MỤC LỤC
TrangLỜI NÓI ĐẦU 3
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 5
1.1. Chức năng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh ôtô 5
1.2. Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh ôtô 18
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH CÓ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH 47
2.1. Động lực học quá trình phanh ôtô 48
2.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh 57
2.3. Sự phân bố lực phanh và điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu 65
2.4. Cơ sở lý thuyết về điều hòa lực phanh 68
Chương 3. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG
CỦA HỆ THỐNG PHANH CÓ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH 73
3.1. Đặc điểm cấu tạo của hệ thống phanh có điều hòa lực phanh 73
3.2. Van điều hòa đơn (van P) 75
3.3. Van điều hòa kép 79
3.4. Van nhánh và van điều hòa (P & BV) 80
3.5. Van điều hòa theo tải trọng (LSPV) 83
3.6. Van điều hòa theo sự giảm tốc (DSPV) 85
3.7. Mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh có điều hòa lực phanh 91
KẾT LUẬN 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101
MỤC LỤC 102
Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh có điều hòa lực phanh của ôtô, thuyết minh, động học máy, kết cấu máy, nguyên lý máy, cấu tạo máy, quy trình sản xuất
Ở nước ta hiện nay ôtô là phương tiện giao thông được rất nhiều người lựa chọn để phục vụ cho việc đi lại và vận chuyển hàng hóa. Mật độ ôtô tham gia lưu thông trên đường ngày một tăng. Để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng xe về tốc độ của ôtô phải lớn nhưng vẫn phải đảm bảo tính an toàn. Các nhà sản xuất ôtô đã không ngừng áp dụng các biện pháp cải tiến hệ thống phanh nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống phanh để đáp ứng được yêu cầu nói trên. Các biện pháp nhằm nâng cao tính năng phanh đã được các nhà sản xuất ôtô áp dụng đó là: Bố trí cơ cấu phanh ở tất cả các bánh xe, điều hòa lực phanh, trang bị hệ thống phanh chống trượt lê (ABS). Trong đó việc trang bị bộ điều hòa lực phanh cho hệ thống phanh đã được các nhà sản xuất chú ý và áp dụng từ rất lâu. Với hệ thống phanh được trang bị bộ điều hòa lực phanh vừa đáp ứng được yêu cầu nâng cao tính năng phanh mà giá thành lại không cao rất phù hợp với thu nhập của người dân ở một nước đang phát triển như nước ta hiện nay.
Với mục đích củng cố những kiến thức đã học và mở rộng kiến thức chuyên môn và cũng là dịp giúp em được làm quen với công tác nghiên cứu khoa học. Nay em được giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài:
“Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh có điều hòa lực phanh của ôtô”. Với sự hướng dẫn của thầy PGS.TS. ............
Đề tài được trình bày với những nội dung chính sau:
Chương 1Tổng quan về hệ thống phanh ôtô.
Chương 2 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh có điều hòa lực phanh. Chương 3 Đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh
có điều hòa lực phanh.
Trong thời gian thực hiện đề tài, em đã được thầy hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Văn Nhận tận tình chỉ dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài này. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng đây là lần đầu được làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, hơn nữa kiến thức của bản thân còn nhiều hạn chế nên báo
cáo này chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự thông cảm
và góp ý của quý thầy cô và các bạn để đề tài của em được hoàn chỉnh hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn PGS.TS. ..............cùng toàn thể các thầy trong bộ môn Kỹ Thuật Ôtô đã tạo mọi điệu kiện giúp đỡ để em hoàn thành đề tài này.
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH1.1. CHỨC NĂNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ
1.1.1. CHỨC NĂNG
Hệ thống phanh có những chức năng sau:
· Giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào đấy hoặc dừng hẳn ôtô lại.
· Duy trì vận tốc của ôtô ở một giá trị nhất định khi xe chuyển động xuống
dốc.
· Đảm bảo cho ôtô có thể đứng yên trên đường kể cả trên đường dốc cũng nhưkhi không có mặt của người lái.
· Đối với xe bánh xích hệ thống phanh còn giúp cho xe thực hiện việc quay vòng gấp, khi quay vòng người ta thường phanh một bên bánh xe để giảm bán kính quay vòng của xe.
Khi ôtô đang chuyển động, nếu người lái cắt nguồn động lực đến các bánh xe
chủ động, vận tốc của ôtô sẽ giảm dần và dừng hẳn sau một thời gian nhất định do động năng của ôtô tiêu hao dần cho các loại lực cản chuyển động như lực cản của đường (FY), lực cản của không khí (FW), lực ma sát (Fms) trong các bộ phận chuyển
động của ôtô (mục 2.1). Tuy nhiên, các loại lực cản tự nhiên nói trên sẽ không đủ lớn khi muốn giảm nhanh vận tốc của ôtô hoặc duy trì vận tốc của ôtô khi đang chạy xuống dốc. Bởi vậy ôtô phải trang bị hệ thống phanh để tạo ra một lực cản
nhân tạo- lực phanh (Fp) – trong những trường hợp cần thiết. Quá trình tạo ra và
duy trì lực phanh được gọi là quá trình phanh.
