì đây là phương án hoàn thiện hơn do việc sử dụng thêm một kênh điều khiển sẽ làm tăng hiệu quả của hệ thống phanh. Việc sử dụng van xả khí nhanh(10) làm cho khí nén trong xy lanh tổng hợp xả ra ngoài nhanh hơn khi nhả phanh.

Nhược điểm: Cũng như phương án 1 việc sử 3 cảm biến tuy giảm được giá thành kinh tế nhưng rất nhỏ so với giá trị cả xe mà làm giảm tính chính xác của việc xác định độ trượt của từng bánh xe. Tuy sử dụng 3 kênh điều khiển nhưng với việc bố trí hai kênh điều khiển cho cầu trước là không hợp lí

-Phương án 3: 4S/4K

Phương án này sử dụng 4 cảm biến và 4 kênh điều khiển, mỗi một cảm biến đặt cho một bánh xe riêng rẽ và được điều khiển bởi một kênh riêng biệt.

Đây là phương án tối ưu nhất cho một hệ thống phanh của xe yêu cầu với việc sử dụng 4 cảm biến làm cho việc đo độ trượt lết của từng bánh xe đạt độ chính xác cao và mỗi bánh xe được điều khiển bằng một kênh sẽ làm tăng hiệu quả phanh do tận dụng được khả năng bám đường của từng bánh xe. Ngoài ra với việc sử dụng van điều khiển áp suất với van tự động điều chỉnh sẽ tạo nên những ưu điểm sau: Loại này cho phép dòng cấp khí nén tới xy lanh thuỷ khí thường trực tại van còn dòng khí qua van phân phối chỉ đóng vai trò là tín hiệu điều khiển thực hiện mở van trên các van điện từ do đó nó có khả năng giảm tác động trễ của hệ thống, và đảm bảo điều khiển nhẹ nhàng.

Hình 2.7: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS

Loại 4 cảm biến 4 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí nén 4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén

6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực

8: ECU ABS 9,11: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả, 4 ngả

Tuy nhiên với việc bố trí như vậy sẽ làm tăng tính phức tạp của hệ thống và tăng giá thành kinh tế của xe.

- Phương án 4: 4S/3K

So với phương án 3 phương án này bớt đi một kênh điều khiển chỉ sử dụng một kênh điều khiển cầu trước và vẫn sử dụng 4 cảm biến bố trí như trên và sử dụng van điều khiển áp suất khí nén của ABS dạng môđun điều chỉnh với van tự động điều khiển.

Với phương án này tuy không tối ưu bằng phương án 3 nhưng cũng đảm bảo được hiệu quả của hệ thống phanh đồng thời giảm được hiệu quả kinh tế cũng như tính phức tạp trong điều khiển và bố trí của hệ thống.

Hình 2.8: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS.

Loại 4 cảm biến 3 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí nén

4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén

6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực

8: ECU ABS 9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả.

P: Từ máy nén khí đến 11. Van phân dòng và bảo vên 4 ngả

3- CƠ SỞ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ

Với yêu cầu thực tế của xe thiết kế là xe buýt 40 chỗ ngồi là xe khá lớn

( có kích thước: DxRxC = 11550x2490x3225 mm) thì với bốn cảm biến bố trí ở các bánh xe và hai kênh điều khiển cầu sau còn cầu trước hai bánh xe được điều khiển bằng một kênh, đây là sơ đồ bố trí tối ưu hơn cả. Để hiểu rõ hơn ta đi phân tích một số vấn đề như sau:

Xe thiết kế là xe khá lớn nên quán tính chuyển động của ô tô là rất lớn do đó khi phanh phải ưu tiên tính ổn định tức là đảm bảo khả năng an toàn chuyển động khi phanh cao. Đối với xe buýt cầu sau chủ động, động cơ đặt sau nên trọng cho cầu sau lớn hơn cầu trước và khi phanh trọng lượng phân bố lại trên cầu sau giảm không đáng kể và tải trọng tăng lên ở cầu trước cũng không quá lớn do đó để ưu tiên điều khiển hướng chuyển động của ô tô khi phanh ở cầu trước không cần thiết được điều khiển độc lập, đồng thời để đảm bảo hiệu quả phanh do tải trọng cầu sau giảm không đáng kể nên có thể tận dụng trọng lượng bám trên cầu sau để tiêu hao động năng của ô tô. Như vậy đối với xe buýt khá lớn như xe thiết kế việc bố trí hai kênh điều khiển cầu sau, một kênh điều khiển cầu trước vừa đảm bảo về quãng đường phanh và khả năng ổn định hướng khi phanh.

Khả năng ổn định hướng khi phanh còn được thể hiện ở việc giảm được sự quay thân xe cụ thể như sau:

Sự quay thân xe khi phanh gây nên lệch hướng chuyển động của ô tô và làm khó khăn cho việc kiểm soát quỹ đạo chuyển động của ô tô bằng vành lái.

+ Xét sự quay thân xe trên cầu trước ( hình 5.1):

Hình 2.9: Sự quay thân xe do sai lệch hệ số bám trên cùng một cầu

Hình 2.9 mô tả hiện tượng này với cầu trước điều khiển độc lập. Mômen gây quay thân xe M_z được xác định theo biểu thức:

M_z= (P_p1-P_p2) B

P_p1 và P_p1 là lực phanh sinh ra ở các bánh xe trái và phải.

B: Chiều rộng của hai vết lốp.

Sự tác động của M_z đối với ô tô còn chịu ảnh hưởng của mômen quán tính khối lượng của ô tô đối với trục quay đứng J_z.

M_z Tạo nên sự quay thân xe với giá trị gia tốc góc theo mối quan hệ :

M_z = J_z.

Hay là:

Như vậy sự quay thân xe còn chịu ảnh hưởng của toàn bộ ô tô (thông qua J_z ) và chiều rộng của ô tô B.

Trong trường hợp xe thiết kế cầu trước được điều khiển chung bởi một kênh nên có P_p1=P_p2

Hay M_z = 0 Tức là không có khả năng quay thân xe.

+ Xét sự quay thân xe trên cầu sau:

Với lập luận như trên do xe thiết kế có tỷ lệ J_z/B nên thân xe quay chậm mặt khác do có lực phanh ở hai bánh trước như nhau tạo thuận lợi điều khiển vô lăng dễ dàng cho người lái khắc phục sự quay thân xe.

KẾT LUẬN:

Do xe thiết kế là xe buýt chở khách nên đòi hỏi về hệ thống phanh là rất khắt khe đặc biệt là tính ổn định cho nên với hai phương án 1 và 2 sẽ khó có thể đáp ứng được những yêu cầu của hệ thống.

Với tính chất chạy đường dài nên yêu cầu về phanh không đòi hỏi cao như xe chạy trong thành phố, vì xe không phải phanh gấp, liên tục.

Như vậy để vừa đảm bảo yêu cầu, tính hoàn thiện của hệ thống cũng như giá thành kinh tế thì với phương án 4 là phương án hợp lí hơn cả.

Ta lựa chọn sơ đồ như hình 2.8 làm sơ đồ thiết kế hệ thống phanh cho xe yêu cầu.

* Nguyên lý làm việc của hệ thống:

- Khi chưa phanh:

Khí nén từ máy nén khí qua P đến bộ chia dòng và bảo vệ bốn ngả (11) vào các bình chứa khí. Khí nén từ bình chứa khí qua các van chia dòng và bảo vệ hai ngả (9) phân thành các dòng khác nhau. Hai dòng luôn thường trực trước van phân phối khí (6), ba dòng khác thường trực trước cửa van điều khiển áp suất khí nén của ABS (3). các van (6) và (3) đóng không cho khí nén đi qua đến xy lanh thuỷ khí (7) do đó không tạo áp lực tới xy lanh bánh xe, bánh xe quay trơn.

- Khi phanh:

Người lái tác động lên bàn đạp mở thông dòng khí nén qua van (6) đến van (3) tạo tín hiệu mở van cho dòng khí đã thường trực sẵn ở đó đi tới xy lanh (7) tạo áp lực dầu tới xy lanh bánh xe tiến hành phanh.

