THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH ĐĨA DỰA TRÊN XE CON 5 CHỖ HYUNDAI ACCEN HATCHBACK
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 5
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh. 5
1.1 .1. Công dụng. 5
- 1.2. Yêu cầu. 5
- 1.3. Phân loại5
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh. 6
1.3.Cơ cấu phanh. 7
1.3.1.Cơ cấu phanh tang trống. 7
1.3.2.Cơ cấu phanh đĩa. 11
1.3.3. Một số chi tiết trong cơ cấu phanh đĩa. 12
1.4.Cơ cấu phanh dừng. 15
1.5.Dẫn động phanh. 16
1.5.1.Dẫn động phanh chính bằng cơ khí16
1.5.2.Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực. 16
1.5.3.Dẫn động phanh chính bằng khí nén. 18
1.5.4.Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp. 19
1.6.Bộ cường hóa lực phanh. 20
1.7.Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh abs. 21
1.8. Giới thiệu về xe tham khảo. 23
1.8.1. Xe con 5 chỗ hyundai acen hatchback. 23
1.8.2. Thông số kĩ thuật của xe. 23
1.8.3. Hệ thống phanh trên xe con 5 chỗ hyundai accent hatchback. 25
1.8.4.Cơ cấu phanh. 26
1.8.5.Dẫn động phanh. 27
- 9.Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh - abs. 30
1.10. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh. 31
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH.. 32
2.1. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh. 32
2.1.1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe. 32
2.1.2.Tính toán cơ cấu phanh đĩa. 33
2.1.3. Xác định các kích thước má phanh. 35
2.2.Tính toán dẫn động phanh. 37
2.2.1.Đường kính xi lanh công tác. 38
2.2.2.Hành trình làm việc của pít tông xi lanh bánh xe. 39
2.3. Hành trình của bàn đạp phanh. 39
2.4. Xác định hành trình pít tông xi lanh lực. 40
2.5.Tính bền đường ống dẫn động phanh. 40
2.6.Tính toán thiết kế bộ trợ lực phanh. 41
2.7.Hệ số cường hóa của trợ lực. 42
2.8. Xác định kích thước màng cường hoá. 42
2.9.Tính toán các lò xo. 44
2.10.Thiết kế tính toán bộ điều hòa lực phanh dạng pít tông vi sai48
2.11.Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất. 48
2.12.Chọn đường đặc tính điều chỉnh. 51
2.13.Xác định hệ số đạt hiệu quả phanh cao nhất (). 52
2.14. Xác định hệ số kđ. 53
2.15. Phương trình quan hệ áp suất p1– p2 của đường đặc tính điều chỉnh. 54
2.16.Chọn và xác định các thông số kết cấu. 55
2.17.Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh 56
2.18. Kiểm tra lại đường kính d của pít tông vi sai58
2.19. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh. 59
CHƯƠNG III: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA, HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE HYUNDAI ACCENT HATCHBACK.. 61
3.1. Chẩn đoán hệ thống phanh xe ôtô. 61
3.2. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống phanh. 63
3.2.1. Quy trình bảo dưỡng phanh xe định kỳ. 63
3.2.2. Sửa chữa cơ cấu phanh đĩa. 65
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN.. 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 77
LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô là phương tiện vận tải chủ yếu hiện nay và cả trong tương lai. Nó đóng vai trò hết sức quan trọng đối với đời sống con người và đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Ôtô không chỉ là phương tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách, hàng hóa mà ngày nay ôtô còn là những tác phẩm nghệ thuật, thể hiện vẻ đẹp sang trọng và sự hòan mỹ. Ôtô là phương tiện chủ chốt trong ngành giao thông vận tải đang không ngừng phát triển cả về quy mô và chất lượng để tạo điều kiện cho một nền kinh tế phát triển. Vì vậy ở nước ta hiện nay Đảng và nhà nước đang rất chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô.
Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của nước ta hiện nay với chủ trương “công nghiệp hoá-hiện đại hoá” đã có nhiều loại ôtô được nhập khẩu và lắp ráp tại Việt Nam. Dòng xe con du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi bởi chúng có nhiều tính năng ưu việt: Điều khiển dễ dàng, an toàn, độ bền tốt và kích thước nhỏ gọn nên đi lại nhẹ nhàng, dễ dàng trong các đường hẹp, đặc biệt là trong thành phố với rất nhiều phương tiện giao thông lưu thông trên đường. Với mục tiêu là nghiên cứu thiết kế hệ thống ly hợp theo hướng giảm nhẹ lao động cho người lái, giảm hành trình bàn đạp, song kết cấu phải đơn giản nên em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống ly hợp cho xe con.
