TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
PHÂN HIỆU TẠI TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên Đề Tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN CƠ SỞ Ô TÔ
MITSUBISHI TRITON BLACKLINE GLS 2018
MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG...................................................................................................... v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... vi
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH..................................................... 2
1.1. Những vấn đề chung vềhệ thống phanh............................................................. 2
1.1.1. Nhiệm vụ....................................................................................................... 2
1.1.2. Cấu tạo chung............................................................................................... 2
1.1.3. Phân loại....................................................................................................... 2
1.1.4. Yêu cầu......................................................................................................... 2
1.2. Cấu tạo và nguyên lý của các hệ thống phanh thường gặp trên ô tô bán tải....... 3
1.2.1. Cơ cấu phanh................................................................................................ 3
1.2.2. Dẫn động phanh........................................................................................... 9
1.2.3. Các hệ thống điện điện tử điều khiển quá trình phanh.............................. 11
1.3. Giới thiệu về ô tô MITSUBISHI TRITONGLS Blackline 2018..................... 14
1.3.1. Giới thiệu chung về ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018............... 14
1.3.2. Đặc điểm kỹ thuật chung............................................................................ 14
1.3.3. Tính năng an toàn....................................................................................... 14
1.3.4. Khả năng vận hành..................................................................................... 14
1.3.5. Tuyến hình và các thông số kỹ thuật của ô tô............................................. 15
1.4. Lựa chọn phương án thiết kế............................................................................. 16
1.4.1. Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh............................................... 16
1.4.2.Lựa chọn phương án dẫn động phanh........................................................ 16
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ...................................................................................... 17
- 1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thiết kế............................. 17
- 1.1 Sơ đồ bố trí chung trên xe........................................................................... 17
- 1.2. Nguyên lý làm việc...................................................................................... 17
2.2. Kết cấu hệ thống phanh thiết kế........................................................................ 18
2.2.1. Kết cấu cơ cấu phanh................................................................................. 18
2.2.2. Kết cấu dẫn động phanh............................................................................. 26
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆTHỐNG PHANH................................... 34
3.1.Tính toán thiết kế cơ cấu phanh........................................................................ 34
- 1.1. Xác định mô men phanh sinh ra tạicơ cấu phanh..................................... 34
3.1.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước........................................................ 35
3.1.3. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh sau........................................................... 36
3.1.4. Xác định các kích thước má phanh............................................................ 41
- 1.5. Tính bền một số chi tiết trong cơ cấu phanh.............................................. 43
3.5. Tính toán, thiết kế hệ thống dẫn động hệ thống phanh..................................... 51
- 5.1. Đường kính xi lanh công tác...................................................................... 52
- 5.2. Đường kính xi lanh chính........................................................................... 52
- 5.3. Hành trình làm việc của các pistông trong các xi lanh.............................. 53
3.5.4. Thiết kế trợ lực phanh................................................................................ 54
CHƯƠNG IV: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, BẢO DƯỠNG, CHUẨN ĐOÁN VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH...................................................................................... 57
4.1. Những lưu ýkhi sử dụng................................................................................... 57
4.2. Hướng Dẫn Bảo Dưỡng Kỹ Thuật.................................................................... 57
4.3. Hướng Dẫn Chẩn Đoán Và Sửa Chữa Những Hư Hỏng Thường Gặp............. 58
4.4. Hướng Dẫn Tháo Lắp HệThốngPhanh............................................................ 60
4.4.1. Xả khí ra khỏi mạch dầu............................................................................. 66
4.4.2. Kiểm tra hoạt động của trợ lực phanh....................................................... 68
KẾT LUẬN.................................................................................................................. 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 70
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định....................................................... 3
Hình 1.2. Cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh di động........................................................ 4
Hình 1.3. Cơ cấu phanh có guốc phanh đối xứng qua trục............................................ 5
Hình 1.4. Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua tâm..................................................... 6
Hình 1.5. Cơ cấu phanh có guốc phanh bố trí kiểu bơi................................................. 7
Hình 1.6. Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá............................................................ 8
Hình 1.7. Dẫn động phanh cơ khí.................................................................................. 9
Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực (Kiểu chữ H).............................................. 10
Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực (Kiểu chữ X).............................................. 10
Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống phanh ABS........................................................................ 12
Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống phanh EHB........................................ 13
Hình 1.12. Tuyến hình ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018........................... 15
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống phanh chính trên xe Mitsubishi Triton....................................
Hình 2.2. Kết cấu cơ cấu phanh trước......................................................................... 18
Hình 2.3. Đĩa phanh..................................................................................................... 20
Hình 2.4. Má phanh..................................................................................................... 20
Hình 2.5. Sự điều chỉnh giữa khe hở má phanh và đĩa phanh..................................... 21
Hình 2.6. Kết cấu cơ cấu phanh sau............................................................................. 22
Hình 2.7. Trống phanh................................................................................................. 24
Hình 2.8. Guốc phanh.................................................................................................. 24
Hình 2.9. Xi lanh công tác........................................................................................... 25
Hình 2.10. Các bộ phận và nơi điều chỉnh khe hở phanh............................................ 25
Hình 2.11. Xy lanh chính............................................................................................. 27
Hình 2.12. Hoạt động của xilanh phanh khi Không đạp bàn phanh............................ 28
Hình 2.13. Hoạt động của xilanh phanh khi đạp bàn đạp phanh................................. 29
Hình 2.14. Hoạt động của xilanh phanh khi nhả bàn đạp phanh................................. 29
Hình 2.15. Dầu bị rò rỉ trong hệ thống......................................................................... 30
Hình 2.16. Kết cấu bộ trợ lực kiểu chân không........................................................... 31
Hình 2.17. Các trạng thái làm việc của bộ trợ lực phanh............................................ 32
Hình 2.18. Trạng thái trợ lực tối đa............................................................................. 33
Hình 3.1. Sơ đồ tính toán phanh đĩa............................................................................ 35
Hình 3.2. Các thông số hình học của cơ cấu phanh..................................................... 36
Hình 3.3. Hoạ đồ lực phanh......................................................................................... 39
Hình 3.4. Sơ đồ tính bền guốc phanh........................................................................... 45
Hình 3.5. Nữa guốc trên............................................................................................... 46
Hình 3.6. Nữa guốc dưới.............................................................................................. 47
Hình 3.7. Biểu đồ mômen............................................................................................ 48
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh thủy.......................................... 52
Hình 3.9. Sơ đồ bộ trợ lực chân không........................................................................ 54
Hình 3.10. Đường đặc tính bộ trợ lực.......................................................................... 55
Hình 4.1. Tháo và kiểm tra các má phanh................................................................... 61
Hình 4.2. Các vị trí bôi mỡ - dầu bôi trơn.................................................................... 62
Hình 4.3. Tháo hệ thống dẫn động phanh trước.......................................................... 62
Hình 4.4. Tháo hệ thống dẫn động phanh sau.............................................................. 63
Hình 4.5. Tháo piston ra khỏi xy lanh phanh trước..................................................... 65
Hình 4.6. Tháo rã piston phanh sau............................................................................. 65
Hình 4.7. Xilanh chính và bầu trợ lực chân không...................................................... 66
Hình 4.8. Quá trình xả khí ra khỏi mạch dầu............................................................... 67
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Thông số kỹ thuật chủ yếu của ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018. 15
Bảng 2. Thông số các kích thước của cơ cấu phanh.................................................... 40
Bảng 3. Kết quả cân bằng ở nữa trên........................................................................... 46
Bảng 4. Kết quả cân bằng ở nữa dưới.......................................................................... 48
Bảng 5. Kết quả tính toán............................................................................................ 50
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
|
STT |
Kí hiệu |
Tiếng Anh |
Tiếng Việt |
|
1 |
ABS |
Anti-lock Braking System |
Hệ thống phanh có bộ chống bó cứng bánh xe ABS |
|
2 |
EBD |
Electronic Brake-force Distribution |
Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD |
|
3 |
TCS |
Traction Control System |
Hệ thống điều chỉnh lực kéo |
|
4 |
VDC |
Vehicle Dynamic Control |
Hệ thống điều chỉnh động lực học ô tô |
|
5 |
BAS |
Brake Support System |
Hệ thống hỗ trợ lực phanh |
|
6 |
EHB |
Electromechanical Braking System |
Hệ thống phanh điện tử- thủy lực EHB |
|
7 |
ECU |
Electronic Control Unit |
Hộp điều khiển tự động |
LỜI NÓI ĐẦU
Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển. 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 nghành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người. Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn để theo kịp với xu thế của thời đại.
Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao, để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết.
Đề tài này có nhiệm vụ“Thiết kế hệ thống phanh trên cơ sở ô tô MitsubishiTriton Blackline GLS 2018 ”. Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống phanh.
1.1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô đến một tốc độ yêu cầu hoặc cho đến khi dừng hẳn, mặc khác cho phép phanh giữ xe đứng yên trong thời gian dài trên đường. Hệ thống phanh là hệ thống an toàn quan trọng nhất của ôtô vì nó đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn, giúp nâng cao năng suất vận tải và hiệu quả khai thác.
1.1.2. Cấu tạo chung
Hệ thống phanh rất đa dạng, tuy nhiên chúng đều có các bộ phận cơ bản sau:
- Nguồn năng lượng: cơ bắp (thông qua bàn đạp, cần kéo) khi điều khiển trực tiếp; áp suất khí nén khi điều khiển gián tiếp.
- Dẫn động phanh: tập hợp các cụm chi tiết dùng để truyền năng lượng từ cơ cấu điều khiển hoặc nguồn cung cấp năng lượng (bình chứa dầu, chứa khí) đến cơ cấu phanh và điều khiển đúng năng lượng này tương ứng với các chế độ làm việc khác nhau trong quá trình phanh.