Trong quá trình này các cảm biến (1) sẽ đo tốc độ quay của bánh xe rồi chuyển tính hiệu về ECU (8), ECU sẽ phân tích chế độ làm việc của bánh xe ( độ trượt ) theo chương trình lập sẵn rồi phát tín hiệu điều khiển van (3) giảm, giữ hay tăng áp để tránh bó cứng bánh xe.

- Khi nhả phanh:

Người lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp khi đó ngắt dòng khí từ bình chứa đi qua van phân phối đồng thời xả khí phía trước ra ngoài làm mất áp suất ở van (3) nên van này đóng lại không cho khí nén đi qua, và xả khí đã cung cấp cho xy lanh thuỷ khí làm mất áp lực dầu, guốc phanh nhả ra và xe lăn trơn.

4- PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ THIẾT KẾ

Với sơ đồ hệ thống phanh đã lựa chọn thiết kế cho xe buýt 40 chỗ ngồi là hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS. Hệ thống ABS được bố trí ở phần dẫn động khí nén được sử dụng bốn cảm biến ở các bánh xe, ba kênh điều khiển hai kênh điều khiển cầu sau và một kênh điều khiển cầu trước. Sơ đồ hình 2.8 là sơ đồ thiết kế dùng cho phanh chân. Cơ cấu phanh tay được bố trí ở phía sau hộp số và được dẫn động, điều khiển độc lập với hệ thống phanh chân.

Hệ thống phanh thiết kế có tính độc lập rất cao được thể hiện rõ trên sơ đồ hình 2.8 cụ thể như sau:

Khí nén từ máy nén khí được đi qua van chia dòng và bảo vệ bốn ngả đến các bình chứa như vậy các bình chứa khí được bảo vệ độc lập khi có bình nào đó bị sụt áp. Từ hai bình chứa riêng biệt khí nén được chia làm hai dòng độc lập một điều khiển cầu trước, một điều khiển cầu sau các dòng khí đóng vai trò sinh ra mômen phanh cũng được dẫn độc lập với nhau. Như vậy đảm bảo vẫn có thể phanh được một cầu nếu có một dòng bị hỏng. Đối với cầu trước dòng khí nén điều khiển, cũng như dòng khí nén sinh mômen phanh được sử dụng chung điều khiển hai banh xe trước, trong khi đó cầu sau hai bánh xe được dùng chung dòng khí nén điều khiển nhưng hai dòng khí tạo mômen phanh là độc lập điều đó cũng góp phần tạo nên tính an toàn cho hệ thống đảm bảo làm việc.

Việc sử dụng hệ thống ABS cho hệ thống phanh thiết kế đã tạo ra nhiều ưu điểm mà ta đã trình bày ở trên, có thể tóm tắt như sau:

Hệ thống ABS được sử dụng để duy trì khả năng không bó cứng bánh xe trong các trạng thái phanh ngặt với các mục đích:

- Giữ ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh trên đường vòng, hay trên đường có trạng thái khác nhau. Với ô tô không bố trí ABS các bánh xe có thể bị bó cứng và gây xoay thân xe. Với ô tô bố trí ABS khi phanh ô tô sẽ chuyển động ổn định đến khi nào dừng lại, kể cả khi hoạt động trên đường cong, hoặc trên nền đường có trạng thái khác nhau.

- Duy trì khả năng điều khiển ô tô bằng vành lái.

- Tạo điều kiện rút ngắn quãng đường phanh khi sử dụng ở đường tốt vận tốc cao.

CHƯƠNG IV

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA

HỆ THỐNG ABS THIẾT KẾ

1-NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT MẠCH ĐIỀU KHIỂN

ABS

Như phần trên ta đã trình bầy vai trò quan trọng của thiết bị ABS đối với hệ thống phanh đó là kiểm soát chặt chẽ sự phanh của bánh xe trong giới hạn trượt tối ưu.

Khi phanh, bánh xe đang quay bị phanh chậm dần tới mức vượt quá giới hạn quy định, cần thiết nhả phanh để tạo nên sự lăn nhất định. Thiết bị điện tử tham gia hỗ trợ điều này trong khi bàn đạp phanh vẫn ấn xuống. Nếu bánh xe tiếp tục quay trở lại hệ thống phanh lại cần tăng lực phanh đảm bảo phanh xe. Cứ như vậy hệ thống điện tử hỗ trợ hệ thống phanh duy trì chế độ lăn có trượt của bánh xe, trong lúc vị trí bàn đạp phanh không thay đổi

Sơ đồ đơn giản một mạch điều khiển phanh ABS trên ôtô được thể hiện trên hình sau:

Hệ thống hoạt động như sau: Khi lái xe tác động lên bàn đạp mở van khí nén xy lanh 4, chất khí từ bình khí được dồn tới xi lanh thuỷ khí qua van điều khiển 3 chuyển thành áp lực dầu tới xi lanh công tác tại bánh xe thực hiện quá trình phanh. Cảm biến 1 có nhiệm vụ đo vận tốc góc của bánh xe và gửi tín hiệu này tới bộ xử lý trung tâm (ECU) 5. Khi vận tốc góc gần bằng 0, nghĩa là bánh xe sắp bị trượt lết, ECU sẽ phát lệnh cho van điều áp giảm áp suất tại xi lanh công tác, nhờ đó mômen phanh tại bánh xe giảm xuống và vận tốc góc bánh xe tăng lên. Khi vận tốc góc đạt tới một giá trị xác định ECU lại ra lệnh cho van điều áp tiếp tục tăng áp suất tại xi lanh công tác. Cứ như vậy quá trình được lặp lại và bánh xe luôn được phanh ở mức độ tối đa mà không bị trượt lết.

Trong kết cấu thực tế kết cấu có thể là tổ hợp của nhiều mạch điều khiển cho từng bánh xe hoặc từng trục.

2- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG ABS THIẾT KẾ

2.1- Sơ đồ hệ thống phanh ABS thiết kế

Hình4.2: sơ đồ hệ thống phanh ABS thiết kế

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí nén loại môđun điều chỉnh với van tự động điều khiển.

4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén

6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực

8: ECU ABS 9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả.

10: Van phân dòng và bảo vệ 4 ngả 11: Bộ lọc nước và sấy khô khí nén

12: Bộ điều áp 13: Máy nén khí

14: Van điều khiển đóng mở cửa 15: Van phanh bằng động cơ

f. Đường dẫn dầu g. Đường dẫn khí h. Đường điện.

2.2- Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống ABS

Cảm biến tốc độ ở mỗi bánh xe sẽ truyền thông tin về tốc độ góc của bánh xe tương ứng về hộp điều khiển phanh ABS (ECU ABS), ECU căn cứ vào thông tin được truyền từ các cảm biến bánh xe sẽ xác định được tình trạng của các bánh xe bằng một trương trình đã được lập trình và cài đặt trong hộp ABS ECU.Khi ABS ECU nhận thấy cần phải can thiệp (bánh xe đang có hiện tượng bị trượt lết ) thì ABS ECU sẽ đưa ra tín hiệu để điều khiển bộ chấp hành là các van điện đóng, mở hoặc chế độ giữ để điều chỉnh áp suất khí tối ưu đến mỗi xi lanh tổng hợp từ đó chuyển thành áp suất dầu tới xy lanh bánh xe để đảm bảo hệ số trượt tốt nhất tanh bó cứng nhằm hiệu quả phanh là tốt nhất.

Ta có sơ đồ khối của hệ thống ABS

Hình 4.3: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ABS

Các chế độ làm việc:

- Chế độ giảm áp:

ECU chuyển tín hiệu đặt van điện ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốc của bánh xe, vì vậy giảm áp suất dầu trong xy lanh của mỗi xi lanh phanh bánh xe. Sau khi áp suất giảm, ECU chuyển van điện sang chế độ "giữ " để theo dõi về sự thay đổi về tốc độ của bánh xe. Nếu ECU thấy rằng áp suất dầu cần giảm hơn nữa nó sẽ lại giảm áp suất dầu.

- Chế độ giữ và tăng áp:

Khi áp suất dầu bên trong xilanh bánh xe giảm (Sau chế độ giảm áp). Nó cho phép bánh xe gần bị bó cứng lại tăng tốc độ. Tuy nhiên, nếu áp suất dầu giảm lực phanh tác dụng bánh xe sẽ giảm nhiều. Để tránh hiện tượng này ECU liên tục đặt van điện ở các chế độ "Tăng áp " và chế độ "Giữ", khi bánh xe gần bị bó cứng phục hồi tốc độ.