Với nội dung như vậy, em đã tập trung nghiên cứu tính toán kiểm nghiệm trên xe cơ sở innova, tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không. Phần còn lại của đồ án là tính toán thiết kế hệ dẫn động và xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình. Ly hợp này sẽ có kết cấu đơn giản, lực điều khiển của người lái sẽ nhẹ hơn và đảm bảo hành trình bàn đạp hợp lý. Các bộ phận thiết kế có thể sản xuất được trong nước.
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn ôtô, Truờng Đại học Công Nghệ GTVT. Xong do khả năng và thời gian có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong sự góp ý, phê bình của các thầy và các bạn trong lớp.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Thiều Sỹ Nam và các thầy trong Bộ môn ôtô Truờng Đại học Công Nghệ GTVT đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh
1.1 .1. Công dụng
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.
Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển (tức là tăng được tốc độ trung bình của xe).
1.1.2. Yêu cầu
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;
- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn;
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao và phải có hai dòng độc lập đối với phanh chính;
- Phân bố mô men phanh phải hợp lý dể đảm bảo 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 khi phanh;
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;
- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe;
- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng;
1.1.3. Phân loại
- Theo công dụng:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân);
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);
- Hệ thống phanh dự phòng;
- Hệ thống phanh rà hay chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) sử dụng trên các xe cỡ lớn và trên các dốc dài;
- Theo kết cấu của cơ cấu phanh:
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa;
- Theo dẫn động phanh:
- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;
- Hệ thống phanh dẫn động thủy lực;
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén;
- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén;
- Hệ thống phanh điện hiện đây đang là xu thế của thời đại;
- Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:
Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh
- Theo trợ lực
- Hệ thống phanh có trợ lực
- Hệ thống phanh không có trợ lực
- Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:
Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS).
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Cấu tạo Chung của hệ thống phanh trên ô tô được mô tả trên hình 1.1
Hình 1.1. Hệ thống phanh trên ô tô
Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:
- Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô.
- Dẫn động phanh:
Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyêch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu đẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thủy lực thì dẫn động phan bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.
1.3.Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng).
Trên ô tô chủ yếu sử dụng ma sát để tạo cơ cấu phanh và các loại cơ cấu phanh thường dùng trên ô tô là cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa và cơ cấu phanh dải.
1.3.1.Cơ cấu phanh tang trống
Trong cơ cấu phanh tang trống thì chúng ta có nhiều loại khác nhau:
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2. Trong đó sơ đồ hình1. 2 là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.2 là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng cam lệch tâm (hình 1.2)
Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát. Các tấm này có thể dài liên tục hoặc phân chia thành một số đoạn (hình 1.2)
Ở hình 1.2 trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn.
Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình 1.2) áp suất tác dụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau.
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Hình 1.3. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm.
Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh. Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
*Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1.4).
Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4).
- Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:
Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pít tông. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
- Loại hai mặt tựa tác dụng kép:Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
* Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:
Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.
Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 1.5); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5).
- Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
- Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình.
1.3.2.Cơ cấu phanh đĩa
cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6.
Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;
- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe;
- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe;
Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.
* Loại giá đỡ cố định (hình 1.7):
Hình 1.7.a Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định.
Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe.
* Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b):
Hình 1.7.b Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.
Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ.
1.3.3. Một số chi tiết trong cơ cấu phanh đĩa
a, Đĩa phanh
Đĩa phanh thường được chế tạo bằng gang cầu hoặc gang xám, bề mặt làm việc được mài phẳng, không được có vết xước.
Dạng đĩa phẳng chế tạo đơn giản hơn nhưng ít được dùng vì bề mặt ma sát ở gần ổ lăn của moayơ bánh xe, gây nóng ổ lăn này làm cho việc bôi trơn ổ này khó khăn hơn.
Hình 1.8. Đĩa phanh
Dạng đĩa không phẳng được dùng nhiều hơn vì bề mặt ma sát được bố trí xa ổ lăn của moay ơ bánh xe, hạn chế nung nóng ổ này và dễ dàng bố trí xi lanh công tác.