- Cơ cấu phanh: bộ phận trực tiếp tiêu hao động năng của ô tô trong quá trình phanh. Trên ô tô đang sử dụng chủ yếu là cơ cấu tạo năng lượng ma sát (sinh nhiệt) giữa phần quay và phần không quay trong cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe.
1.1.3. Phân loại
Theo mục đích sử dụng, hệ thống phanh trên ô tô được phân thành: phanh chính, phanh đỗ, phanh dự phòng và phanh bổ trợ.
Phanh chính tác động lên tất cả các bánh xe, được sử dụng để giảm tốc và dừng xe khi cần thiết. Để giảm bớt mức độ phức tạp kết cấu, thông thường người ta gộp các chức năng phanh đỗ và phanh dự phòng trong cùng một hệ thống. Phanh bổ trợ được trang bị cho các ô tô có tải và ô tô khách cỡ lớn nhằm giảm tải cho hệ thống phanh chính khi xuống các dốc dài.
Theo các bộ phận chính của hệ thống phanh người ta phân loại như sau:
- Theo cơ cấu phanh: phanh guốc, phanh đĩa, phanh dải;
- Theo dẫn động phanh: dẫn động khí nén, dẫn động thủy lực, dẫn động thủy - khí, dẫn động cơ khí, dẫn động điện.
Ngoài ra, hệ thống phanh còn có thể được phân biệt theo sự có mặt của các hệ thống hỗ trợ điện tử như: hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS), hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp (BA, EBA), hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD),...
1.1.4. Yêu cầu
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- có hiệu quả phanh cao nhất;
- phanh êm dịu và đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;
- điều khiển nhẹ nhàng (lực tác động nhỏ);
- dẫn động phanh phải có độ nhạy cao;
- phân bố mômen phanh hợp lý để tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh;
- không có hiện tượng tự xiết;
- cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;
- hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng;
- lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển trên bàn đạp;
- có khả năng giữ ôtô đứng trên dốc trong thời gian dài.
1.2. Cấu tạo và nguyên lý của các hệ thống phanh thường gặp trên ô tô bán tải
1.2.1. Cơ cấu phanh
1.2.1.1. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa phổ biến với 2 loại do cách bố trí piston và xi lanh: cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh cố định và giá xi lanh di động.
a) Cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh cố định
Giá đỡ xi lanh chứa piston cố định trên giá đầu trục bánh xe, piston nằm bên trong tác động đều từ 2 bên (tối thiểu mỗi bên 1 piston) ép tấm má phanh vào đĩa phanh.
vSơ đồ cấu tạo
Kết cấu một loại cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh cố định được thể hiện trên (hình 1.1)
|
Hình 1.1. Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định 1: Giá xi lanh; 2: Mặt bích đầu trục bánh xe; 3: Má phanh; 4: Đĩa phanh; 5: Piston; 6: Đường cấp dầu; 7: Chụp che bụi; 8: Phớt bao kín piston |
vNguyên lý làm việc
Khi phanh, áp lực dầu gia tăng từ xi lanh chính, qua đường ống dẫn dầu và các van chia tới xi lanh bánh xe. Trong khoang thể tích của xi lanh, dầu đẩy hai piston (5) dịch chuyển, ép má phanh (3) vào đĩa phanh (4) thực hiện quá trình phanh.
Khi thôi phanh, do không còn duy trì áp lực trong đường ống, các piston tự hồi vị nhỏ do tác dụng của vòng đàn hồi, các má phanh được tách ra khỏi đĩa phanh với khe hở nhỏ và quay tự do.
vƯu nhược điểm
Với cách bố trí này cho phép tạo mô men ma sát ổn định, thời gian chậm tác dụng ngắn và thường sử dụng trên các ô tô con cao cấp.
vPhạm vi sử dụng
Phanh đĩa với giá xi lanh cố định thích hợp cho các phương tiện yêu cầu hiệu suất phanh cao và bền bỉ như xe thể thao hoặc xe tải nặng.
b) Cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh di động
vSơ đồ cấu tạo
Một kết cấu cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh di động được thể hiện trên (hình 1.2)
|
Hình 1.2. Cơ cấu phanh đĩa có giá xi lanh di động 1- Giá xi lanh; 2- Giá cố định dẫn hướng; 3- Tấm che bụi; 4- Đĩa phanh; 5- Tấm má phanh; 6- Piston; 7- Phớt làm kín; 8- Chụp che bụi |
vNguyên lý làm việc
Khi phanh, dầu từ xi lanh chính tới xi lanh bánh xe, một mặt dầu tác dụng lên piston (6) ép má phanh vào đĩa phanh (4) đồng thời đẩy giá xi lanh (1) dịch chuyển theo chiều ngược lại, ép má phanh vào mặt bên kia của đĩa phanh để phanh bánh xe.
Khi thôi phanh, do áp lực tác dụng lên piston không được duy trì nên các má phanh không được ép sát vào đĩa phanh. Do tác dụng của phớt làm kín bằng cao su (7) lắp trên piston, giúp piston hồi trở lại vị trí ban đầu. Má phanh được tách khỏi đĩa phanh với khe hở nhỏ rất nhỏ (0,01 đến 0,015 mm) điều này giúp tạo độ nhậy làm việc cao cho hệ thống phanh.
vƯu nhược điểm
Loại này có kết cấu đơn giản hơn, giá thành thấp hơn do chỉ cần bố trí 1 bên có piston ép, tuy nhiên khi làm việc chúng vừa gia tăng lực ép, vừa di trượt nên độ cứng vững kém hơn.
vPhạm vi sử dụng
Phanh đĩa với giá xi lanh di động phù hợp với các phương tiện có chi phí thấp và yêu cầu phanh trong các điều kiện thông thường như xe du lịch và xe cỡ nhỏ.
1.2.1.2. Cơ cấu phanh tang trống
a) Cơ cấu phanh tang trống bố trí các guốc phanh đối xứng qua trục.
vSơ đồ cấu tạo
|
Hình 1.3. Cơ cấu phanh có guốc phanh đối xứng qua trục 1. Chụp che bụi; 2. Piston; 3. Xi lanh phụ; 4. Lò xo hồi vị; 5. Tấm dẫn hướng; 6. Guốc phanh; 7. Tấm ma sát; 8. Mâm phanh; 9. Tấm đệm của chốt; 10. Chốt điều chỉnh; 11. Bánh cam điều chỉnh; 12. Bu lông điều chỉnh; 13. Vòng đệm; 14. Lò xo; 15. Vòng đệm đàn hồi; 16. Đai ốc; 17. Vòng lệch tâm của chốt. |
vNguyên lý làm việc
Khi không phanh, lò xo hồi vị (12) luôn kéo hai đầu trên của guốc phanh về vị trí ban đầu tiếp xúc với chốt ở đầu các piston. Tang trống được quay trơn với khe hở giữa tang trống và guốc phanh của cơ cấu phanh loại này là từ 0,3-0,6 mm.
Khi phanh, áp lực dầu từ xi lanh chính đưa tới xi lanh bánh xe đẩy hai piston chuyển động sang hai bên ép guốc phanh vào tang trống. Lực phanh gia tăng dần theo sự giảm của khe hở má phanh, sau khi khắc phục hết khe hở lực phanh đạt giá trị lớn nhất, bánh xe bị phanh lại.
Khi nhả bàn đạp phanh, do không còn lực tác dụng lên đầu các guốc phanh bởi các piston xi lanh bánh xe, lò xo hồi vị (12) kéo hai guốc phanh về vị trí ban đầu. Lò xo (11) đặt giữa hai piston có tác dụng xác định vị trí cân bằng của hai piston.
vƯu nhược điểm
Hiệu quả phanh của cơ cấu phanh này bằng nhau khi tiến hoặc lùi. Guốc siết làm việc nặng nhọc hơn do chịu mài mòn nhiều hơn, một số loại có chiều dài tấm ma sát lớn hơn trên guốc nhả. Ma sát giữa má phanh và tang trống làm gia tăng nhiệt rất lớn trong cơ cấu phanh, nhiệt độ tăng quá cao có thể làm giảm hệ số ma sát hoặc có thể bị trượt hoàn toàn. Đồng thời sự ma sát liên tục gây mài mòn, làm tăng khe hở giữa má phanh và tang trống.
vPhạm vi sử dụng
Chủ yếu được sử dụng trong các xe có yêu cầu phanh vừa phải, thường là ở bánh sau của xe tải nhẹ và xe ô tô cỡ nhỏ.Thiết kế này giúp cân bằng lực phanh và giảm chi phí sản xuất, nhưng hiệu suất phanh không cao như phanh đĩa.
b) Cơ cấu phanh tang trống bố trí các guốc phanh đối xứng qua tâm.
Tâm đối xứng bố trí các xi lanh chính là tâm trục bánh xe. Các guốc phanh có kích thước như nhau có một đầu được bắt cố định hoặc tựa cố định lên giá của xi lanh đối xứng, một đầu tỳ vào chốt có rãnh dẫn hướng trên đỉnh của piston xi lanh.
vSơ đồ cấu tạo
|
Hình 1.4. Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua tâm 1. ống nối; 2. vít xả khí; 3. xi lanh bánh xe;4. má phanh; 5. phớt làm kín; 6. pittông; 7. lò xo guốc phanh; 8. tấm chặn; 9. chốt guốc phanh; 10. Mâm |
vNguyên lý làm việc
Khi không phanh, không có lực đẩy ở các piston, lò xo hồi vị (7) kéo hai guốc
phanh về vị trí ban đầu giải phóng khe hở má phanh, bánh xe quay tự do.