- Chế độ giảm áp:

Khi áp suất dầu trong xi lanh bánh xe tăng từ từ bởi ECU (Sau chế độ giữ và tăng áp) bánh xe có xu hướng lại bị bó cứng. Vì vậy, ECU lại chuyển các van điện đến chế độ "Giảm áp " để giảm áp suất dầu bên trong xi lanh bánh xe.

Chu kỳ của các giai đoạn diễn ra rất nhanh, có thể lên đến 5 đến 15 lần trong một giây.

2.3- Kiểm soát độ trượt bánh xe

Trong quá trình điều chỉnh áp suất phanh, hệ thống ABS cần thiết tạo ra vùng làm việc của bánh xe bị phanh trong khoảng độ trượt l₀ tối ưu, giá trị này phụ thuộc vào từng trạng thái nền đường trên nền đường tốt có hệ số bám cao

l₀= (10% ¸ 30%). Các hệ thống ABS ngày nay sử dụng cảm biến đo vận tốc bánh xe theo thời gian và xác lập các mối quan hệ sau đây:

- Vận tốc tức thời của từng bánh xe.

- Gia tốc góc của bánh xe.

- Độ trượt bánh xe.

Mô tả quá trình kiểm soát độ trượt theo gia tốc trình bày trên hình 5.2.

Trên ô tô khi sử dụng bốn cảm biết tốc độ như đã lựa chọn, hệ thống còn xác định được vận tốc dài của ô tô.

Phương pháp quản lý độ trượt của bánh xe trên cơ sở các tín hiệu tiếp nhận từ cảm biến vận tốc bánh xe được giải thích như sau:

Vận tốc chuyển động của ô tô v_xe được hình thành trên cơ sở vận tốc quay của các bánh xe bị phanh v_k. Các bánh xe liên kết đàn hồi với nền và trên khung vỏ ô tô do vậy:

v_xe> v_k

hay v_k = v_xe.(1-l)

Hình 4.4: Diễn biến quá trình kiểm soát độ trượt theo gia tốc bánh xe

Việc xác định được giá trị gia tốc giới hạn (-a) được xuất phát từ giá trị vận tốc giới hạn của bánh xe là v(l₁), với l₁ nằm trong vùng độ trượt tối ưu. Nếu giá trị tuyệt đối l₁ càng lớn (bánh xe bị phanh bó cứng nhiều), giá trị vận tốc giới hạn v(l₁) càng nhỏ và ngược lại. Giá trị giới hạn –a dùng để điều khiển chế độ tăng áp sang chế độ giữ áp hay giảm áp.

Tại giá trị vận tốc bánh xe, thực hiện chế độ điều chỉnh, tốc độ bán xe được ghi nhân là tốc độ đại diện v_dd và dùng để kiểm soát giá trị vận tốc giới hạn theo độ trượt v(l₁). quá trình thay đổi bám sát quá trình biến đổi vận tốc ô tô, cho tới khi giá trị v_k=v_dd, v_dd lại lấy theo v_k. Điều này cho phép giá trị v(l₁) không thay đổi nhiều và đảm bảo độ trượt nằm sát vùng tối ưu l₀.

Khi nhả phanh, bánh xe đạt được gia tốc dương, giá trị giới hạn +a thường thấp hơn giá trị tuyệt đối của –a, nhằm hạn chế sự tăng tốc góc lớn. Giá trị giới hạn +a dùng để điều khiển chuyển chế độ giữ áp hay giảm áp sang chế độ tăng áp.

2.4- Phương pháp điều khiển hệ thống

Trong các chương trình thiết lập của ECU ABS các môđun điều khiển áp suất có liên quan trong hệ thống với nhau. Tuỳ thuộc vào loại cảm biến, thiết lập chương trình điều khiển có thể phân chia ra một số nguyên tắc điều khiển khác ngau như sau:

- Điều khiển mức thấp “ SL”.

- Điều khiển mức cao “ SH”.

- Điều khiển độc lập “ IR”.

- Điều khiển độc lập cải biên “ IRM”.

Đối với hệ thống phanh thiết kế 4 cảm biến 3 kênh điều khiển phương pháp điều khiển hệ thống là dạng hỗn hợp “SL/IR” cụ thể như sau:

+ Cầu trước: Bố trí 2 cảm biến và một van điều khiển áp suất khí nén điều khiển chung cho cả 2 bánh xe trước. Khi xe chuyển động trên đường có hệ số bám không đồng nhất, ECU ABS sẽ gửi tín hiệu đến van điều áp điều chỉnh áp suất khí nén cho cả 2 bánh xe theo tín hiệu của bên bánh xe có hệ số bám thấp ( độ trượt lớn ) tức là thực hiện nguyên tắc “SL”

Thời điểm điều khiển áp suất cho 2 bánh xe cầu trước sẽ được tiến hành theo tín hiệu ở bánh xe nào có độ trượt tới giới hạn trước. Tương tự như trên, khi quay vòng tín hiệu lựa chọn theo bánh xe được giảm tải.

Nguyên tắc “SL” trên cầu trước cho phép sinh ra lực phanh ở hai bánh xe là như nhau tạo điều kiện dễ dàng điều khiển lái và hạn chế sự quay thân xe đảm bảo khả năng ổn định chuyển động khi phanh.

+ Cầu sau: Sử dụng 2 cảm biến và 2 kênh điều khiển, điều khiển độc lập cho từng bánh xe “IR”. Mỗi van điều khiển áp suất khí nén sẽ điều khiển riêng rẽ cho một bánh xe tuỳ theo độ trượt đo được từ cảm biến của bánh xe đó.

Như đã trình bày ở trên do xe có trọng lượng phân bố trên cầu sau là lớn nên với phương án điều khiển như vậy cho phép nâng cao hiệu quả phanh do tận dụng tốt khả năng bám của từng bánh.

3- CÁC BỘ PHẬN CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG ABS

3.1- Cảm biến tốc độ

Trên xe sử dụng 4 cảm biến tốc độ: 2 cho cầu trước, 2 cho cầu sau. Cảm biến đo tốc độ được hình thành theo nguyên tắc làm việc của máy phát tốc xoay chiều với sơ đồ nguyên lý, cấu tạo và phương pháp bố trí như sau:

- Nhiệm vụ: Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ cơ bản là biến chuyển động quay của bánh xe tương ứng thành tín hiệu điện áp xoay chiều có tần số tỉ lệ thuận với tốc độ quay của bánh xe.

- Cấu tạo: Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam

châm vĩnh cửu để từ hoá cuộn dây, cuộn dây dùng để phát dòng điện soay chiều và một lõi từ. Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng như số lượng cảm biến thay đổi theo kiểu xe

Hoạt động: Vành ngoài của rô to có các răng cách đều nhau nên khi rô to quay sẽ làm thay đổi khe hở không khí thay đổi theo vị trí của răng rô to tương đối so với cuộn dây nhận tín hiệu làm cho mật độ từ thông qua cuộn dây thay đổi, mật độ từ thông thay đổi này sinh ra điện áp soay chiều trong cuộn dây. Điện áp soay chiều này có tần số tỉ lệ thuận với tốc độ quay của rô to có nghĩa tỉ lệ thuận với tố độ quay của bánh xe và như vây tín hiệu điện áp Ac này báo cho ABS ECU biết tốc độ của bánh xe.

3.2- Bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS

Bộ điều khiển trung tâm ( hình 4.7 và 4.8 ) bao gồm : Bộ tiếp nhận và chuyển đổi tín hiệu vào, bộ vi xử lý làm việc theo các chương trình định sẵn, các bộ nhớ và bộ truyền tín hiệu ra, các đầu nối.

+ Các bộ nhớ ( MEMORY)

Các thông tin đưa vào được nhớ theo địa chỉ trong các bộ nhớ cố định (ROM)

Bộ nhớ trực tiếp ( RAM) và bộ nhớ lưa trữ ( KAM).

+ Bộ vi xử lý:

Bộ vi xử lý còn gọi là bộ điều khiển trung tâm, cấu trúc của nó gồm các mạch tính toán, mạch xử lý tín hiệu. Cũng giống như bộ nhớ nó có dạng chíp điện tử, nối với mạch bằng chân rết trên giá máy.