Dạng đĩa không phẳng có tạo các lỗ hướng kính được dùng phổ biến vì ngoài các ưu điểm của đĩa không phẳng ra thì đĩa phanh được làm mát tốt hơn.
b, Má phanh
Má phanh gồm các tấm ma sát và xương má phanh. Tấm ma sát dầy khoảng 9 đến 10 mm, xương má phanh là thép tấm, dày khoảng 2 đến 3 mm. Chúng được tán vào nhau và được lắp trên giá xi lanh công tác bằng rãnh hướng tâm và được định vị bằng các chốt định vị hoặc bằng các mảnh hãm. Trên mỗi má phanh đều có chốt báo hết má phanh. Khi má phanh mòn hết đến chiều dày từ 1 đến 4 mm thì chốt báo hết sẽ tiếp xúc với đĩa phanh và báo hết má phanh.
c, Cơ cấu báo mòn hết má phanh
Hình 1.9. Cơ cấu báo mòn hết má phanh
d, Xi lanh công tác
Cụm xi lanh công tác của cơ cấu phanh đĩa gồm xi lanh được chế tạo liền với giá đỡ hoặc chế tạo rời, pít tông, phớt làm kín và vành chắn bụi. Phía trên xi lanh có lỗ xả không khí trong hệ thống dẫn động.
Hình 1.10. Xi lanh công tác
e, Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh
Cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh thường sử dụng sự biến dạng của vành khăn làm kín dầu.
Khi pít tông dịch chuyển, ma sát giữa vành khăn và pít tông lớn nên vành khăn bị biến dạng trong rãnh của vành khăn. Khi thôi phanh, vành khăn kéo pít tông về vị trí ban đầu và hết biến dạng. Nếu khe hở giữa má phanh và đĩa phanh lớn, vành khăn bị biến dạng hết mức và pít tông dịch trượt so với vành khăn. Khi thôi phanh, pít tông chỉ trở về bằng độ biến dạng của vành khăn nên pít tông có vị trí mới so với xi lanh, đảm bảo khe hở giữa má phanh và đĩa phanh luôn không đổi.
Hình 1.11. Xi lanh công tác
1.4.Cơ cấu phanh dừng
Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau.
Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh.
Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số.
Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay.
Hình 1.12. Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng
1.5.Dẫn động phanh
1.5.1.Dẫn động phanh chính bằng 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).
1.5.2.Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực
Dẫn động phanh bằng thủy lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đến các xi lanh công tác của cơ cấu phanh để tạo lực ép má phanh vào trống\đĩa phanh.
Dẫn động bằng thủy lực có đặc điểm là độ nhạy cao, kết cấu đơn giản nhưng nếu không có cường hóa dẫn động lực người lái cần để điều khiển phanh lớn hơn so với dẫn động bằng khí nén. Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp lên cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng được coi như không đàn hồi khi ép).
Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh xe).
Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.
- Dẫn động một dòng
Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao. Vì một lý do nào đó, bất kỳ một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh.
Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng.
- Dẫn động hai dòng
hình 1.14. Dẫn động hai dòng
Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô. Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại "tăng đem").
Có nhiều phương án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới thiệu hai phương án tiêu biểu thường được sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình 1.14
Ở sơ đồ hình 1.14 thì một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước còn một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau. Với cách bố trí này một trong hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng. Ví dụ trên hình vẽ khi dòng dầu ra cầu trước bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh.
Ở sơ đồ hình 1.14 thì một dòng được dẫn tới một bánh xe phía trước và một bánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so le còn lại. Trong trường hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau.
1.5.3.Dẫn động phanh chính bằng khí nén
Dẫn động phanh bằng khí nén tức là sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để tạo nên áp lực ép các guốc phanh vào trống phanh. Đặc điểm của dẫn động phanh bằng khí nén là độ nhạy thấp hơn, phức tạp hơn nhưng do sử dụng năng lượng của nguồn khí nén để thực hiện điều khiển cơ cấu phanh nến lực điều khiển của người lái là không cần lớn lắm mà chỉ cần đủ để mở các van điều khiển phân phối khí nén. Vì vậy nó thường dùng trên các ô tô cỡ lớn.
Hệ dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén thường gồm các bộ phận chính sau: máy nén khí, bình chứa khí nén, van phân phối, đường ống dẫn khí nén, các xi lanh công tác (bầu phanh), bộ phận chia khí nén đến các bình chứa của các dòng dẫn động khác nhau và các van an toàn của hệ thống. Để giảm thời gian chậm tác dụng của cơ cấu phanh ở xa, người ta có thể bố trí các van gia tốc.
Hình 1.15. cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén
1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp suất; 5 - bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí; 8 - van phân phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lò xo cơ cấu phanh; 12 - guốc phanh.
1.5.4.Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp
Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực điều khiển trên bàn đạp còn lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất).
Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén
Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn.
Hình 1.16. Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:
- Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xi lanh bánh xe phía trước và phía sau;
- Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và các xi lanh khí nén.
Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén.
Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực.
Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại van kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí.