Khi phanh, áp lực dầu trong xi lanh bánh xe đẩy các piston dịch chuyển ép guốc phanh vào tang trống, sự gia tăng áp lực dầu diễn ra một cách từ từ cho đến khi má phanh ép sát vào trống phanh. Với kết cấu này, các guốc phanh đều có tác dụng như là guốc siết khi phanh xe đang chuyển động tiến. Khi lùi, các guốc phanh đều là guốc nhả nên hiệu quả phanh giảm.
vƯu nhược điểm
Cơ cấu phanh dạng này có hiệu quả phanh cao hơn do cả hai guốc phanh đều là guốc xiết khi xe tiến.Tuy nhiên, cơ cấu phanh dạng này sẽ phức tạp hơn dạng trên do phải bố trí thêm đường ống dẫn động thuỷ lực và cụm xylanh cơ cấu phanh.Và nó vẫn mang khuyết điểm của cơ cấu phanh đối xứng qua trục đó là sự mòn không đều giữa hai đầu má phanh.
vPhạm vi sử dụng
Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua tâm thường được sử dụng trong các hệ thống phanh tang trống của xe ô tô, đặc biệt là ở bánh sau của các xe tải nhẹ và xe con. Thiết kế này giúp phân bổ lực phanh đều, tăng cường hiệu quả phanh và giảm độ mài mòn không đồng đều. Hệ thống này thường được áp dụng trong các phương tiện có yêu cầu phanh không quá cao và chi phí bảo trì hợp lý.
c) Cơ cấu phanh tang trống bố trí các guốc phanh kiểu bơi.
Mỗi guốc phanh (trước/sau) nhận tác động từ 2 phía bởi 2 piston của xi lanh bánh xe. Khi làm việc các guốc phanh di trượt ở cả trên và dưới giúp chúng ép sát đều vào tang trống, giảm thời gian khắc phục khe hở má phanh, tăng hiệu quả phanh. Đầu tác động của guốc phanh tựa vào rãnh cong nhỏ trên piston cho phép tự lựa khi khe hở má phanh tăng lên.
Kết cấu một loại cơ cấu phanh trên được thể hiện ở (hình 1.5).
vSơ đồ cấu tạo
|
Hình 1.5. Cơ cấu phanh có guốc phanh bố trí kiểu bơi 1- Guốc phanh; 2-xi lanh bánh xe; 3- Lò xo hồi vị; 4- Chốt có ren; 5- Piston; 6- Thanh hãm; 7- Chụp làm kín; 8- Phớt piston (cuppen); 9- Piston; 10- Vành răng điều khiển |
vNguyên lý làm việc
Khi không phanh, các lò xo hồi vị (3) kéo hai guốc phanh (1) về vị trí ban đầu tỳ lên các rãnh dẫn hướng của đầu piston xi lanh bánh xe giải phóng khe hở má phanh cho tang trống quay tự do.
Khi phanh, dầu có áp lực từ xi lanh chính được cấp tới khoang công tác tại các xi lanh bánh xe đẩy các piston chuyển động ép các guốc phanh vào tang trống để phanh bánh xe. Khi nhả bàn đạp phanh, không còn áp lực ở xi lanh chính và xi lanh bánh xe, các lò xo hồi vị lại kéo các guốc phanh về vị trí ban đầu.
vƯu nhược điểm
Với kết cấu phanh loại bơi thì hai má phanh có hiệu quả tương đối giống nhau khi tiến cũng như lùi. Mặt khác, sự khắc phục khe hở giữa má phanh với trống phanh là nhanh chóng hơn và hơn thế nữa là má phanh tiếp xúc với tang trống đều hơn nên mang lại hiệu quả phanh cao hơn.Tuy nhiên, kết cấu loại này phức tạp, gây khó khăn trong việc bảo dưỡng, sửa chữa.
vPhạm vi sử dụng
Chủ yếu là ở các phương tiện có tải trọng nhẹ và yêu cầu bảo trì thấp, nhưng ít được sử dụng trong các xe có yêu cầu phanh cao vì hiệu suất tản nhiệt của hệ thống phanh này không tốt như các loại phanh khác.
d) Cơ cấu phanh tang trống tự cường hóa
vSơ đồ cấu tạo
|
|
|
|
vNguyên lý làm việc
Với cách bố trí như trên, hiệu quả phanh chỉ đạt được tốt theo một chiều nhất định (ở trên hình là chiều lùi). Lực sinh ra ở piston xi lanh (3) thông qua ty đẩy, tỳ guốc phanh sau (2) ép sát vào tang trống, đồng thời lực đẩy sinh ra ở phía dưới của guốc phanh sẽ đẩy tiếp (cường hoá) cho guốc phanh sau (10) thông qua ống liên kết (6) ép sát vào tang trống để phanh bánh xe. Khi tiến, hiệu quả phanh giảm lớn bởi cả 2 guốc đều là má nhả.
vƯu nhược điểm
Hiệu quả phanh sẽ tăng lên do hiện tượng tự cường hoá đồng thời với cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn thì hiệu quả phanh khi xe tiến là lớn hơn khi xe lùi còn với loại tác dụng kép thì như nhau.Tuy nhiên, cơ cấu phanh như thế này có kết cấu phức tạp dẫn đến chế tạo, bảo dưỡng và sửa chữa đều khó khăn.
vPhạm vi sử dụng
Cơ cấu này được sử dụng rộng rãi trong các xe có tải trọng vừa phải và yêu cầu tiết kiệm chi phí bảo trì, nhưng ít xuất hiện ở các xe thể thao hay các phương tiện yêu cầu hiệu suất phanh cao.
1.2.2. Dẫn động phanh
1.2.2.1. Dẫn động phanh cơ khí
Dẫn động cơ khí bao gồm các thanh, đòn, dây cáp,... Lực người lái sinh ra được truyền qua các thanh, đòn, dây cáp,... đến cơ cấu phanh.
vSơ đồ cấu tạo
|
Hình 1.7. Dẫn động phanh cơ khí 1. Tay phanh; 2. Thanh dẫn; 3. Con lăn dây cáp; 4. Dây cáp; 5. Trục; 6. Thanh kéo; 7. Thanh cân Bằng; 8, 9. Dây cáp dẫn động phanh; 10. Giá; 11, 13. Mâm phanh; 12. Xi lanh phanh bánh xe. |
vNguyên lý làm việc
Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 được truyền qua dây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốc phanh, vị trí của cần phanh tay 1 được định vị bằng cá hãm trên thanh răng 2.
vƯu nhược điểm
Ưu điểm: Có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.
Nhược điểm: Hiệu suất truyền lực không cao, thời gian phanh lớn.
vPhạm vi sử dụng
Trên ô tô loại dẫn động này không dùng cho phanh chính mà chỉ sử dụng cho phanh dừng là loại phanh có ít cơ cấu phanh (chỉ 1 hoặc 2 cơ cấu phanh) và không đòi hỏi khắt khe sự đồng đều mô men phanh giữa các cơ cấu phanh cũng như thời gian tác dụng. Trên một số máy kéo có bố trí dẫn động cơ khí cho phanh chính do vận tốc thấp và chỉ có hai bánh sau là có cơ cấu phanh.
1.2.2.2. Dẫn động phanh thủy lực
Loại dẫn động một dòng không còn được sử dụng trên ô tô hiện đại do không an toàn nếu xảy ra sự cố rò rỉ dầu. Dẫn động hai dòng đang được sử dụng phổ biến.
Dẫn dòng phụ thuộc vào cách phân dòng dẫn động dẫn động hai dòng có các loại dẫn động phân dòng độc lập cầu trước cầu sau (kiểu chữ H), phân dòng dẫn động chéo trước phải sau trái và trước trái sau phải (kiểu chữ X), phân dòng hỗn hợp.
Ngoài ra, dẫn động thủy lực thường được kết hợp sử dụng với bộ trợ lực chân không.
Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực được thể hiện trên (hình 1.8)
|
Hình 1.8. Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực (Kiểu chữ H) 1.Bàn đạp phanh; 2. Bầu trợ lực; 3. Xi lanh chính; 4. Bình dầu; 5. Phanh đĩa; 6. Bộ điều hoà lực phanh; 7. Phanh guốc |
|
Hình 1.9. Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực (Kiểu chữ X)
|
Bộ trợ lực chân không hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không của động cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp phanh. Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ.
vNguyên lý làm việc
Ở trạng thái bình thường, dầu từ bình chứa điền đầy vào các khoang công tác của xy lanh chính (2) và đường cấp dầu (I, II) tới cơ cấu phanh (1,5) với áp suất thấp. Người lái tác dụng vào bàn đạp phanh (4) cùng với bộ trợ lực (3) thông qua xi lanh chính (2) tạo nên áp lực cao trong đường dẫn dầu tới cơ cấu phanh trước (1), sau (5) để thực hiện giảm tốc độ các bánh xe đang quay.
vƯu nhược điểm
Ưu điểm: Thực hiện phanh đồng thời đối với các bánh xe với sự phân bố lực phanh đều, chính xác trên các bánh xe. Hiệu suất cao, độ nhạy cao và có cấu tạo đơn giản. Phanh êm dịu, dễ bố trí các bộ phận ở vị trí xa nhau. Dễ dàng kết hợp với hệ thống điện điều khiển nhằm tự động hóa quá trình phanh.
Nhược điểm: Lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn, nên chỉ áp dụng cho xe có tải trọng nhỏ. Khi dầu bị rò rỉ thì hiệu quả của phanh giảm. Dễ bị xâm thực bởi không khí.
vPhạm vi sử dụng
Dẫn động phanh thủy lực chủ yếu được sử dụng trong các phương tiện ô tô hiện đại, từ xe con, xe thương mại đến các xe thể thao, nhờ vào tính hiệu quả và độ tin cậy cao trong việc truyền lực phanh.