Quá trình sử lý tính toán số liệu được thực hiện như sau:

Khi bật khoá điện bộ điều khiển trung tâm thực hiện kiểm tra toàn bộ hệ thống và sau đó ở trạng thái chờ làm việc. Các tín hiệu vào cung cấp từ các cảm biến chứa vào RAM, KAM. Bộ vi sử lý lấy chương trình từ ROM, tính toán sử lý các số liệu theo chương trình định sẵn và lập tức cho ra tín hiệu điều khiển thích hợp.

Số liệu liên tục đưa vào và sử lý, bộ tạo xung duy trì nhịp điều khiển.

Các tín hiệu sai lệch so với mức chuẩn ( như mất tín hiệu, quá ngưỡng điện áp , mất nhịp…) được bộ nhớ RAM lưu trữ lại và chuyển thành tín hiệu báo lỗi ( sự cố hư hỏng) và thể hiện trong phần báo lỗi

( tự chuẩn đoán ).

Trước lúc tắt khoá điện toàn bộ số liệu được giữ lại trong các bộ nhớ ( kể cả các số liệu lỗi ). Khi chuẩn đoán bằng các giao diện và đã sửa chữa xong hư hỏng, cần thiết tiến hành xoá số liệu lỗi nhằm tránh báo lỗi cho các giai đoạn sử dụng sau này.

3.3- Van điều khiển áp suất khí nén ( Bộ phận chấp hành )

* Nhiệm vụ:

Van điều khiển áp suất khí nén là cơ cấu thừa hành của hệ thống ABS, nó có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ ECU ABS gửi đến để đóng mở các van điện từ nhằm điều khiển áp suất khí nén từ van phân phối đến van thuỷ khí. áp suất này có thể tăng, giảm hoặc giữ không đổi dẫn tới lực phanh tăng giảm hoặc không đổi. Đây là hệ thống điều khiển có mạch phản hồi thực hiện điều chỉnh theo mạch điều khiển kín, giúp cho bánh xe luôn nằm trong trạng thái phanh với độ trược tối ưu trước giới hạn trượt lết.

* Vị trí bố trí cụm van trên xe:

Với sơ đồ đã chọn loại 4 cảm biến 3 kênh điều khiển, kết hợp với cấu trúc khung xe ta có thể bố trí như hình sau:

Hình 4.10: Vị trí bố trí van điều khiển áp suất khí nén.

* Kết cấu:

Thể hiện trên hình 4.11.

* Nguyên lí các trạng thái làm việc của van:

Nguyên lí làm việc trình bày trên các hình vẽ dưới đây. Tuỳ thuộc vào độ trượt của bánh xe mà cảm biến đo được sẽ gửi về ECU ABS tiếp nhận và chuyển đổi tín hiệu vào bộ vi sử lý làm việc phân tích tính toán theo một chương trình đã lập sẵn, từ đó đưa các tín hiệu ra ( dạng digital ) đến cơ cấu thừa hành thông qua các cụm van điện từ điều khiển các van tự động đóng mở các dòng khí nén. Mục đích giữ cho bánh xe luôn quay ở giới hạn độ trượt tối ưu.

Như vậy trong quá trình phanh van điều khiển áp suất khí nén sẽ làm việc ở 3 trạng thái đó là: Tăng áp, giữ áp và giảm áp. Cụ thể được trình bày dưới đây:

Hình 4.11: Cấu tạo van điều khiển áp suất khí nén của ABS

1: Cuộn dây 2: Van trụ Z: khí đến từ van phân phối

3: Lò xo hồi vị van 4: ống lót P: Khí đến từ bình chứa

5: Piston trượt 6: Lò xo hồi vị piston trượt R: Đường xả khí

7: Van hai trạng thái 8: Lò xo hồi vị van 2 trạng thái

9: Đé đỡ 10: Tấm lọc khí B: Khí đến xy lanh tổng hợp

1- Trạng thái phanh ( Quá trình tăng áp ): ( Hình 4.12)

Trạng thái này được thực hiện khi người lái bắt đầu đạp bàn đạp phanh để thực hiện phanh xe, và trong quá trình phanh xe độ trượt của bánh xe nhỏ hơn giới hạn cho phép.

Lúc này van A, B đều mở tín hiệu điều khiển từ ECU ABS là ON đối với cả 2 van.

Quá trình phanh là quá trình người lái tác động vào bàn đạp phanh, khi đó van phân phối mở dòng khí nén từ bình chứa đến cửa (5). Vì cả van A và van B đều mở nên khí nén đi vào khoang trên của piston (4) do van B mở đã đóng kín đường thông khí qua ống (10) nên khí nén trong khoang này tạo áp lực đẩy piston (4) đi xuống đóng kín cửa thông khí ra khí quyển. áp lực tiếp tục tăng lên đẩy piston (4) đi tiếp xuống tì vào van (12) thắng lực lò xo (3) đẩy van (12) tách khỏi đế van mở thông dòng khí từ bình chứa đang nằm thường trực ở cửa P đi vào cửa B tới xy lanh khí nén thuỷ lực thực hiện quá trình phanh xe.

Như vậy bánh xe đang được phanh do sự tăng áp suất khí nén dẫn đến tăng mômen phanh nên tốc độ quay bánh xe giảm dần.

Hình 4.12: Trạng thái phanh khi nhỏ hơn giới hạn trượt

1: Van phân phối 2 dòng 2: Cửa khí nén thường trực P 3: Lò xo hồi vị van 12 4: Piston van 5: Cửa van đến từ van phân phối 6: Cuộn dây A

7: Van A 8: Van B 9: Cuộn dây B 10: ống thoát khi phần trên piston 4 11: ống thoat khí 12: Van 2 trạng thái 13: Xy lanh khí nén thuỷ lực 14: Cửa thoát khí R

2- Trạng thái giữ phanh ( Quá trình giữ áp ): ( Hình 4.13)

Trong quá trình phanh nếu bàn đạp phanh duy trì ở mức độ thích hợp với khả năng bám mặt đường, và chất lượng đường ổn định, bánh xe không bị trượt lớn hơn giới hạn độ trượt cho phép. Giới hạn độ trượt có thể nằm trong vùng không cần điều chỉnh ( Thông thường độ trượt khoảng 15…30%) Thì lúc này ECU ABS gửi tín hiệu đến cuộn dây để điều chỉnh vị trí các van nhằm đảm bảo giữ áp suất tức là sẽ giữ được mômen phanh không đổi tránh hiện tượng trượt lết bánh xe.

Tín hiệu gửi đến van A là OFF, van đóng còn van B tín hiệu là ON van mở.

Dòng khí điều khiển đi đến từ van phân phối bị chặn lại ở cửa (5) do đó áp lực tác dụng lên phần trên của piston (4) không đổi trong khi đó áp lực khí nén lên phần dưới piston (4) vẫn tăng lên khi áp lực này lớn hơn áp lực phía trên sẽ đẩy piston (4) đi lên. Đồng thời lực của lò xo (3) đẩy piston (12) đi lên cùng với piston (4) và vẫn tì sát vào đầu piston (4) không mở thông đường khí xả, quá trình này kết thúc cho đến khi van (12) đóng kín đường thông khí giữ hai cửa P và B. Lúc này áp suất trên và dưới piston (4) cân bằng nhau nên piston (4) sẽ không dịch chuyển nằm ở vị trí mà đầu dưới tì sát vào van (12) vẫn đóng kín đường thông khí xả.

Hình 4.13: Trạng thái giữ phanh khi nhỏ giới hạn trượt lớn nhất cho phép

Như vậy áp suất phần khoang dưới piston (4) thông với đuờng ống dẫn tới xy lanh khí nén thuỷ lực là không đổi, do đó giữ nguyên mômen phanh và thực hiện quá trình giữ phanh.

3- Trạng thái nhả phanh ( Quá trình giảm áp ): ( Hình 4.14)

Do chất lượng đường độ bám thấp lực bám nhỏ hơn lực phanh cộng với quán tính chuyển động của xe làm cho bánh xe xuất hiện trượt lết và khi độ trượt này đạt tới giá trị tới hạn tính toán sẵn trong bộ điều khiển tín hiệu nhả phanh được đưa đến các cuộn dây A và B thực hiện quá trình nhả phanh.