1.6.Bộ cường hóa lực phanh
Bộ cường hóa lực phanh là một cụm chi tiết lấy năng lượng từ một nguồn có sẵn phụ thêm vào công do người điều khiển sản ra để điều khiển hệ thống phanh nhờ đó giảm được lực cần thiết để điều khiển, điều khiển được nhẹ nhàng hơn.
Nguồn năng lượng có sẵn thường lấy từ động cơ và có thể là ở dạng khí nén hoạc chân không. Trên ô tô thường cường hóa dẫn động bằng khí nén (sử dụng nguồn khí nén có sẵn thường là trên các ô tô tải lớn hoặc ô tô buýt lớn) và cường hóa chân không ( sử dụng nguồn chân không sẵn có thường gặp trên các loại ô tô cỡ nhỏ). Nguồn chân không cấp cho bộ cường hóa có thể lấy trên đường ống nạp của động cơ xăng dùng chế hòa khí hoặc được tạo bằng bơm chân không.
Cần phân biệt cường hóa phanh bằng khí nén với dẫn động phanh bằng khí nén. Nếu có sự cố về làm kín của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén thì hệ thống không thể làm việc được trong khi nếu có sự cố trong hệ thống cường hóa bằng khí nén thì vẫn có thể điều khiển phanh được tuy nhiên lực điều khiển lúc này lớn hơn nhiều.
Dưới đây là bộ cường hóa chân không:
Hình 1.17. Bộ cường hóa chân không
1.7.Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh abs
Trong quá trình phanh xe, nếu các bánh xe bị trượt lết thì khả năng bám đường của bánh xe giảm rất nhiều so với khả năng bám khi bánh xe ở giới hạn trượt lết nên hiệu quả phanh giảm nhiều. Mặt khác, khi bánh xe bị trượt lết thì mất khả năng điều khiển hướng chuyển động của xe nên chất lượng phanh giảm.
Bộ ABS thực hiện điều chỉnh áp suất ra các cơ cấu phanh của các bánh xe theo độ trượt của các bánh xe khi phanh, đảm bảo điều chỉnh chính xác để bánh xe không bị trượt khi phanh do đó nâng cao được hiệu quả và chất lượng phanh xe. Hiện nay ở các nước tiên tiến chỉ cho phép nhập các loại ô tô có lắp đặt bộ ABS.
Hình 1.18. Đồ thị quan hệ giữa hệ số bám với hệ số trượt.
Hình 1.19.Sơ đồ hệ thống phanh ABS
1.8. Giới thiệu về xe tham khảo
1.8.1. Xe con 5 chỗ hyundai accent hatchback
Hình 1.20. Xe con 5 chỗ hyundai accent hatchback
1.8.2. Thông số kĩ thuật của xe
|
Động cơ |
huyndai acen hatbach 1.4 MT |
|
Loại động cơ |
1,4L |
|
Kiểu |
4 xi lanh thẳng hàng, DOHC, D-CVVT |
|
Dung tích xy lanh (cc) |
1396 |
|
Tỷ số nén |
10,5:1 |
|
Công suất cực đại |
103 / 6300 (kw/rpm) |
|
Momen xoắn cực đại (Nm) |
174 / 4300 (Nm/rpm) |
|
Đường kính x hành trình piston (mm) |
81x87,3 |
|
Thiết kế tăng áp (Turbo) |
|
|
Tốc độ tối đa (km/h) |
|
|
Thời gian tăng tốc từ 0 đến 100 km/h (giây) |
|
|
Hộp số truyền động |
|
|
Hộp số |
5 số tay |
|
Kiểu dẫn động |
Cơ khí |
|
Tỷ số truyền |
3,142;1,869;1,235;0,948;0,727;3,307 |
|
Nhiên liệu |
|
|
Loại nhiên liệu |
Xăng |
|
Hệ thống nạp nhiên liệu |
EFI: Phun nhiên liệu điện tử |
|
Mức tiêu thụ nhiên liệu |
|
|
Kích thước - trọng lượng |
|
|
Dài x Rộng x Cao (mm) |
4115 × 1700 × 1457 |
|
Chiều dài cơ sở (mm) |
2570 |
|
Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm) |
1500 / 1530 |
|
Khoảng sáng gầm xe (mm) |
170 |
|
Trọng lượng không tải (kg) |
1140 |
|
Trọng lượng toàn tải (kg) |
1560 |
|
Phân bố trọng lượng cầu trước và cầu sau (kg) |
858/702 |
|
Bán kính quay vòng tối thiểu |
5,2 m |
|
Dung tích bình nhiên liệu (lít) |
43 L |
|
Phanh - Giảm sóc - Lốp xe |
|
|
Phanh trước |
Phanh đĩa |
|
Phanh sau |
Phanh đĩa |
|
Giảm sóc trước |
Độc lập / Lò xo |
|
Giảm sóc sau |
Tay đòn kép / Lò xo |
|
Lốp xe |
195/50R16 / 2,1 kg/cm2 |
|
Vành mâm xe |
La răng đúc |
|
Thông số khác |
|
|
Số cửa |
4 |
|
Số chỗ ngồi |
5 |
1.8.3. Hệ thống phanh trên xe con 5 chỗ hyundai accent hatchback
Hình 1.21. Hệ thống phanh trên xe con 5 chỗ hyundai accen hachtback
1,5- Cảm biến tốc độ bánh xe trước 2- Rôto cảm biến bánh xe trước
3- Rơle điều khiển 4- Khối thủy lực
6,11- Giắc kiểm tra 7- ECU
8- Đèn cảnh báo ABS 9- Rô to cảm biến bánh xe sau
10- Cảm biến tốc độ bánh xe sau.