1.2.3. Các hệ thống điện điện tử điều khiển quá trình phanh
1.2.3.1.Hệ thống phanh có bộ chống bó cứng bánh xe ABS (Anti-lock Braking System)
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS trên ô tô được hiểu là hệ thống phanh điều khiển điện tử thuộc hệ thống an toàn trên ô tô. Tác dụng của phanh ABS là để ngăn ngừa hãm cứng bánh xe trong những tình huống sử dụng phanh khẩn cấp để giảm tốc độ tức thời.
Sơ đồ hệ thống phanh bánh xe ABS được thể hiện trên (hình 1.10).
vSơ đồ cấu tạo
|
Hình 1.10. Sơ đồ hệ thống phanh ABS |
vNguyên lý làm việc
Khi xe vận hành, hệ thống chống bó cứng phanh sẽ được kích hoạt, cảm biến tốc độ xe đo vận tốc xe để truyền tín hiệu liên tục đến ECU. Khi ECU phát hiện một hoặc nhiều bánh xe chạy với tốc độ chậm hơn quy định sẽ gửi tín hiệu đến hệ thống trung tâm và điều khiển ABS.
Bộ điều khiển sẽ xử lý thông tin, tính toán tốc độ các bánh xe rồi đưa ra lệnh cho máy bơm cung cấp mức dầu phanh phù hợp qua van thủy lực. Cùng lúc đó kích hoạt luôn cơ chế phanh an toàn giữa đĩa và má phanh giúp bánh xe không bị bó cứng.
Hệ thống phanh ABS làm việc này bằng cách ấn – nhả má phanh và đĩa phanh với tần suất 15 lần/s chứ không tác dụng một lực mạnh liên tục trong thời gian ngắn vào 2 bộ phận này khiến phanh chết cứng. Sau đó hệ thống máy tính lại dựa trên thông số cảm biến vận tốc và thao tác của người lái để điều chỉnh áp lực phanh.
1.2.3.2.Hệ thống phanh thủy lực có trang bị ABS liên hợp EBD và BAS
Trên các hệ thống phanh có trang bị ABS thường đi kèm với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD. Không giống như chức năng của hệ thống điều hòa lực phanh thông thường, hệ thống EBD có nhiệm vụ điều chỉnh lực phanh không chỉ ra cầu trước và cầu sau của xe trong trường hợp phanh xe khi chuyển động thẳng mà còn ra các bánh xe bên trong và bên ngoài khi phanh xe chuyển động quay vòng.
1.2.3.3. Hệ thống phanh thủy lực có trang bị ABS liên hợp trống trượt quay TCS (Traction Control System)
Hệ thống TCS là hệ thống điều chỉnh lực kéo, nó được thực hiện nhằm làm giảm khả năng trượt quay các bánh xe chủ động, thường xuất hiện trong các trường hợp khởi động, tăng tốc trên đường có hệ số bám thấp.
vCấu tạo chung của hệ thống bao gồm các bộ phận:
Bộ điều khiển ABS/TCS-EDTC; bộ chấp hành thủy lực ABS/TCS; chân ga điện tử với bộ điều khiển.
vCác trạng thái điều khiển cơ bản như sau:
Khi một bánh xe có xu hướng bị trượt quay, TCS sẽ ưu tiên điều khiển tác động bởi hệ thống phanh. TCS sẽ gửi tín hiệu điều khiển tới bơm, thông qua việc điều khiển các van điện từ dầu có áp suất cao được bơm chuyển tới xi lanh bánh xe cần phanh để giảm tốc độ. Sau đó hệ thống chuyển sang chế độ duy trì áp suất để theo dõi, chế độ giảm áp tiếp tục để duy trì sự quay của bánh xe chủ động.
Khi 2 bánh xe chủ động có xu hướng bị trượt quay, TCS sẽ ưu tiên điều khiển giảm công suất của động cơ để giảm lực kéo trước. Nếu tình trạng trượt quay vẫn có khả năng xuất hiện, TCS sẽ kích hoạt cơ cấu chấp hành tác động tới hệ thống phanh để giảm bớt tốc độ của bánh xe chủ động đến khi sự trượt không còn.
1.2.3.4. Hệ thống điều chỉnh động lực học ô tô VDC (Vehicle Dynamic Control)
VDC sẽ ngăn chặn sự trượt ngang của xe khi quay vòng thừa hoặc thiếu bằng cách kiểm soát hệ thống phanh và tốc độ động cơ.
1.2.3.5. Hệ thống phanh điện tử- thủy lực EHB (Electromechanical Braking System)
Cấu tạo chung hệ thống EHB bao gồm: bộ thủy lực với bộ tích áp, bơm, bộ tác động, bộ điều khiển và các cảm biến đo tốc độ quay và góc quay.
vSơ đồ cấu tạo
|
Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống phanh EHB 1- Bàn đạp phanh; 2- Bộ mô tả cảm giác bàn đạp phanh; 3- Xi lanh thủy lực; 4- Các tín hiệu cảm biến; 5- EHB ECU; 6- Bộ điều khiển thủy lực; 7- Bộ tích áp; 8- Bơm; 9- Cơ cấu phanh; 10- Ắc quy |
vNguyên lý làm việc
Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh (1) sẽ tạo ra áp suất phanh ở xi lanh chính (3) trên cả 2 nhánh, áp suất này sẽ được ghi nhận bởi cảm biến áp suất sau xi lanh (4). ECU (5) nhận tín hiệu, xử lý tín hiệu và điều khiển kích hoạt các van điện từ của hệ thống điều khiển thủy lực để đóng nối các đường cấp dầu. Việc cung cấp áp suất dầu cho hệ thống phanh được thực hiện bởi bộ tích áp (7). Áp suất trong bộ tích áp được tạo ra bởi bơm thủy lực (8) điều khiển bằng điện và được đo bằng cảm biến áp suất.
1.3. Giới thiệu về ô tô MITSUBISHI TRITONGLS Blackline 2018.
1.3.1. Giới thiệu chung về ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018.
Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018 là phiên bản đặc biệt của dòng Triton, được Mitsubishi Motors tung ra thị trường nhằm mang lại sự độc đáo và phong cách thể thao cho người dùng. Với những cải tiến về thiết kế và tính năng, phiên bản này không chỉ duy trì các ưu điểm vốn có của dòng Triton mà còn mang lại những trải nghiệm lái xe khác biệt.
1.3.2. Đặc điểm kỹ thuật chung
- Động cơ: Triton GLS Blackline 2018 được trang bị động cơ diesel turbo 4 2.4L, 4 xy-lanh thẳng hàng, tích hợp công nghệ tăng áp, tạo ra công suất cực đại 133 mã lực tại 3.500 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 430 Nm tại 2.500 vòng/phút. Công nghệ giúp tối ưu hóa hiệu suất đốt cháy nhiên liệu và giảm thiểu khí thải.
- Hệ dẫn động: Hệ dẫn động bốn bánh toàn thời gian (4WD) với khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa các chế độ 2H, 4H và 4L, giúp xe vận hành hiệu quả trên cả đường phố và địa hình gồ ghề.
- Hộp số: Xe được trang bị hộp số sàn 6 cấp, đảm bảo sự chuyển số mượt mà và hiệu suất tối ưu trong nhiều điều kiện lái xe.
1.3.3. Tính năng an toàn
Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018 được trang bị những tính năng an toàn tiên tiến để đảm bảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách:
- Hệ thống phanh ABS (chống bó cứng phanh), EBD (phân phối lực phanh điện tử) và BA (hỗ trợ phanh khẩn cấp).
- Hệ thống cân bằng điện tử (ASC) và kiểm soát lực kéo (TCS) giúp xe vận hành ổn định trong các tình huống nguy hiểm.
- Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc (HSA), đảm bảo xe không bị trôi khi dừng và khởi hành trên dốc.
- Túi khí: Phiên bản này có túi khí kép cho hàng ghế trước và túi khí rèm để bảo vệ cả người lái lẫn hành khách.
1.3.4. Khả năng vận hành
Với sự kết hợp giữa hệ dẫn động 4WD và hệ thống treo trước tay đòn kép, treo sau dạng nhíp lá, Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018 có khả năng vượt địa hình tốt và giữ vững sự ổn định. Khoảng sáng gầm xe lớn giúp xe dễ dàng vượt qua cácchướng ngại vật và tăng khả năng off-road.
1.3.5. Tuyến hình và các thông số kỹ thuật của ô tô
Tuyến hình ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018 được trình bày trên hình 1.12.
|
Hình 1.12. Tuyến hình ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018 |
Các thông số kỹ thuật kỹ thuật chủ yếu của ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018 được trình bày trong bảng 1.