Trạng thái nhả phanh mà ta trình bầy dưới đây là trạng thái mà ECU ABS gửi tín hiệu giảm áp đến van điện từ tức là tự động nhả phanh chứ không phải do người lái, lúc này người lái vẫn đạp bàn đạp phanh.

Trong trạng thái này tín hiệu ở cả 2 van A và B đều là OFF. Cả hai van đều đóng.

Hình 4.14: Trạng thái nhả phanh khi vượt qua giới hạn trượt

Dòng khí điều khiển đi đến từ van phân phối bị chặn lại ở cửa (5) và nằm ở đó. Van B đóng sẽ mở thông đường khí thoát khí ở khoang trên piston (4) qua

ống (10) đến cửa R ra ngoài khí quyển. Khoang trên mất áp suất sẽ kéo piston (4) đi lên về vị trí ban đầu đồng thời đầu dưới piston tách khỏi van (12) mở thông đường khí ở cửa B với cửa R thoát ra khí quyển thực hiện quá trình nhả phanh.

Quá trình tăng, giữ hay giảm áp xảy ra liên tục, tuỳ thuộc vào vị trí các van A và B. Điều đó cũng có thể hiểu là phụ thuộc vào việc cấp tín hiệu ( mức điện áp đưa vào cuộn dây A, B). Do bộ điều khiển trung tâm ECU ABS đưa ra.

Bộ điều khiển trung tâm , có bộ vi xử lí, cho phép tính toán tức thời các tín hiệu đưa vào từ các cảm biến tốc độ quay bánh xe. Các thông số tốc độ bánh xe cho phép xác định độ trượt của từng bánh xe và điều khiển áp suất khí nén dẫn tới các bánh xe độc lập tương ứng với độ trượt cho phép.

Sự phanh và nhả phanh cũng có thể coi là sự nhấp phanh liên tục của người lái xe khi phanh, nhưng khả năng chính xác và độ nhậy cao hơn nhiều. Do vậy các bánh xe làm việc khi phanh không bị xẩy ra trượt lết.

Khi trong hệ thống có sự cố các tín hiệu đưa vào ECU ABS vượt quá các giá trị ngưỡng hay không có tín hiệu, hệ thống sẽ lưu trữ và lập tức đóng mạch điện báo trên bảng tablo của xe.

CHƯƠNG V

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM

VIỆC CỦA KẾT CẤU CHỌN

1- VAN PHÂN CHIA DÒNG VÀ BẢO VỆ HAI NGUỒN KHÍ NÉN

* Công dụng:

Trong sơ đồ thiết kế lựa chọn van phân dòng và bảo vệ hai ngả nằm sau các bình chứa khí, có nhiệm vụ chia dòng khí đi ra từ bình chứa thành hai dòng riêng biệt và bảo vệ các dòng đó không bị sụt áp khi dòng còn lại bị hư hỏng đảm bảo cho hệ thống phanh vẫn làm việc được.

* Cấu tạo:

Hình 5.1: Sơ đồ van phân chia dòng và bảo vệ 2 ngả

1: Thân van 2: Piston trung tâm

3: Van một chiều 4: Piston chặn

5: Lò xo của piston chặn 6: Lò xo của piston trung tâm

7: Lò xo của van một chiều II: Cửa dòng khí đến bình chứa 1

I: Cửa dòng khí từ bình khí nén III: Cửa dòng khí tới bình chứa 2

* Nguyên lý làm việc:

Khi máy nén khí làm việc thì cấp khí nén tới các bình chứa khí nén và trước khi tới các bình khí thì đi qua van bảo vệ 2 ngả từ van bảo vệ này thì dòng khí được chia làm 2 dòng tới 2 bình chứa khí nén khác nhau. Khí nén vào cửa I của van bảo vệ nhờ áp lực của dòng khí đã được nén áp suất cao cho nên mở van 1 chiều (3) và đi tới các bình chứa.

Lúc đầu khi trong hệ thống làm việc bình thường thì piston trung tâm (2) ở vị trí giữa của hai van 1 chiều (3). Cho đến khi mà trong hệ thống phanh có 1 dòng nào đó bị hỏng giả sử khoang B bi hỏng tức là áp suất trong khoang B và cửa II bị giảm tuỳ theo mức độ bị hỏng mà áp suất có thể coi bằng không. Lúc này do sự chênh áp giữa khoang A khoang C với khoang B nên áp lực khí nén sẽ đẩy piston trung tâm (2) dịch chuyển sang trái tỳ vào piston tỳ 4 bên khoang B đẩy piston 4 thắng lực lò xo 5 và 6 dịch chuyển sang trái. Sự dịch chuyển này chỉ dừng lại khi lực hồi vị lò xo 5, 6, 7 cân bằng với áp suất khí nén bên khoang A và lúc này thì van 1 chiều bên khoang B bị đóng lại do đó khí nén từ khoang A chỉ đi vào được khoang C

2- VAN PHÂN DÒNG VÀ BẢO VỆ 4 NGẢ

- Công dụng:

Trong dẫn động phanh khí nén nhiều dòng cần có các nguồn khí nén độc lập nhằm đảm bảo cho các dòng dẫn động còn lại vẫn được cung cấp khí nén khi có một dòng bị hư hỏng. Các nguồn khí nén đó được cung cấp bởi một nguồn duy nhất là máy nén khí nên cần có các van phân chia khí nén của máy nén đến các nguồn khí nén dự trữ ( bình chứa) và bảo vệ các nguồn đó khi có một nguồn bị hư hỏng.

Van phân chia và bảo vệ 4 ngả có nhiệm vụ phân phối khí nén từ máy nén khí theo 4 mạch dẫn động tương ứng. Trong trường hợp một trong các mạch có hư hỏng thì các van có nhiệm vụ ngắt mạch hư hỏng ra khỏi hệ thống đảm bảo cho sự làm việc bình thường của mạch còn lại.

Van được bố trí sau máy nén khí trước khi đi đến các nguồn khí nén cho các dòng dẫn động khác nhau.

- Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Nếu tất cả các nhánh đang trong trạng thái rỗng ( không có khí nén ) dưới tác dụng của các lò xo (2), piston màng (3) ép sát vào van (4) các van đều đóng.

Khi cấp khí nén theo lỗ P vào tăng tới một giá trị nhất định các van nhánh B1, B2 mở.

Nếu xảy ra mở một van sớm và một van muộn thì khí nén sẽ cấp tuần tự từ B1 rồi B2. Khí nén tạo nên lực ép piston màng ban đầu chỉ là phần vành khăn ngoài, sau đó sẽ là toàn bộ phần diện tích của màng do vậy sự giảm áp suất trong các van sẽ cho phép đóng van dễ dàng hơn khi mở.

Hình a. Hình b.

Hình 5.2 Van phân dòng và bảo vệ 4 ngả.

1: Vỏ van. 4: Van. a: Trạng thái chưa cấp khí

2: Lò xo. 5: Van ngược. b: Cấp cho một nhánh

3: Piston màng 6: Van tiết Lưu c: cấp cho tất cả các nhánh

Khí nén cấp cho các nhánh tăng dần tới giá trị áp suất cấp vào từ lỗ P. Khi tiếp tục tăng áp suất của lỗ P, piston màng 3 tiếp tục di chuyển mở rộng van và nạp đầy khí cho tất cả các nhánh. áp suất khí nén cấp đồng thời hay sớm muộn hơn nhau một ít, cho các nhánh có thể như nhau hay có sai khác không đáng kể.

Trước khi mở van ngược (5) dòng khí cấp cho các van nhánh B3, B4 sự đóng mở các van cấp khí cho các nhánh này cũng tương tự như nhánh B1, B2. Trên các nhánh B3, B4 bố trí các lỗ tiết lưu (6). Van tiết lưu (6) tránh bị sụt áp của hệ thống phanh qua nhanh, khi sử dụng khí nén trên các dòng này lớn , và có thể dẫn tới sự đóng nhanh van cấp khí. Do vậy hệ thống cho phép sử dụng lượng khí lớn cho một dòng bằng khả năng hỗ trợ từ các nhánh khác trong một thời gian ngắn.