Hệ thống này gồm nhiều bộ phân hợp thành, nó cung cấp thông tin đến ECU. Những bộ phận này là:
- Cảm biến tốc độ (speed sensors), phát hiện tốc độ góc của bánh xe và truyền tín hiệu về tốc độ cho khối điều khiển điện tử.
- Khối thủy lực (ABS actuator), kiểm tra và điều chỉnh áp suất phanh.
- Rơle (control relay), kiểm tra hoạt động của bơm và van điện từ.
- Khối điều khiển điện tử (ABS ECU), nhận tín hiệu từ cảm biến tốc độ bánh xe, xử lý và phát tín hiệu điều khiển khối thủy lực để tăng hoặc giảm áp suất phanh, đảm bảo cho các bánh xe không bị hãm cứng.
- Đèn báo ABS (ABS warning lamp), báo cho người lái tình trạng của hệ thống.
1.8.4.Cơ cấu phanh
Trên xe con 5 chỗ HYUNDAI ACCEN HATCHBACKcơ cấu phanh được sử dụng cho cầu trước và cầu sau thì đều là cơ cấu phanh đĩa.
- Sử dụng cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động
Hình 1.22. Cơ cấu phanh
- Đĩa phanh được chế tạo bằng gang cầu, bề mặt làm việc được mài phẳng, không được có vết xước.
Dạng đĩa là không phẳng vì bề mặt ma sát được bố trí xa ổ lăn của moay ơ bánh xe, hạn chế nung nóng ổ này và dễ dàng bố trí xi lanh công tác.
Dạng đĩa không phẳng có tạo các lỗ hướng kính vì ngoài các ưu điểm của đĩa không phẳng ra thì đĩa phanh được làm mát tốt hơn.
- Má phanh của cơ cấu phanh đĩa có dạng tấm phẳng hình chữ nhật. Nó được cấu tạo bởi một xương phanh bằng một tấm thép dày khoảng 2 đến 3 mm và một tấm má phanh bằng vật liệu ma sát. Má phanh và xương đĩa được liên kết với nhau bằng một lớp keo đặc biệt. Loại má phanh sử dụng trên xe là loại má liền. Pít tông làm việc không tác dụng trực tiếp lên xương đĩa mà nó tác dụng thông qua một tấm lót.
- Ư u điểm của việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa:
- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.
- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất.
- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi. Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định , nhất là ở tốc độ cao .
- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe.
- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng.
- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn.
- Không cần điều chỉnh phanh.
- Nhược điểm của việc sử dụng cơ cấu phanh đĩa:
- Nhược điểm của phanh đĩa 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.
- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn. Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh.
- Lực phanh nhỏ hơn .
1.8.5.Dẫn động phanh
Trên xe con 5 chỗ HUYNDAI ACENT HATCHBACK thì người ta sử dụng hệ thống dẫn động phanh là dẫn động thủy lực điều khiển điện tử.
1.6. Bộ trợ lực phanh
Hình 1.23. Kết cấu của bộ cường hoá chân không .