Bảng 1. Thông số kỹ thuật chủ yếu của ô tô Mitsubishi Triton GLS Blackline 2018
|
TT |
Thông số |
Đơn vị |
Giá trị |
|
I |
Thông số kích thước |
|
|
|
1 |
Kích thước Dài x Rộng x Cao toàn bộ |
mm |
5280 x 1815 x 1780 |
|
2 |
Chiều dài cơ sở |
mm |
3000 |
|
3 |
Khoảng sáng gầm xe |
mm |
205 |
|
II |
Thông số trọng lượng |
|
|
|
1 |
Trọng lượng không tải |
N |
19500 |
|
2 |
Tổng trọng lượng xe |
N |
29000 |
|
III |
Động cơ |
|
|
|
1 |
Kiểu |
|
|
|
2 |
Công suất động cơ |
Cc |
2440 |
|
3 |
Công suất lớn nhất |
HP/rpm |
133/3500 |
|
4 |
Mô men xoắn lớn nhất |
Nm/rpm |
430/2500 |
|
IV |
Hệ thống truyền lực |
|
|
|
1 |
Hộp số |
|
Số sàn 6 cấp |
|
2 |
Hệ thống động |
|
4 bánh toàn thời gian (4WD) |
|
V |
Hệ thống treo |
|
|
|
1 |
Treo trước |
|
Lò xo trụ, ống giảm chấn |
|
2 |
Treo sau |
|
Nhíp lá, ống giảm chấn |
|
VI |
Hệ thống lái |
|
|
|
1 |
Loại |
|
Trợ lực thủy lực |
|
VII |
Hệ thống phanh |
|
|
|
1 |
Phanh trước |
|
Phanh đĩa |
|
2 |
Phanh sau |
|
Phanh tang trống |
|
VII |
Lốp và vành xe |
|
|
|
1 |
Kích thước lốp trước |
|
245/65 R17 |
|
2 |
Kích thước lốp sau |
|
245/65 R17 |
1.4. Lựa chọn phương án thiết kế.
Trên cơ sở phân tích các loại cơ cấu phanh được sử dụng trên ô tô bán tải, căn cứ vào thông số của ô tô cơ sở, em lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh trước là đĩa và cơ cấu phanh sau là tang trống.
1.4.1. Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu phanh
vCơ cấu phanh cầu trước
Trên cơ cấu phanh đĩa,em chọn cơ cấu phanh đĩa có xi lanh đặt 1 phía và xylanh di động.
vCơ cấu phanh sau
Trên cơ cấu phanh tang trống,em chọn phanh guốc loại đối xứng qua trục cho cầu sau.
1.4.2.Lựa chọn phương án dẫn động phanh
Hệ thống phanh chính dẫn động thủy lực hiện nay đều được tiêu chuẩn hóa là loại có hai dòng độc lập đưa tới các bánh xe nhằm đảm bảo an toàn nếu một dòng nào đó bị hư hỏng mất tác dụng. Bộ phận phân chia dòng độc lập là xi lanh phanh chính với kết cấu hai buồng công tác độc lập.
- Vì vậy, em chọn hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thiết kế
2.1.1 Sơ đồ bố trí chung trên xe
|
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống phanh chính trên xe thiết kế
|
|
|
- 1.2. Nguyên lý làm việc
Khi không phanh: lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pittông nằm trong xilanh, ép dầu trong xilanh đi đến các đường ống dẫn. Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5-8 Mpa) sẽ tác dụng vào các pittông ở xilanh bánh xe và pittông ở cụm má phanh. Hai pittông này thắng lực lò xo đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu từ xilanh bánh xe, và xilanh phanh đĩa về xilanh chính.
2.2. Kết cấu hệ thống phanh thiết kế.
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe.
Hệ thống phanh có hai phần cơ bản là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô.
- Dẫn động phanh: dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.
2.2.1. Kết cấu cơ cấu phanh
2.2.1.1. Cơ cấu phanh trước
a) Kết cấu và nguyên lý làm việc
Cơ cấu phanh trước là cơ cấu phanh đĩa có xi lanh đặt 1 phía và giá xi lanh di động, được trình bày trên hình 2.2.
|
Hình 2.2. Kết cấu cơ cấu phanh trước 1. Đĩa phanh; 2. Giá; 3,6. Má phanh; 4. Piston; 5. Càng phanh; 7. Chụp bụi; 8. Chốt dẫn hướng; 9. Bu lông; 10. Đường dẫn dầu; 11. Vít xả khí. |
vKết cấu:
- Má kẹp: Được đúc bằng gang rèn.
- Xilanh thuỷ lực: Được đúc bằng hơp kim nhôm. Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xilanh được mạ một lớp crôm. Khi xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh. Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim.
- Các thân má phanh: Chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá.
- Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát khoảng 12-16 % diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi.
- Cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực còn gọi là xilanh con hay xilanh bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí.
vNguyên lý làm việc
Khi phanh người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xilanh chính đến bộ trợ lực, một phần trực tiếp đi đến các xilanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực. Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xilanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái. Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xilanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xilanh bánh xe trước và sau. Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín và độ đảo chiều trục của đĩa. Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở.
b) Kết cấu của cơ cấu phanh
vKết cấu đĩa phanh
Đĩa phanh là bộ phận được gắn trực tiếp ngay trên cụm moay-ơ của bánh xe và quay cùng bánh xe.Đĩa phanh có hai bề mặt làm việc được mài phẳng với độ bóng cao. Tiết diện của đĩa có dạng gấp nhằm tạo nên đường truyền nhiệt gẫy khúc, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn ổ bi moay ơ do nhiệt độ. Được chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thông gió để làm mát, vật liệu này có khả năng chịu nhiệt, chịu lực tốt và độ bền cao.
|
Hình 2.3. Đĩa phanh |
vKết cấu má phanh
Má phanh: Hầu hết các má phanh có lưng đỡ là một tấm đệm phẳng bằng kim loại. Các má phanh phía trong của loại di động thường được thiết kế để giảm khe hở giữa các mặt tiếp giáp. Khe hở chỉ vừa đủ cho sự chuyển động khi phanh hoặc nhả.
|
Hình 2.4. Má phanh 1- Xương thép; 2- má phanh; 3- Tấm lót; 4- Rãnh nhỏ |
vKết cấu cụm xi lanh phanh bánh xe
Chuyển đổi áp suất thủy lực từ hệ thống phanh thành lực ép để đẩy piston, từ đó tạo lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh.
- Cấu tạo:
- Thân xi lanh (Caliper body): Được chế tạo bằng gang xám, đảm bảo khả năng chịu áp lực và tản nhiệt tốt.
- Piston thủy lực: Là bộ phận hình trụ, được chế tạo bằng hợp kim nhôm, nằm trong xi lanh bánh xe. Piston dịch chuyển nhờ áp suất dầu phanh.
- Vòng đệm cao su (Cuppen): Được đặt quanh piston để làm kín và ngăn rò rỉ dầu phanh, đồng thời ngăn bụi bẩn xâm nhập.
- Lò xo hồi vị: Giữ piston ở trạng thái không hoạt động và đưa piston về vị trí ban đầu khi nhả phanh.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi người lái đạp phanh, dầu phanh từ xi lanh chính truyền đến xi lanh bánh xe, đẩy piston tiến ra ngoài, ép má phanh sát vào đĩa phanh để tạo ma sát.
vKết cấu di trượt
Cho phép ngàm phanh (caliper) di chuyển tự do ngang qua đĩa phanh, giúp lực ép được phân bố đều lên hai má phanh.
- Cấu tạo:
- Loại di động: Chỉ có piston một bên, ngàm phanh tự trượt ngang để ép má phanh còn lại vào đĩa phanh.
- Cơ cấu dẫn hướng (Slide Pins): Là các chốt trượt bôi trơn giúp caliper di chuyển trơn tru.
- Lò xo hồi vị và đệm cao su: Giữ caliper không bị rung lắc và giảm ma sát khi phanh nhả.
vKết cấu cụm pittong cuppen
Piston: Làm từ vật liệu chịu nhiệt và chịu mài mòn như nhôm hoặc thép. Piston tiếp xúc trực tiếp với dầu phanh để dịch chuyển khi áp suất tăng.
Cuppen (Vòng đệm cao su): Cuppen có hai nhiệm vụ chính làm kín giữa piston và thân xi lanh, ngăn dầu phanh rò rỉ và hỗ trợ piston tự động rút về khi nhả phanh nhờ tính đàn hồi.
Cuppen thường được làm từ vật liệu cao su chịu dầu và chịu nhiệt tốt như EPDM.
- Nguyên lý làm việc:
Khi áp suất dầu tăng, piston được đẩy ra ngoài và ép má phanh vào đĩa phanh. Khi lực phanh giảm, cuppen đàn hồi giúp piston rút nhẹ về vị trí ban đầu, đảm bảo má phanh không ma sát liên tục với đĩa phanh.
vKết cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh được thể hiện trên (hình 2.5).
Trong cơ cấu phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh được điều chỉnh tự động. ở đây ta dùng phương pháp điều chỉnh bằng sự biến dạng của phớt(vành khăn) làm kín.
|
Hình 2.5. Sự điều chỉnh giữa khe hở má phanh và đĩa phanh 1.Xylanh công tác., 2. Vành khăn., 3. Píttông |
- Nguyên lý hoạt động:
Vành khăn có tác dụng bao kín dầu áp suất cao trong khoảng giữa piston và xylanh công tác. Rãnh chứa vành khăn có tiết diện hình thang đáy lớn nằm trên phần tiếp xúc với piston. Khi piston dịch chuyển do ma sát giữa piston và vành khăn lớn nên vành khăn bị biến dạng trong rãnh. Khi thôi phanh vành khăn kéo piston về vị trí ban đầu và hết biến dạng.Nếu khe hở giữa má phanh và đĩaphanh quá lớn,thì sự biến dạng của vành khăn không đủ đảm bảo sự dịch chuyển của piston và vành khăn sẽ bị trượt trên piston. Khi thôi phanh piston trở về biến dạng của vành khăn do vậy piston nằm ở vị trí mới so với xylanh.