Hình c

Nếu trong một nhánh nào đó có sự hở khí lớn, mà lưu lượng của máy nén không cung cấp đủ, piston màng đóng ngay dòng khí nhánh có sự cố. áp suất của dòng khí bị sự cố chịu ảnh hưởng của lưu lượng khí còn lại chảy qua van.

Nếu như áp suất khí nén trên nhánh bị sự cố giảm chậm áp suất tác dụng lên piston màng (3) sẽ chỉ còn bằng áp lực như lúc đầu mở van. Nếu như sự dò khí là lớn, piston màng sẽ tì sát vào vỏ van, giảm nhanh đồng thời lực tác dụng lên piston màng, ngừng cấp dòng khí cho nhánh có sự cố.

Nếu sự cố dò khí xẩy ra trên dòng B1, B2 áp suất ở nhánh đó giảm xuống chừng nào piston màng (3) chưa chạm sát vào vỏ van (4) và chưa đóng nhánh bị sự cố, van ngược (5) sẽ bịt lại tránh gây sụt áp trong các nhánh B3, B4.

Nếu sự cố rò rỉ trên dòng phanh B3, B4 áp suất ở nhánh đó giảm xuống cho tới khi đóng van cấp khí của nhánh có sự cố, và sau đó áp suất lại tăng lên giá trị mở van. Quá trình lặp lại cho đến khi hết khí nén trong các bình chứa.

3- VAN PHÂN PHỐI KHÍ ( VAN PHANH )

1.Cốc nén.

2.Chốt hãm.

3.vít chỉnh.

4. càng kéo

5. nắp che

6 .chốt quay

7. nắp trên

8. ống trượt

9. tấm gá

10. vít cấy

11,13,18,21. Lò xo.

14,17: Thân trên, dưới

12,19:van trên dưới

15,16,25:piston

20: Ty đẩy 3 cạnh.

22: Bạc dẫn hướng

23: Đệm kín.

24: Vòng phớt piston lớn

26: Đệm lò xo.

27: Cốc đàn hồi

P1,P2: Từ bình khí đến

B1,B2: đầu ra các cầu.

R: Đường xả khí.

Hình 5.3: Van phân phối dẫn động hai dòng

* Cấu tạo:

Trên các ô tô ngày nay chỉ bố trí kết cấu van phân phối hai dòng. Van phân phối thiết kế ở đây là loại van cho áp suất tới hai dòng là bằng nhau.

Cấu tạo van phân phối chia làm 3 cụm chính: Cụm bàn đạp, Cụm van điều khiển phía trên B ( dòng phanh ra cầu sau ), cụm van điều khiển phía dưới B2 ( dòng phanh ra cầu trước ).

* Nguyên lý làm việc:

+ Khi không phanh:

Lò xo 13 và 21 giữ cho các van trên và van dưới 12, 19 đóng cửa nạp, nên khí nén từ bình chứa tới các cửa P1, P2 bị chặn lại và thường trực ở đó. Không khí có áp suất bằng áp suất khí quyển thông vào đường B1, B2 qua đường R cho phép các bánh xe lăn trơn.

+ Khiphanh:

Khi người lái tác động vào bàn đạp kéo càng số 4 sang phải quay quanh chốt quay 6 tỳ vào cốc1 nhấn cốc1 đi xuống, khi khắc phục hết khe hở giữa cốc 1 và cốc đàn hồi 27 sẽ nhấn cốc đàn hồi 27 đi xuống tỳ vào đệm lò xo 26 nhấn piston 25 đi xuống đẩy đế van 12 tách khỏi mặt van đóng cửa thông B1 với R đồng thời mở thông cửa cho khí đi từ P1 qua van 12 sang cửa B1 đi đến cơ cấu phanh để bắt đầu phanh cầu sau.

Đồng thời với quá trình này ở cạnh cửa B1 có một lỗ nhỏ thông với mặt dưới piston 25, và một lỗ khác thông với mặt trên piston 15 với piston trên áp suất khí nén có tác dụng cùng chiều với lực đẩy của lò xo hồi vị gây cảm giác nặng cho người lái. Với piston dưới áp suất khí nén cộng với lực bàn đạp truyền từ piston 25 đẩy piston 15 đi xuống tỳ vào piston 16 đẩy nó đi xuống đóng không cho thông khoang R với khoang B2 đồng thời mở van 19 làm khí nén từ cửa P2 thông sang khoang B2 tới cơ cấu phanh trước.

Như vậy cơ cấu phanh trên cầu sau được tiến hành sớm hơn cơ cấu phanh trên cầu trước một khoảng thời gian rất nhỏ, nhằm mục đích tăng tính ổn định cho ô tô khi phanh.

+ Khi nhả phanh:

Khi người lái thả bàn đạp chân phanh càng 4 trở về vị trí ban đầu, cốc nén 1 dịch chuyển lên trên. Dưới tác dụng cỏ lò xo hồi vị 11, 18 đẩy piston 15, 16, 25 đi lên quá trình dịch chuyển ngược lại với trạng thái phanh: Đóng van cấp khí nén và mở van thông khí quyển. Lúc này khí nén bên cửa B1, B2 thoát ra ngoài qua cửa R.

+ Rà phanh:

Là quá trình phanh xe và duy trì phanh ở mức độ nhất định nhằm giữ ô tô ở tốc độ nào đó. Khi rà phanh, ban đầu người lái phanh xe bằng cách tăng dần lực bàn đạp, sau đó không tăng và giữ nguyên bàn đạp ở vị trí nào đó.

Khi người lái tăng dần lực bàn đạp, các van cấp khí mở rộng dần và tạo điều kiện cho tăng dần áp suất sau van, áp suất khí nén thông qua các lỗ nhỏ tăng dần, tác dụng lên mặt dưới của piston (25) và mặt trên piston (15).

Khi giữ nguyên vị trí bàn đạp ( không tăng lực điều khiển ), áp suất sau van sẽ tiếp tục tăng theo quán tính dòng khí và có xu hướng đẩy piston trên (25) dịch lên, tạo điều kiện cho van (12) đi lên đóng mặt van (12) với đế van ngoài, bịt đường cấp cho B1, áp suất sau van (12) không tăng được nữa. Khi đó áp suất ở mặt trên piston dưới (15) không tăng được nữa tạo điều kiện cho piston (15) đi lên đóng mặt van (19) với đế van ngoài bịt đường cấp khí cho đường B2 áp suất sau van (19) không tăng được nữa. Lực bàn đạp không tăng nhưng duy trì ở mức độ nhất định chưa đủ để mở van xả khí. Do đó trong trường hợp rà phanh các van đều nằm trong trạng thái đóng kín. áp suất khí nén sau van duy trì ở mức độ nhất định và xy lanh tổng hợp không tăng lực điều khiển, cơ cấu phanh vẫn bị phanh ở mức độ tương ứng với vị trí bàn đạp phanh, tạo nên trạng thái rà phanh của cơ cấu phanh.

Nếu khi rà phanh , xuất hiện sự giảm lực bàn đạp quá mức, có thể một phần khí qua đường B1 và B2 bị xả ra ngoài và thiết lập lại trạng thái rà phanh với lực điều khiển nhỏ hơn tương ứng với vị trí của bàn đạp phanh lúc đó.

Van phân phối hai dòng còn cho phép làm việc khi bị hỏng một dòng phanh bất kì, nhưng kém hiệu quả hơn.

+ Khi dòng phanh sau bị hỏng:

Giả thiết đường khí P1 mất áp, hành trình của bàn đạp vẫn phải khắc phục hết khe hở để đóng van xả của cụm van trên khí nén và mở van thông đường P1 sang B1, sau đó đẩy tiếp piston (15) đi xuống mở van nạp đường khí từ P2 sang B2 nhưng do không có áp suất hỗ trợ mở cụm van dưới của dòng phanh sau ( phía trên ) do vậy hành trình và lực bàn đạp yêu cầu lớn hơn.

Với dòng phanh trước ( phía dưới ) vùng áp suất cao được ngăn cách với dòng phanh sau bởi piston (15) và các joăng cao su bao kín đảm bảo cho dòng phanh trước vẫn hoạt động.