1 . Thân xi lanh , 2 .Loxo Piston thứ cấp , 3 Vành tựa loxo , 4 .phớt , 5 .Chốt hạn chế, 6 .Piston thứ cấp , 7 .Phớt thân van , 8 . loxo , 9 .Vành tựa loxo , 10 .Phớt , 11.Piston sơ cấp, 12 .Phanh hám , 13 .Vành tựa loxo , 14 .Loxo màng trợ lực , 15 .Thân trước trợ lực, 16 . Màng trợ lực , 17.Địa đỡ màng , 18. Thân sau trợ lực .19.Tấm thép van hãm, 20. Bulông M12, 21.Phớt thân trợ lực, 22.Vành đỡ loxo, 23. Loxo hồi van khí, 24.Võ bọc, 25.Lọc khí, 26.Cần đẩy, 27.Van điều khiển, 28, Loxovan điều khiển, 29, Van khí, 30, Đĩa phản lực, 31.Van chân không, 32.Thanh đẩy trợ lực, 33.ống dẫn khí, 34.ống nối, 35.Phớt thân, 36.ống dẫn dầu, 37.Cửa bù, 38.Cửa hồi dầu.
Nguyên lý làm việc:
Trạng thái không đạp phanh : Van khí 29 được nối với cần điều khiển vanvàbị kéo sang phải do lò xo hồi van khí 23 . Van điều khiển 27 bị đẩy sang trái bởi lò xo van điều khiển 28 . Nó làm cho van khí 29 tiếp xúc với van điều khiển 27 . Vì vậy khí bên ngoài sau khi đi qua lọc khí 25 bị chặn lại không vào được buồng áp suất thay đổi B . Lúc này van chân không 31 bị tách ra khỏi van điều khiển 27 làm thông giữa cửa K và E. Do luôn có độ chân không trong buồng áp suất không đổi A , nên cũng có độ chân không trong buồng áp suất thay đổi B . Kết quả là pittông trợ lực bị đẩy sang phải bởi lò xo màng.
Trạng thái khi đạp phanh : Khi đạp phanh cần điều khiển van , đẩy van khí 29 làm cho nó dịch chuyển sang trái. Van điều khiển 27 bị đẩy ép vào van khí 29 bởi lò xo van điều khiển 28, nên nó cũng dịch chuyển sang trái đến khi nó tiếp xúc với van chân không 31. Vì vậy đường thông giữa cửa K và E bị bịt kín lại.
Khi van khí 29 dịch chuyển tiếp sang trái, nó tách khỏi van điều 27 . Vì vậy không khí từ ngoài qua lọc khí 25 đi vào buồng áp suất thay đổi B qua cửa E. Sự chênh lệch áp suất giữa buồng áp suất thay đổi B và buồng áp suất không đổi A làm pittông 11 dịch chuyển sang trái. Làm cho đĩa lực đẩy cần đẩy trợ lực sang trái và làm tăng lực đẩy của cần đây trợ lực vào pittông 11 của xi lanh chính.
Trạng thái giữ chân phanh : Nếu đạp phanh và dừng bàn đạp ở vị trí nào đó thì cần điều khiển van và van khí 29 sẽ dừng lại, nhưng pittông 11 tiếp tục dịch chuyển sang trái do sự chênh áp. Van điều khiển 27 vẫn tiếp xúc với van chân không 31 nhờ lò xo van điều khiển 28 , nhưng di chuyển cùng với pittông 11 . Do van điều khiển 27 dịch sang trái và tiếp xúc với van khí 29 , nên không khí bị ngăn không cho vào buồng áp suất thay đổi B . Vì vậy pittông không dịch chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại.
Khi nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van và van khí 29 bị đẩy sang phải nhờ lò xo hồi van khí 28 và phản lực của xi lanh phanh chính, nó làm cho van khí 29 tiếp xúc với van điều khiển 27 , đóng đường thông giữa khí trời và với buồng áp suất thay đổi B . Cùng lúc đó van khí cũng nén lò xo van điều khiển lại, vì vậy van van điều khiển bị tách ra khỏi van chân không làm thông cửa K và E. Nó cho phép không khí từ buồng áp suất thay đổi sang buồng áp suất không đổi làm triệt tiêu sự chênh áp giữa hai buồng. Pittông trợ lực bị đẩy lại sang phải bởi lò xo màng và trợ lực trở về trạng thái không hoạt động.
Khi không có chân không: Khi bộ cường hoá bị hỏng, không có sự chênh áp giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi, trợ lực phanh ở trạng thái không hoạt động, pittông bị đẩy sang phải bởi lò xo màng.
Tuy nhiên khi đạp phanh, cần điều khiển van nị đẩy sang trái và đẩy vào van khí, đĩa phản lực và cần đẩy trợ lực. Vì vậy lực từ bàn đạp phanh được truyền đến pittông xi lanh chính để tạo ra lực phanh. Cùng lúc đó van khí đẩy vào tấm chặn, vì vậy pittông cũng thắng được sức cản của lò xo màng để dịch sang trái. Như vậy, phanh cũng 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.