2.2.1.2. Cơ cấu phanh sau
a) Kết cấu và nguyên lý làm việc
Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh tang trống có guốc phanh đối xứng qua trục, được trình bày trên hình 2.6.
vKết cấu
|
Hình 2.6. Kết cấu cơ cấu phanh sau 1. Chắn bụi; 2. Cần đẩy; 3. Pít tông; 4. Cúp ben; 5. Lò xò; 6. Thân xilanh; 7. Vít điều chỉnh khe hở; 8. Cần tự động điều chỉnh khe hở; 9. Chốt và đệm chữ C; 10. Lò xo hồi vị; 11. Guốc phanh; 12. Tấm ma sát; 13. Lò xo kéo cần điều chỉnh; 14. Tang trống; 15. Cần kéo phanh tay; 16. Cáp phanh tay; 17. Lò xo kéo guốc phanh |
- Qua hình ta thấy:
- Guốc phanh: Được chế tạo bằng thép, có hai guốc là loại chốt tựa cùng phía đầu trên dựa vào cơ cấu nhả, đầu dưới dựa vào cơ cấu điều chỉnh, trên mặt có gia công các lỗ để gá lò xo hồi vị của guốc phanh và cơ cấu điều chỉnh.
- Má phanh: Có độ cong theo độ cong của guốc phanh. Được chế tạo bằng vật liệu ma sát. Má phanh được gắn với guốc phanh bằng một loại keo đặc biệt.
- Mâm phanh: Được thiết kế chế tạo để gắn cụm phanh, mâm phanh được gắn bằng bu lông vào trục bánh sau. Trên mâm phanh có các lỗ, vấu lồi để gắn xilanh thủy lực, lò xo giữ guốc phanh và cáp phanh tay.
- Trống phanh: Được gắn vào trục bánh xe, ở ngay bên trong bánh xe và quay cùng bánh xe. Trống phanh được chế tạo từ gang xám, trên trống phanh có gia công các lỗ để định vị má phanh.
- Trống phanh quay cùng với bánh xe, guốc phanh sẽ ép vào với bánh xe từ bên.
- Cơ cấu phanh sử dụng loại một xilanh con có hai píttông.
- Cơ cấu phanh bánh sau là cơ cấu phanh loại tang trống kiểu tự tăng tăng cường với cơ cấu tự điều chỉnh khe hở guốc phanh và tang trống. Các guốc phanh được đặt trên các chốt lệch tâm. Trên guốc phanh có dán các má phanh và được ép vào các píttông trong xilanh bánh xe nhờ lò xo hồi vị guốc.
- Tang phanh: được đúc bằng gang, dạng tang trống (được gọi là phanh tang trống), bề mặt trong có hệ số ma sát cao và có khả năng thoát nhiệt tốt. Tang phanh có lỗ để lồng qua đầu trục và lỗ để bắt với moay ơ bánh xe. Trên tang phanh có các gờ để tăng độ cứng vững và khả năng thoát nhiệt.
vNguyên lý hoạt động:
Khi người lái xe đạp bàn đạp phanh, thông qua cơ cấu dẫn động, đầu của guốc phanh tì vào xilanh phanh chuyển động gần về phía tang phanh. Khi các bề mặt tấm ma sát của guốc phanh sát vào mặt của tang phanh, lực ma sát suất hiện. Nếu bánh xe chuyển động thì lực ma sát này sinh ra mô men chống lại chiều chuyển động của bánh xe, như vậy quá trình phanh thực hiện.
Khi người lái xe nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các bề mặt ma sát của guốc phanh được tách ra khỏi bề mặt của tang phanh, giữa má phanh và tang phanh không có lực lực ma sát do vậy không cản trở chuyển động của bánh xe, quá trình phanh không xảy ra.
b) Kết cấu của cơ cấu phanh
vKết cấu tang trống
Trống phanh: Là một bộ phận hình trụ rỗng, gắn với trục bánh xe và quay cùng bánh xe. Khi phanh được kích hoạt, guốc phanh ép vào mặt trong của trống phanh, tạo ra ma sát để giảm tốc độ hoặc dừng xe.
|
Hình 2.7. Trống phanh |
vKết cấu các guốc phanh
Guốc phanh: Bao gồm hai guốc phanh được đặt bên trong trống phanh, mỗi guốc có một má phanh được làm từ vật liệu ma sát đặc biệt. Khi phanh, guốc phanh được đẩy ra ngoài, ép vào trống phanh để tạo ma sát.
|
Hình 2.8. Guốc phanh 1. Đầu tựa chốt cố định; 2. Gân trợ lực; 3. Đường hàn; 4. Đầu điều chỉnh. |
vKết cấu cụm xi lanh phanh bánh xe
Là một thiết bị thủy lực chứa piston và cuppen.
Xi lanh bánh xe được bắt bằng bulông vào đĩa đỡ phanh (đĩa đỡ phanh là chi tiết không quay của phanh trống).
Dẫn động chất lỏng: tín hiệu điều khiển truyền đến từ người lái là áp suất chất lỏng, loại dẫn động này được dùng nhiều trên xe con, xe tải nhỏ.
Bộ phận tạo ra lực đẩy vào guốc phanh của loại dẫn động chất lỏng có nhiệm vụ biến áp suất chất lỏng thành lực đẩy vào guốc phanh. Kết cấu của bộ phận này được thể hiện trên hình.
- Cấu tạo:
|
Hình 2.9. Xi lanh công tác 1,6. Pít tông; 2. Phớt; 3. Xi lanh; 4. Nắp che bụi; 5. Chốt tựa guốc phanh; 7. Lò xo. |
- Nguyên lý làm việc:
Lỗ B dẫn chất lỏng vào xi lanh, lỗ A để xả khí. Không phanh, các piston bên trong xi lanh bánh xe luôn bị đẩy vào trong do lò xo hồi kéo các guốc phanh. Nó bị đẩy vào đến điểm cần đẩy chạm vào guốc phanh. Khi phanh, chất lỏng áp suất cao sẽ được dẫn qua lỗ B vào xi lanh, áp suất chất lỏng sẽ đẩy các pít tông 1 và 6 ra hai phía thông qua các chốt tựa 5 đẩy vào các guốc phanh áp sát vào trống phanh.
vKết cấu điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh
Bố trí cơ cấu phanh tay ở cầu sau, sử dụng chung kết cấu phanh tang trống của hệ thống phanh chính loại có guốc phanh bố trí đối xứng qua trục, riêng rẽ về 2 phía.
Phương pháp điều chỉnh: điều chỉnh bằng tay, do thợ sửa chữa, bảo hành đảm nhận.
- Cấu tạo:
|
Hình 2.10. Các bộ phận và nơi điều chỉnh khe hở phanh 1,4. Thanh đẩy; 2. Bulông; 3. Bánh răng; 5. Cam lệch tâm; 6,7. Bu lông điều chỉnh; 8. Vòng lệch tâm; 9. Guốc phanh. |
o Điều chỉnh ở điểm tựa phía trên (vị trí A hoặc B hình a).
Điều chỉnh bằng cơ cấu điều chỉnh hình b: cơ cấu này có 4 chi tiết chính: thanh đẩy 1 và 4 được đặt tựa vào guốc phanh ở vị trí A trên hình a, bu lông 2 một đầu có ren lắp với ren trên thanh đẩy 4, một đầu lắp lỏng vào thanh đẩy 1. Bánh răng điều chỉnh 3 lắp chặt với bu lông 2. Khi xoay bánh răng 3, bu lông 2 quay, gối tựa 4 sẽ di chuyển sang trái hoặc phải (tùy theo chiều quay của bánh răng 3) làm cho các má phanh gần hoặc xa trống phanh.
o Điều chỉnh ở điểm tựa dưới (vị trí C hoặc D)
Điều chỉnh bằng cơ cấu điều chỉnh hình b: trong trường hợp điều chỉnh điểm tựa dưới bằng cơ cấu hình b thì cơ cấu này phải đặt vào vị trí D hình a. Trong nhiều trường hợp chốt tựa được đặt trong một ống cố định trên mâm phanh (có dạng như một xi lanh). Tại vị trí bố trí bánh răng điều chỉnh, người ta xẻ một lỗ trên ống chứa thanh nối. Khi cần điều chỉnh, dùng tuốc nơ vít gẩy các răng của bánh răng điều chỉnh.
- Nguyên lý làm việc:
Điều chỉnh khe hở dưới: xoay trống phanh cho rãnh đo khe hở đến đầu dưới của má phanh, luồn thước lá (có chiều dày theo quy định) vào rãnh, tháo ê cu hãm, xoay chốt bản lề 1 (vòng lệch tâm sẽ quay theo làm dịch chuyển guốc phanh) cho đến khi đạt khe hở yêu cầu, sau đó vặn chặt ê cu hãm để hãm chốt bản lề lại.
Điều chỉnh khe hở trên: xoay trống phanh cho rãnh đo khe hở đến đầu trên của má phanh, luồn thước lá (có chiều dày theo quy định) vào rãnh, xoay bu lông (cam lệch tâm sẽ quay theo làm dịch chuyển guốc phanh l) cho đến khi đạt khe hở yêu cầu. Sau đó lắp lại bánh xe, vặn sơ bộ các ê cu bánh xe, kích để tháo kê, hạ kích và xiết chặt lại ê cu bánh xe.
2.2.2. Kết cấu dẫn động phanh
2.2.2.1. Kết cấu của xilanh phanh chính
Kết cấu 1 loại xi lanh chính 2 dòng độc lập với tác động của 2 piston xi lanh lực như thể hiện trên hình 2.11.
vKết cấu
- Xilanh phanh chính là xilanh kép (Tổng phanh), tức là trong xilanh phanh có hai pít tông tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt.
- Thân xilanh được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ bù, lỗ thông qua, đồng thời đây cũng là chi tiết để gá đặt các chi tiết khác.
- Pít tông: Mỗi buồng của xilanh chính có một pít tông và mỗi pít tông có một lò xo hồi vị riêng. Pít tông được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cố định gioăng làm kín, trên mỗi pít tông có khoan lỗ và có khoang chứa dầu để bù dầu trong hành trình trả. Phía đuôi của pít tông khoang thứ nhất có hốc để chứa đầu cần đẩy.