+ Khi dòng phanh trước bị hỏng:

Giả thiết dòng phanh trước mất áp suất quá trình đóng mở cụm van trên vẫn được thực hiện. Khi tiếp tục đạp phanh , piston (25) đi xuống đẩy tiếp piston (15) đóng van xả và mở van cấp cho cụm dưới. Hai dòng khí vẫn được ngăn cách bởi piston (15) đảm bảo cho dòng phanh sau vẫn hoạt động.

4- XY LANH KHÍ NÉN THUỶ LỰC

* Cấu tạo:

Xy lanh khí nén thuỷ lực trình bày trên hình 4.6 gồm 2 cụm chính:

- Xy lanh chính thuỷ lực ( I ) gồm: Vỏ và xy lanh 9, piston 10, bình chứa dầu phanh, van 8, cụm van trụ 13, piston xả khí 7.

Dầu phanh từ bình chứa chảy vào lỗ B qua van 8 tới phần trái của cụm van trụ và piston 10 qua rãnh hẹp vào lõi piston 10 cấp cho xy lanh 9, từ đây dầu qua lỗ C cấp cho xy lanh bánh xe.

- Xy lanh khí nén (II) gồm : Buồng 4 dạng hình trụ bên trong được chia làm 2 buồng ngăn cách bởi piston 2. Khoang N thông với khí trời nhờ lỗ thông khí 5 và các màng lọc khí. Khí nén được cung cấp vao qua lỗ A. Xy lanh khí nén và thuỷ lực được liên kết với nhau bằng đòn 13.

Hình 5.4: Xy lanh khí nén thuỷ lực

1.vòng làm kín piston 6. đầu ống nối thoát khí 12. công tắc cảnh báo mòn

2. piston xy lanh khi nén 7. van xả khí 13. van trụ

3. lò xo hồi vị 9. xy lanh phanh chính 14. chốt

4. xy lanh 10. piston xy lanh phanh chính 15. cần đẩy

5. lỗ thông khí 11. nắp 16. đai ốc

8. đường bổ xung dầu phanh

* Nguyên lý làm việc:

- Trạng thái không phanh:

Lúc này van phân phối không mở dòng khí tạo tín hiệu cung cấp khí vào khoang A, Lực căng của lò xo 3 đẩy piston 2 sang hết bên trái khí trời qua lỗ 5và lưới lọc điền đầy vào khoang N. Dầu phanh qua lỗ B điền đầy vào xy lanh 9, lúc này dầu có áp suất thấp.

- Trạng thái phanh:

Khí nén qua A điền đầy vào khoang trái piston 2, áp lực khí nén thắng lực lò xo 3 đẩy piston 2 sang bên phải lúc này van trụ bịt đường dầu không cho dầu vào xy lanh 9 tạo nên buồng kín. Tiếp tục tăng áp lực khí nén piston 10 dịch chuyển sang phải làm tăng áp lực dầu và cấp cho các xy lanh bánh xe nhờ lỗ C. Dưới áp lực dầu đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh tiến hành phanh.

- Trạng thái rà phanh:

áp suất khí nén chưa đạt giá trị max áp lực khí nén cân bằng với lực căng lò xo và áp suất thuỷ lực, do đó sẽ giữa nguyên piston xy lanh thuỷ lực ở một vị trí nhất định, áp suất dầu qua các xy lanh bánh xe ổn định theo mức đạp phanh

- Cơ cấu báo mòn má phanh:

Khi má phanh mòn quá mức khe hở giữa má phanh và tang trống lớn, piston của xy lanh thuỷ lực dịch chuyển hết sang phải dưới tác động của piston khí nén. Piston khí nén 2 dẩy vào chốt 15 làm trục trượt trong nắp 11 di chuyển, chỏm cầu của chốt trượt khỏi rãnh đóng mạch qua công tắc điện 12, báo tín hiệu mòn trên đèn ở bảng tablo.

5- CƠ CẤU PHANH

+ Nguyên lí làm việc:

Được chia làm các trạng thái: Khi không phanh, khi phanh, khi bỏ bàn đạp phanh ( thôi phanh).

- Khi không phanh dầu không được cấp vào xy lanh bánh xe, lò xo hồi vị (7) có nhiệm vụ kéo các guốc phanh thu gọn vào tâm bánh xe. Các bánh xe được lăn trơn, hiện tượng ma sát trong cơ cấu phanh không xẩy ra.

- Khi phanh quá trình có thể chia làm 2 giai đoạn nhỏ:

Giai đoạn đẩy má phanh sát vào tang trống: Dầu từ xy lanh tổng hợp được đẩy dần vào xy lanh bánh xe. Tại xy lanh bánh xe dầu đẩy các piston dịch chuyển các má phanh tiến sát vào tang trống và bị giữ lại không dịch chuyển tiếp, lực ma sát xuất hiện từ chỗ tiếp xúc của má phanh với tang trống.

Giai đoạn tăng nhanh lực ma sát và phanh bánh xe: Khi khí nén điền đầy xy lanh tổng hợp làm cho piston thuỷ lực dịch chuyển tối đa nén dầu và tăng áp suất trong xy lanh bánh xe dẫn đến tăng lực tác dụng vào đầu guốc phanh má phanh tì chặt vào tang trống, lực ma sát tăng theo giữ cho tang trống giảm nhanh tốc độ thực hiện quá trình phanh phần quay của bánh xe.

Hình 5.5 Cơ cấu phanh

1. Má phanh. 5. Lò xo 9. Mâm phanh 13. Miến hãm

2. Guốc phanh 6. Tấm chắn ngoài 10. Đinh tán 14. Đệm hãm

3. Đệm chắn bụi 7. Lò xo hồi vị 11. Vòng khoá chốt

Xylanh 8. Cam chỉnh 12. Chốt dưới

- Khi thôi đạp phanh hoặc sự nhả phanh do điều khiển của hệ thống ABS khí nén trong xy lanh tổng hợp bị thoát ra ngoài piston thuỷ lực dich chuyển theo chiều làm giảm áp suất dầu trong xy lanh bánh xe dầu được hồi trở về bình chứa, các má phanh trở về vị trí không phanh dười tác dụng của lò xo hồi vị, bánh xe không chịu tác dụng của lực ma sát và quay trở lại.

Công việc điều chỉnh khe hở được thực hiện bằng tay, thông qua cơ cấu cam điều chỉnh nằm ngoài phía sau mâm phanh.

CHƯƠNG VI

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

1- PHÂN TÍCH KẾT CẤU

Trong quá trình thiết kế chi tiết người ta cần chú trọng và quan tâm đồng thời nghiên cứa thật kỹ đến yêu cầu kết cấu hình dáng, kích thước độ bền và phù hợp với yêu cầu sản xuất. Đảm bảo tính công nghệ cao, phải thoả mãn các quy trình công nghệ, chế tạo dễ dàng.

Đối với van điều khiển áp suất khí nén thì chi tiết đế đỡ ( chi tiết số 9 hình 4.11) có nhiệm vụ đỡ van hai trạng thái (7) đồng thời giữ cho ống van hai trạng thái có thể dịch chuyển trong lòng của nó và cùng với ống van bao kín khí nén từ các cửa P, B không cho thông với cửa xả R. Như vậy đây là chi tiết khá quan trọng, tuy nhiên điều kiện làm việc lại không khắc nghiệt, chi tiết được cố định không bị va đập vì vậy không đòi hỏi vật liệu tốt tránh lãng phí ở đây ta dùng hợp kim nhôm để chế tạo chi tiết nhằm đảm bảo chế tạo dễ dàng, giảm khối lượng sản phẩm. Mặc dù vậy khi chế tạo cũng đòi hỏi độ chính xác cao về độ bang bề mặt cũng như độ song song vuông góc giữa các mặt để có thể làm tốt chức năng che kín khí nén và đảm bảo cho van hai trạng thái dễ dàng dịch chuyển. Bề mắt làm việc thướng xuyên bị mài mòn do tiếp xúc là bề mặt bên trong do đó yêu cầu kỹ thuật ở đây là phải đạt độ bóng R12,5 còn các mặt khác do không làm việc ta gia công độ bang đạt R2,5. Kết cấu của chi tiết là khá đơn giản có dạng ống bậc và rãnh. Căn cứ vào tính năng của vật liệu là hợp kim nhôm nên ta chọn phương pháp chế tạo phôi đúc. Chi tiết dạng ống bậc và rãnh nên ở đây ta chọn phương pháp chế tạo đơn giản nhất là Tiện.

2. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

Bảng thứ tự các nguyên công :

Thứ Tự	TÊN NGUYÊN CÔNG
1	Đúc phôi dạng ống
2	Khoả mặt đầu, tiện trụ lớn, tiện rãnh, tiện bậc, vát mép.
3	Cắt rời chi tiết
4	Lượn mép ngoài
5	Vát mép
6	Kiểm tra

2.1. Nguyên công 1: Đúc phôi

2.2. Nguyên công 2: Khoả mặt đầu, tiện.

+ Định vị: Chi tiết được định vi trên mâm cặp ba chấu của máy tiện hạn chế 3 bậc tự do .

+ Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng mâm cặp ba chấu

+ Chọn máy: Máy tiện T616, công suất P = 4,5 Kw.

+ Chọn dao: Dao tiện T15K6 ,

+ Lượng dư gia công tiện một lần là: 1mm.

Bước 1: Khoả mặt đầu.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 1 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,5(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 135m/ph

Bước 2: Tiện tinh ống lớn trong, ống nhỏ trong.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,15(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 90,2m/ph

Bước 3: Tiện rãnh trong.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 0,25 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,08(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 23m/ph

Bước 4,5: Vát mép.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,15(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 23m/ph

Bước 6: Tiện bậc ngoài.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 1 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,15(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 90,2m/ph

Bước 7: Tiện rãnh ngoài.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,08(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 23m/ph

2.3. Nguyên công 3: Cắt rời chi tiết.

+ Định vị: Chi tiết được định vi trên mâm cặp ba chấu của máy tiện hạn chế 3 bậc tự do .

+ Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng mâm cặp ba chấu

+ Chọn máy: Máy cắt 6H10, công suất P = 7 Kw.

+ Chọn dao: Dao cắt T15K6 ,

+ Lượng dư gia công phay một lần là: 1,5 mm.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 1 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,2(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 300m/ph

2.4. Nguyên công 4: Lượn mép.

+ Định vị: Chi tiết được định vi trên mâm cặp ba chấu của máy tiện hạn chế 3 bậc tự do .

+ Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng mâm cặp ba chấu

+ Chọn máy: Máy tiện T616, công suất P = 4,5 Kw.

+ Chọn dao: Dao tiện T15K6 ,

+ Lượng dư gia công tiện một lần là: 1mm.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 0,25 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,08(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 23m/ph

Tiện xong bước 1 thực hiện đổi chiều dao để thực hiện bước 2.

2.5. Nguyên công 5: Vát mép.

+ Định vị: Chi tiết được định vi trên mâm cặp ba chấu của máy tiện hạn chế 3 bậc tự do .

+ Kẹp chặt: Chi tiết được kẹp chặt bằng mâm cặp ba chấu

+ Chọn máy: Máy tiện T616, công suất P = 4,5 Kw.

+ Chọn dao: Dao tiện T15K6 ,

+ Lượng dư gia công tiện một lần là: 1mm.

Ta có chế độ cắt như sau:

- Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm

- Lượng chạy dao: s = 0,15(mm/vòng)

- Vận tốc cắt: v = 23m/ph

2.6. Nguyên công 6: Kiểm tra độ song song của mặt bên với tâm.

KẾT LUẬN

Với đề tài được giao là: “ Thiết kế hệ thống phanh cho ô tô buýt tiêu chuẩn 38-44 chỗ ngồi, chạy đường dài có ABS”. Em đã chọn xe DEAWOO BUS loại BH115E làm cơ sở thiết kế. Với tính chất là xe có tải trọng lớn nên em đã lựa chọn cơ cấu phanh dạng tang trống để đáp ứng được mômen phanh đòi hỏi lớn, và lựa chọn kiểu dẫn động thuỷ lực điều khiển bằng khí nén với phương án dẫn động này hệ thống cho phép tạo ra mômen phanh lớn , điều khiển nhẹ nhành, độ nhạy cao hơn và đỡ cồng kềnh hơn kiểu dẫn động bằng khí nén. Hệ thống còn cho phép dùng chung nhiều cụm của hệ thống phanh khí nén theo tiêu chuẩn đồng hoá của nhà sản xuất và đáp ứng dễ dàng các điều kiện phanh theo tiêu chuẩn quốc tế. Với hệ thống ABS em bố trí ở phần dẫn động khí nén với bốn cảm biến ba kênh điều khiển, một kênh điều khiển hai bánh xe cầu trước thực hiện theo nguyên tắc “SL” và hai kênh điều khiển độc lập cho hai bánh xe cầu sau. Sự bố trí như vậy đã nâng cao tính ổn định của ô tô khi phanh đồng thời nâng cao hiệu quả phanh do tận dụng được trọng lượng bám của bánh xe ở cầu sau. Đặc biệt trong hệ thống ABS em đã sử dụng van điều khiển áp suất khí nén dạng kết hợp với van tự động R12, điều đó đã khắc phục được đáng kể tính chậm tác dụng của hệ thống phanh khí nén so với việc sử dụng van có môđun điều chỉnh theo mạch nối tiếp. Bên cạnh những vấn đề đạt được, do thời gian có hạn đồ án của em còn nhiều hạn chế và còn nhiều vấn đề chưa đề cập đến trong đồ án này như: Chưa đi sâu tìm hiểu cơ sở lí thuyết của ABS. Để nâng cao hiệu quả phanh và ổn định ở chế độ phanh đồng thời cho phép xe khởi hành khi hoạt động trên nền đường có hệ số bám thấp xe có thể được trang bị hệ thống ABS+ASR. Trang bị bộ tự điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh để tránh hiện tượng bó phanh. Đồ án của em tuy đã hoàn thành nhưng còn rất nhiều thiếu sót em mong được sự giúp đỡ của các thầy giáo để em có thể rút kinh nghiệm và hiểu biết hơn nữa. Em xin được cảm ơn chân thành đến các thầy giáo trong bộ môn Ôtô và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Khắc Trai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cấu tạo gầm ô tô tải ô tô buýt

Tác giả: Nguyễn Khắc Trai

Nhà xuất bản giao thông vận tải. 2007

2. Cấu tạo ô tô

Tác giả: Phạm Vỵ – Dương Ngọc Khánh

Xuất bản : Hà Nội. 2004

3. Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo

Tác giả: Dương Đình Khuyến

Xuất bản: Hà Nội. 1985

4. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và 2

Tác giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển

Xuất bản: ĐHBK. 2000

5. Dung sai và lắp ghép

Tác giả: Ninh Đức Tốn

MÃ TÀI LIỆU	301300200011
NGUỒN	huongdandoan.com
MÔ TẢ	110 MB Tài liệu Tính toán, ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội bao gồm 6 bản CAD kỹ thuật, 1 bản word thuyết minh, tài liệu bao gồm: 1 bản vẽ chi tiết 2 bản vẽ sơ đồ nguyên công 3 bản vẽ sơ đồ bố trí chung 4 bản vẽ van điện từ 5 bản vẽ van phân phối và khí nén thủy lực 6 bản vẽ cơ cấu phanh ...và nhiều tài liệu liên quan kèm theo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội
GIÁ	995,000 VNĐ
ĐÁNH GIÁ	4.9 29/05/2025 9 10 5 18590 17500 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội Reviewed by admin@doantotnghiep.vn on 2025-05-29. Very good! Very good! Rating: 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội

MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC OTO Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP, ĐỒ ÁN CƠ KHÍ, ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội

MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ BUÝT CÓ ABS ĐHBK Hà Nội

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC OTO Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP, ĐỒ ÁN CƠ KHÍ, ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CƠ KHÍ

PHƯƠNG THỨC THANH TOÁN

ĐẢM BẢO VỀ CHẤT LƯỢNG LÀ TIÊU CHÍ HÀNG ĐẦU

THANH TOÁN QUA THẺ CÀO ĐIỆN THOẠI/ THẺ GAME

NGÂN HÀNG

ĐĂNG NHẬP

QUÊN MẬT KHẨU

ĐĂNG KÝ THÀNH VIÊN