1.9.Bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh - abs
Hình 1.24. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS trong dẫn động thuỷ lực trên ôtô
Hệ thống hoạt động như sau: Khi lái xe tác động lên bàn đạp, chất lỏng công tác được dồn từ xi lanh chính qua van điều áp 1 tới xi lanh công tác tại bánh xe thực hiện quá trình phanh. Cảm biến 5 có nhiệm vụ đo vận tốc góc của bánh xe và gửi tín hiệu này tới bộ xử lý trung tâm (ECU) 4. 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.
Hình 1.25. Sơ đồ nguyên lý ABS
1- Van điều áp; 2-Xi lanh chính; 3-Xi lanh công tác tại; 4- ECU;
5- Cảm biến vận tốc bánh xe; 6- Bánh xe bánh xe.
1.10. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang có xu hướng lựa chọn hệ thống phanh cơ cấu đĩa vào mục đích sử dụng và trang bị trên các dòng xe con như trên dòng Hyundai accent batchck. Vì vậy, em xin lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ như sau:
- Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động
- Dẫn động phanh chính bằng thủy lực
- Bộ trợ lực phanh cường hóa chân không
- Bộ điều hòa lực phanh kiểu piston – vi sai
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
2.1. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh
2.1.1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe
Hình2.1. Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh.
Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết, trong quá trình trượt mô men phanh không tăng được nữa mà thậm chí còn có xu hướng giảm. Vì vậy, ta thường tính toán mô men phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng tối đa khả năng bám của bánh xe.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở các bánh xe thì mô men phanh cần thiết sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh ([1]- trang 153)
- Ở cầu trước là : (1)
- Ở cầu sau là : (2)
Trong đó:
jmax- gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh jmax= 6(m/s2).
hg- chiều cao trọng tâm của ô tô, lấy hg= 0,594(m).
g- Gia tốc trọng trường : g= 9, 81(m/s2).
G- Trọng lượng ôtô khi đầy tải : G= 15 533(N).
G1-trọng lượng tĩnh trên cầu trước: G1= 8 543(N).
G2- trọng lượng tĩnh trên cầu sau: G2= 6 990(N).
L- Chiều dài cơ sở ô tô : L= 2700(mm) = 2, 7(m).
a- khoảng cách từ trọng tâm Xe tới cầu trước: a=
a= = 1,215(m)
b- Khoảng cách từ trọng tâm Xe tới cầu sau:
b = L - a = 2, 7 – 1,215= 1,485(m)
- Hệ số bám của bánh xe với mặt đường: = 0,7
rbx - Bán kính lăn của bánh xe
Với cỡ lốp bánh trước và bánh sau 195/65R15
rbx=
= = 295, 04(mm) =0,295(m)
- Hệ số kể đến biến dạng của lốp: = 0, 93
Thay các giá trị vào (1) và (2) ta được :
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trước là :
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là:
2.1.2.Tính toán cơ cấu phanh đĩa
|
Cơ cấu phanh cầu trước |
Cơ cấu phanh cầu sau |
|
Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay được xác định như sau: Trong đó: P1 - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh. - Hệ số ma sát. =0,3. Rtb- Bán kính trung bình tấm ma sát. R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe tham khao ta có: R1 = 95(mm); R2 = 145(mm)
Do đó: Mặt khác: n- Số lượng ống xylanh bánh xe, chọn n=1; p0- Áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0=58(MPa) Chọn p0 = 7 (MPa) d1- Đường kính xi lanh bánh xe của phanh đĩa phía trước. Nên: |
Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay được xác định như sau: Trong đó: P2 - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh. - Hệ số ma sát. =0,3. Rtb- Bán kính trung bình tấm ma sát. R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát. Theo xe tham khao ta có: R1 = 95(mm); R2 = 145(mm)
Do đó: Mặt khác: n- Số lượng ống xylanh bánh xe, chọn n=1; p0- Áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0=58(MPa) Chọn p0 = 7 (MPa) d2- Đường kính xi lanh bánh xe của phanh đĩa phía sau. Nên: |
2.1.3. Xác định các kích thước má phanh
Kích thước má phanh được xác định dựa trên các điều kiện sau: 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 các má phanh phải được lựa chọn sao cho thảo mãn các điều kiện trên.
- 1.3.1. 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:
Gọi tổng diện tích các má phanh là A∑khi đótacó công ma sát riêng:
Trong đó:
G - Trọng lượng ôtô khi đầy tải: G=15 533 (N).
V0= 50 (km/h) = 13,89 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.
- Công ma sát riêng giới hạn với V0= 50(km/h) thì
=(410).106 (J/m2)
A- Tổng diện tích các má phanh:
Với:
x0 – Góc ôm tấm ma sát. x0 = 600.