- Cúppen: Làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển trong xilanh cùng với pittông có tác dụng làm kín khi dầu có áp suất cao ở hành trình nén.
|
Hình 2.11. Xy lanh chính 1. Bình chứa dầu; 2. Ốc bắt; 3. Màng cao su; 4. Vỏ xi lanh; 5. Đệm chặn; 6. Vòng hãm; 7. Vòng bao kín; 8. Piston thứ nhất; 9. Đệm hoa khế; 10. Cuppen; 11. Tấm đệm; 12. Vít đẩy; 13. Ống đỡ; 14. Ống chặn; 15. Piston thứ hai; 16. Lò xo hồi vị; 17. Lò xo ép van một chiều ngược; 18. Lò xo ép van một chiều xuôi; 19. Tấm đệm; 20, 21. Phiến van; 22. Ốc lắp. |
vKết cấu của xi lanh chính:
- Kết cấu đảm bảo áp suất dư trong hệ thống chống lọt khí:
Cụm van đẩy nhanh hồi chậm chỉ có ở cơ cấu phanh sau bao gồm 2 van một chiều đặt ngược nhau. Chiều từ xi lanh chính đi ra thì nó là van lớn để khi đẩy dầu có áp suất cao đi từ trong ra để thực hiện quá trình phanh điều các xi lanh phanh sau để nó được đẩy nhanh hết sức có thể để giảm thời gian chậm tác dụng. Khi hồi, van hồi có tiết diện nhỏ hơn để hồi chậm lại, hồi chậm đối với cơ cấu phanh tang trống thì do hành trình của piston lớn nên khi dầu hồi nhanh thì tạo ra độ rỗng trong xi lanh phanh bánh xe cũng như trong đường ống như vậy có thể gây ra lọt khí từ bên ngoài (hiện tượng e). Đối với phanh trước sử dụng phanh đĩa thì hành trình của piston rất nhỏ không đáng kể nên không cần phải sử dụng cụm van này.
- Kết cấu bù dầu (tạm thời):
Bao gồm một bộ phận bù dầu, thường là một van hoặc bể chứa nhỏ nằm trong hoặc gần xi lanh chính. Khi lượng dầu trong hệ thống phanh giảm xuống dưới mức cần thiết, bộ phận bù dầu sẽ tự động cung cấp một lượng dầu phanh bổ sung vào hệ thống.
- Kết cấu đảm bảo an toàn khi một dòng bị hư hỏng:
Hệ thống phanh có hai mạch độc lập (mạch trái và mạch phải) giúp duy trì an toàn nếu một trong các mạch bị hư hỏng.Khi một trong các mạch gặp sự cố (ví dụ, rò rỉ dầu phanh), mạch còn lại vẫn hoạt động bình thường, đảm bảo phanh không bị mất hoàn toàn, giúp xe dừng lại an toàn. Dù hiệu suất phanh có thể giảm xuống (vì chỉ còn một mạch hoạt động).
Van khóa hoặc van giảm áp giúp duy trì áp suất trong mạch không bị hạ thấp quá nhanh và giữ dầu phanh trong các đường ống lâu hơn, tránh tình trạng hệ thống phanh bị mất hiệu lực hoàn toàn.
vHoạt động:
Khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp truyền qua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy pittông trong xilanh này. Lực của áp suất thủy lực bên trong xilanh chính được truyền qua các đường ống dầu phanh đến từng xilanh phanh.
- Các chế độ vận hành
- Hoạt động bình thường
- Khi không tác động vào phanh:
|
Hình 2.12. Hoạt động của xilanh phanh khi Không đạp bàn phanh |
Các cúppen của pittông số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi giữa xilanh chính và bình chứa. Pittông số 2 được lò xo hồi vị số 2 đẩy sang bên phải, nhưng bu lông chặn không cho nó đi xa hơn.
- Khi đạp bàn đạp phanh:
|
|
|
Hình 2.13. Hoạt động của xilanh phanh khi đạp bàn đạp phanh |
Pít tông số 1 dịch chuyển sang bên trái và cúp pen của pít tông này bịt kín cửa bù để chặn đường đi giữa xilanh này và bình chứa. Khi pít tông bị đẩy thêm, nó làm tăng áp suất thủy lực bên trong xilanh chính. Áp suất này tác động vào các xilanh phanh phía sau. Vì áp suất này cũng đẩy pít tông số 2 nên pít tông số 2 cũng hoạt động giống hệt pít tông số 1 và tác động vào các xilanh phanh của bánh trước.
- Khi nhả bàn đạp phanh:
|
Hình 2.14. Hoạt động của xilanh phanh khi nhả bàn đạp phanh |
Các pittông bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng do áp suất thuỷ lực và lực của các lò xo phản hồi. Tuy nhiên do dầu phanh từ các xilanh phanh không chảy về ngay, áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính tạm thời giảm xuống (độ chân không phát triển). Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy và xilanh chính qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh pittông và quanh chu vi của cúppen pittông. Sau khi pittông đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xilanh phanh về xi lanh chính rồi chảy và bình chứa qua các cửa bù. Cửa bù này còn khử các thay đổi về thể tích của dầu phanh có thể xảy ra ở bên trong xilanh do nhiệt độ thay đổi. Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tăng lên khi không sử dụng các phanh.
- Nếu dầu bị rò rỉ ở một trong các hệ thống này
|
Hình 2.15. Dầu bị rò rỉ trong hệ thống |
- Rò rỉ dầu phanh ở phía sau
Khi nhả bàn đạp phanh, pittông số 1 dịch chuyển sang bên trái nhưng không tạo ra áp suất thuỷ lực ở phía sau. Do đó pittông số 1 nén lò xo phản hồi, tiếp xúc với pittông số 2, và đẩy pittông số 2 làm tăng áp suất thuỷ lực ở đầu trước của xi lanh chính, tác động vào hai trong các phanh bằng lực từ phía trước của xi lanh chính
- Dầu phanh rò rỉ ở phía trước
Vì áp suất thuỷ lực không được tạo ra ở phía trước, pittông số 2 dịch chuyển ra phía trước cho đến khi nó tiếp xúc với vách ở đầu cuối của xi lanh chính.Khi pittông số 1 bị đẩy tiếp về bên trái, áp suất thuỷ lực ở phía sau xi lanh chính tăng lên làm cho hai trong các phanh bị tác động bằng lực từ phía sau của xi lanh chính.
2.2.2.2. Kết cấu của trợ lực phanh
a. Phân tích phương án trợ lực chân không
Hiện nay trên ô tô hiện đại nhằm mục đích cải tiến các hệ thống giảm cường độ lao động cho người lái, để người lái ít mắc những sai sót kỹ thuật khi xử lý, nâng cao an toàn khi chuyển động, ít xảy ra tai nạn giao thông như thiết kế cường hoá lái, cường hoá phanh, bộ chống hãm cứng bánh xe... Vì vậy thiết kế cường hoá phanh để giảm cường độ lao động cho người lái là rất cần thiết.
b. Kết cấu bộ trợ lực chân không
vKết cấu
|
Hình 2.16. Kết cấu bộ trợ lực kiểu chân không 1. Phớt thân; 2. Ống dẫn khí; 3. Ống nối; 4. Thanh đẩy thủy lực; 5. Đĩa phản lực; 6. Van chân không; 7. Van khí; 8. Lò xo van điều khiển; 9. Van điều khiển; 10. Cần đẩy; 11. Lọc khí; 12. Vỏ bọc; 13. Lò xo hồi vị cần đẩy; 14. Vành đỡ lò xo; 15. Phớt thân trợ lực; 16. Bulông M12; 17. Tấm thép hãm phanh; 18. Thân sau trợ lực; 19. Đĩa đỡ màng; 20. Màng trợ lực; 21. Thân trước trợ lực; 22. Lò xo màng trợ lực; 23. Vành tựa lò xo màng. |
vNguyên lý làm việc
Trạng thái phanh được biểu diễn trên hình 2.17.
|
a) |
b) |
|
c) |
d) |
|
Hình 2.17. Các trạng thái làm việc của bộ trợ lực phanh a) Trạng thái không đạp phanh; b) Trạng thái đạp phanh; c) Trạng thái giữ chân phanh; d) Trạng thái nhả phanh; |
|
- Trạng thái không đạp phanh (hình 2.17a):
Van nối 7 được nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 13, van điều khiển 9 bị đẩy sang trái bởi van điều khiển 13 do đó van khí 7 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 9 vì vậy khí từ bên ngoài qua lọc khí và bị chặn lại không vào được buồng thay đổi áp suất D. Lúc này van chân không bị tách ra khỏi van điều khiển 9 làm thông các cửa thông khí giữa buồng thay đổi áp suất D với buồng áp suất không đổi A, do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa buồng A và D. Vì vậy piston trợ lực đẩy sang phải bởi lò xo màng.
- Trạng thái đạp phanh (hình 2.17b):
Khi đạp phanh cần điều khiển van đẩy van khí 7 dịch chuyển sang trái, van điều khiển 9 bị ép vào van khí bởi lò xo van điều khiển 13 và ép sát dần vào đến khi tiếp xúc với van chân không. Vì vậy đường thông giữa hai khoang A và D được đóng lại. Khi van khí 7 dịch chuyển sang trái nó sẽ tách ra khỏi van điều khiển 9 do đó sẽ mở đường thông khí trời với buồng áp suất thay đổi D. Như vậy áp suất trong khoang A là áp suất họng hút còn áp suất trong khoang D là áp suất khí trời cho nên có sự chênh áp giữa hai khoang này điều đó dẫn đến việc ép màng trợ lực sang trái đồng thời làm cho ty đẩy dịch chuyển sang trái như vậy nó sẽ bổ sung lực tác dụng lên piston sơ cấp trong xi lanh chính.
- Trạng thái giữ chân phanh (hình 2.17c):
Nếu đạp phanh và dừng bàn đạp ở vị trí trung gian nào đó thì cần điều khiển van và van khí 7 sẽ dừng lại ty đẩy tiến thêm một chút nữa do tác dụng của sự chênh áp, van điều khiển áp sát van khí.
- Trạng thái nhả phanh (hình 2.17d):
Khi nhả phanh: lúc này van khí theo cần điều khiển dịch chuyển sang phải, van điều khiển luôn có xu hướng dịch chuyển sang trái dưới tác dụng của lò xo van điều khiển nên vẫn đóng đường khí vào khoang D, nhưng van khi kéo van điều khiển tách ra khỏi van trợ lực thì lại thông khoang A với D nên không còn sự chênh áp nữa nên piston trợ lực và van điều khiển trở về trạng thái không phanh.
- Trạng thái trợ lực tối đa:
Nếu đạp bàn đạp phanh hết hành trình, van khí sẽ tách hoàn toàn ra khỏi van điều khiển. Trong điều kiện này, buồng áp suất thay đổi B được điền đầy không khí và sự chênh áp giữu buồng áp suất không đổi A và buồng áp suất thay đổi B đạt mức cực đại. Vì vậy tạo ra kết quả trợ lực lớn nhất tác dụng lên màng trợ lực. Ngay cả khi tác dụng thêm lực lên bàn đạp phanh thì mức độ trợ lực tác dụng lên piston vẫn không đổi và lực tác dụng thêm này sẽ được truyền qua cần đẩy trợ lực đến xi lanh chính.
Trạng thái trợ lực tối đa được biểu diễn trên hình 2.18.
|
Hình 2.18. Trạng thái trợ lực tối đa |
- Khi không có chân không:
Nếu vì một lý do nào đó mà chân không không tác dụng lên trợ lực phanh thì sẽ không có sự chênh áp giữ buồng áp suất thay đổi B và buồng áp suất không đổi A (cả hai buồng đều điền đầy không khí).
Khi trợ lực phanh ở trạng thái không hoạt động, piston (màng trợ lực) bị đẩy sang phải nhờ lò xo màng.Tuy nhiên khi đạp phanh, cần điều khiển và bị đẩy sang trái và đẩy vào van khí và cần đẩy trợ lực. Vì vậy lực từ bàn đạp phanh được truyền đến piston xi lanh phanh chính để tạo ra lực phanh. Cùng lúc đó, van khí đẩy vào miếng hãm. Vì vậy, piston (màng trợ lực) cũng thắng được sức cản của lò xo màng để dịch chuyển sang trái.
Như vậy phanh vẫn có tác dụng ngay cả khi không có chân không tác dụng lên trợ lực phanh. Tuy nhiên do trợ lực phanh không hoạt động nên chân phanh cảm thấy nặng.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
3.1.Tính toán thiết kế cơ cấu phanh
- 1.1. Xác định mô men phanh sinh ra tạicơ cấu phanh
Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường. Xe chịu các lực: trọng lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau ; lực quán tính (xe đang phanh có gia tốc chậm dần). Bỏ qua lực cản lăn và lực cản không khí.
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:
|
(3.1) |
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 sau là:
|
(3.2) |
Trong đó:
- G: Trọng lượng của ôtô khi đầy tải G = 29000 N
- L: Chiều dài cơ sở của ôtô L = 3 (m).
- a: Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước:
- a = 1,8 (m)
- b: Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:
- b = 1,2 (m)
- hg: Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,89 (m)
- : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:=. g = 0,75.9,81 = 7,4 (m/s2)
- g: Gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s2)
- : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường = 0,75
- rbx : Bán kính lăn của bánh xe ta có :
- Ta có :
rbx = .r0
Trong đó :
-:Hệ số biến dạng lốp = 0,932
- r0 : bán kính thiết kế của bánh xe. Theo kí hiệu lốp của châu âu thì r0 được xác định bởi công thức:r0 = H + .25,4.
Với B - bề rộng của lốp đơn vị (mm). Với xe tham khảo dùng loại lốp 245/65R17 ta có B = 245 (mm), H/B = 0,65 => H = 159,25(mm)
d - đường kính vành bánh xe đơn vị (insơ), d =17 (insơ) = 17.25,4 = 431,8(mm)
Thay các giá trị vào (1), (2) ta được :
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là :
(N.m)
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là:
(N.m)
3.1.2. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước
a. Tính đường kính xi lanh
|
Hình 3.1. Sơ đồ tính toán phanh đĩa |
Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay được xác định như sau:
|
(3.3) |
Trong đó:
m - Số đôi bề mặt má phanh. Chọn m = 2.
Q - Lực ép má phanh vào đĩa phanh.
- Hệ số ma sát. =0,3.
Rtb- Bán kính đặt lực:
Với R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát.
Theo xe tham khảo, ta có:
Mặt khác:
n - Số lượng ống xilanh làm việc. Chọn n = 2.
p0 - Áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0 = 5 8(Mpa). Chọn p0 = 7 (Mpa)
d - Đường kính xi lanh bánh xe.
Nên:
3.1.3. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh sau
a. Xác định góc và bán kính (r) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh
Góc (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):
|
(3.4) |
Với:
β1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát;
β0- góc ôm của tấm ma sát;
β2 = β1 + β0
Bán kính ρ của lực tổng hợp:
|
(3.5) |
|
Hình 3.2. Các thông số hình học của cơ cấu phanh |
Với: rt - bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự)
Theo tài liệu đường kính tang trống nằm trong khoảng
Chọn
Bán kính tang trống phanh rt = 0,14 (m)
*) Má trước:
Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ:
*) Xác định góc ở các cơ cấu phanh:
Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β1, β2, β0, r1) chúng ta tính được góc và bán kính ρ.Do đó ta xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướng vào tâm O).
Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T.
Gócđược xác định như sau: .
Với: μ : là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường μ = 0,3. Như thế là chúng ta đã xác định được góc , nghĩa là xác định được hướng của R1. Góc má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát như nhau.
- Xác định bán kính r0:
Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe là:
Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:
- Đối với má trước:
- Đối với má sau:
vXây dựng họa đồ lực phanh
Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai piston dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:
Pt = Ps = P
Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.
- Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P;
- Tính góc và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R;
- Tính góc và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của Rt và P cắt nhau tại O’, kéo dài phương của P và Rs cắt nhau tại O’’;
- Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: ;
- Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O’ và O’’. Để xác định phương của các lực U chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2.
- Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ;
- Dựa vào tỷ lệ trên họa đồ ta sẽ tính được giá trị của các lực tác dụng cần tìm.
Đo trực tiếp các hình trên đoạn R’ và R’’ và tính tỷ lệ:
Kếthợp ta có phương trình:
Giải hệ phương trình ta được:
Trên họa đồ ta đo được giá trị của R’ = 350,47 vậy ta có tỷ lệ xích:
Từ họa đồ lực phanh ta đo được:
P = 134 (mm) ; U’= 307,5 (mm) ; U’’= 95,5 (mm).
Ta tính được các lực còn lại:
P = 134 × 38,14 = 5110 (N)
U’ = 307,5 ×38,14= 11728 (N)
U’’= 95,5 × 38,14 = 3642 (N)
|
Hình 3.3. Hoạ đồ lực phanh |
Bảng 2. Thông số các kích thước của cơ cấu phanh
|
Thông số |
Cơ cấu cầu sau |
|
|
Má trước |
Má sau |
|
|
15 |
15 |
|
|
15 |
25 |
|
|
135 |
125 |
|
|
a (mm) |
96 |
96 |
|
c (mm) |
98 |
98 |
|
(độ) |
8,65 |
10,73 |
|
(m) |
162,8 |
156,7 |
|
120 |
110 |
|
c. Kiểm nghiệm hiện tượng tự xiết
vĐối với guốc sau của cơ cấu phanh:
- Ta có công thức tính momen phanh đối với guốc sau:
Từ họa đồ ta có thể thấy trong mọi trường hợp vì vậy:
> 0
Vậy là với guốc phanh sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.
vĐối với guốc trước của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và Mp 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. Với điều kiện để xảy ra hiện tượng tự xiết là:
|
(3.8) |
Trong đó:
c - khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = =113,7 (mm); Chọn c =114 mm.
, ρt - góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh.
Trên hoạ đồ lực phanh ta thấy rằng nếu đường kéo dài phương của đi qua hoặc nằm dưới tâm quay của guốc phanh thì sẽ xảy ra hiện tượng tự xiết.
Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu phanh cầu sau.
Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết.
3.1.4. Xác định các kích thước má phanh
Kích thước má phanh được chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ô tô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của cơ cấu phanh.
Đối với cơ cấu phanh guốc:
Chiều rộng má phanh b. Chọn b= 50 mm
Bán kính tang trống= 140 mm
Góc ôm tấm ma sát
Diện tích một má trước:
Diện tích má sau:
a. Xác định công ma sát riêng
Nếu ta phanh ô tô đang chuyển động với vận tốc cho tới khi dừng hẳn (tức là khi v=0) thì toàn bộ động năng của ô tô có thể được coi là đã chuyển thành công ma sát tại các cơ cấu phanh:
|
(3.9) |
Trong đó:
- G: là trọng lượng ôtô khi đầy tải G=29000(N).
- : Tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh = 50 (km/h) =13,89 (m/s).
- g: Gia tốc trọng trường g= 9,81 ().
- [L]: Công ma sát riêng cho phép, [L] = (J/