R1, R2 – Bán kính trong và ngoài của các má phanh
Do đó:
Vậy ta có công ma sát riêng :
Như vậy điều kiện về công ma sát riêng là thỏa mãn.
- 1.3.2. Áp suất lên bề mặt má phanh
Áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.
Áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền của vật liệu
([1] - trang160):
Lực ép má phanh
- Đối với má phanh ở cầu trước: P1=15250(N)
- Đối với má phanh ở cầu sau : P2=7028(N)
Diện tích một má phanh là :
Ta có áp suất lên bề mặt má phanh là:
- Đối với má phanh ở cầu trước: q1=
- Đối với má phanh ở cầu sau : q2=
Vậy áp suất trên các bề mặt má phanh đều nằm trong giới hạn cho phép.
- 1.3.3. Tỷ số p
Tỷ số p là tỷ số giữa khối lượng toàn bộ của ô tô M và tổng diện tích các má phanh A∑( [1] - trang 160) :
Giá trị giới hạn [p] được chọn như sau:
(1, 02, 0).104 kg/m2 - đối với ô tô con
(1, 52, 5).104 kg/m2 - đối với ô tô chở khách
(2, 53, 5).104 kg/m2 - đối với ô tô tải
Ta có:
Như vậy tỷ số p nằm trong giới hạn cho phép.
- 1.3.4 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh
Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ động năng của khối lượng chuyển động của ôtô được chuyển hóa thành nhiệt năng tại các cơ cấu phanh. Một phần của lượng nhiệt này sẽ nung nóng chi tiết của cơ cấu phanh mà chủ yếu là đĩa phanh, phần còn lại tỏa ra ngoài không khí.
Trong trường hợp phanh ngặt, thời gian phanh rất ngắn nên lượng nhiệt tỏa ra ngoài không khí rất nhỏ, có thể bỏ qua được, khi đó mức gia tăng nhiệt độ của đĩa phanh so với môi trường bên ngoài được xác định ([1] - trang 165):
Trong đó:
V0- Tốc độ của ô tô khi bắt đầu quá trình phanh.
V- Tốc độ của ô tô khi kết thúc quá trình phanh.
- Khối lượng đĩa phanh.
c - Nhiệt dung riêng của vật liệu làm trống phanh, đối với gang và thép: c = 500 (J/kg.độ).
Với V0= 30 (km/h) = 8, 33 (m/s) và V= 0 thì mức gia tăng nhiệt độ cho phép:
Suy ra:
Trên thực tế khối lượng các đĩa phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn
0,746 (kg) do đó thoả mãn.
2.2.Tính toán dẫn động phanh
Sơ đồ dẫn động phanh:
Nhiệm vụ của quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định các thông số cơ bản của nó: đường kính xi lanh công tác, đường kính xi lanh chính, tỉ số truyền dẫn động, lực và hành trình bàn đạp.
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
Trong thời gian ngắn em được giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh xe con 5 chỗ Huyndai Acen Hatbachgồm có: Dẫn động phanh, trợ lực phanh, bộ điều hoà lực phanh…em đã cố gắng sưu tầm tài liệu và vận dụng kiến thức đã được học tập để hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Trong một thời gian ngắn em đã hoàn thành được việc thiết kế một số cơ cấu như: Cơ cấu phanh, trợ lực phanh, bộ điều hoà lực phanh…
Qua tính toán thấy rằng các cụm thiết kế đều đảm bảo về thông số làm việc và đủ bền.
Trong quá trình làm đồ án, với thời gian có hạn nhưng bản thân em đã có cố gắng tìm hiểu thực tế và giải quyết các nội dung kĩ thuật hợp lý. Đây là bước khởi đầu quan trọng giúp cho em có thể nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô hiện nay của nước ta. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy, và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng xe ở Việt Nam hiện nay.
Một lần nữa em xin cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy
Ths. Thiều Sỹ Nam cùng các thầy trong môn ôtô đã giúp em hoàn thành đồ án này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1].PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan (2009), Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô, Lưu hành nội bộ.
[2]. Hệ thống phanh, Tài liệu đào tạo TEAM giai đoạn 2 tập 13 , TOYOTA.
[3]. Dương Đình Khuyến (1995), Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo
[4]. Trịnh Chất và Lê Văn Uyển (2007),Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và tập 2,Nhà xuất bản giáo dục.
[5]. GS.TSKH.Nguyễn Hữu Cẩn (2004) ,Phanh Ô tô cơ sở khoa học và thành tựu mới, Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.