Căn cứ vào mục đích phanh, có thể phân biệt các quá trình phanh:
· Phanh chậm dần – còn gọi là hãm ôtô – được sử dụng để dừng xe ở một vị trí đã định hoặc giảm từ từ vận tốc của xe. Trong quá trình phanh chậm dần, động
năng của xe được tiêu hao bởi cả hai loại lực cản: lực cản tự nhiên (FY, FW, Fms) và lực cản nhân tạo ( Fp).
Quá trình phanh chậm dần có thể thực hiện nhờ hệ thống phanh chính hoặc hệ
thống phanh hãm chuyên dụng. Hệ thống phanh hãm chuyên dụng thường được
trang bị cho các loại xe tải cỡ lớn để hãm ôtô khi chuyển động xuống dốc trên đoạn
đường dốc dài nhằm tránh phải sử dụng hệ thống phanh chính và đảm bảo hệ thống phanh chính luôn trong tình trạng kỹ thuật tốt, để sử dụng trong những trường hợp phanh khẩn cấp. Trên các loại ôtô tải trọng nhỏ và trung bình, thông thường hệ thống phanh chính đảm nhiệm luôn chức năng của hệ thống phanh hãm. Ngoài ra, người điều khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp số như một hệ thống phanh phụ. Phương pháp phanh ôtô bằng động cơ được thực hiện khi không cắt ly hợp, lực phanh được hình thành trên các bánh xe là do momen phanh của động cơ, momen ma sát trong hệ thống truyền lực và ở các bánh xe sinh ra. Phương pháp này thường được sử dụng khi cần giảm từ từ vận tốc của ôtô hoặc sử dụng khi ôtô di chuyển xuống dốc dài với vận tốc vừa phải.
· Phanh khẩn cấp – là quá trình phanh khi lái xe phát hiện tình huống phải
phanh để dừng xe trong thời gian ngắn nhất có thể. Khi phanh khẩn cấp, động năng của xe bị tiêu hao chủ yếu bởi lực cản nhân tạo (khoảng 90 %), còn phần động năng bị tiêu hao bởi lực cản của đường và của không khí là rất nhỏ.
· Phanh tại chỗ - được sử dụng để ngăn ngừa sự chuyển động của xe khi xe
đang đứng tại chỗ.
Hệ thống phanh không chỉ đảm bảo tính an toàn khi vận hành mà còn cho phép nâng cao vận tốc trung bình của ôtô, qua đó nâng cao hiệu quả khai thác. Xu hướng chung là vận tốc của ôtô ngày càng được nâng cao, bởi vậy nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh ôtô luôn là một yêu cầu cần thiết.
1.1.2. YÊU CẦU
Để thực hiện tốt các chức năng trên thì hệ thống phanh phải chấp nhận những
yêu cầu khắt khe nhất là đối với những xe cao tốc. Các yêu cầu đó như sau:
· Có hiệu quả phanh cao ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường
phanh nhỏ nhất khi phanh khẩn cấp trong trường hợp nguy hiểm.
· Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo khi phanh, xe chuyển động
với gia tốc chậm dần biến đổi đều giữ ổn định chuyển động của ôtô.
· Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả điều khiển bằng chân hoặc bằng tay nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn. Và được điều khiển bằng một tay hoặc một chân ở tư thế ngồi của người lái.
· Dẫn động phanh có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều giữa
các lần phanh.
· Đảm bảo việc phân bố momen phanh trên các bánh xe theo quan hệ sử dụng
hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh ở những cường độ phanh khác nhau.
· Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường. Vì trượt lết trên mặt đường sẽ gây ra mòn lốp và làm mất khả năng dẫn hướng chuyển động của xe.
· Phanh chân và phanh tay phải làm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố (đảm bảo chức năng dự phòng).
· Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ…) phải dể dàng điều chỉnh thay thế các chi tiết hư hỏng.
· Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều
kiện sử dụng.
· Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực phanh trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe.
Hệ thống phanh tay có khả năng giữ cho ôtô đứng yên trong thời gian dài kể
cả trên những đoạn đường dốc.
Ngoài các yêu cầu kể trên hệ thống phanh còn phải đảm bảo yêu cầu như chiếm
ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ biền cao.
1.1.3. PHÂN LOẠI
Bảng 1-1.Phân loại tổng quát của hệ thống phanh ôtô
|
Tiêu chí phân loại |
Phân loại |
|
Theo công dụng |
+ Hệ thống phanh chính (phanh chân)
+ Hệ thống phanh dừng (phanh tay)
+ Hệ thống phanh hãm (phanh bằng động cơ hoặc phanh điện từ) + Hệ thống phanh tự động |
|
Vị trí lắp đặt cơ
cấu phanh |
+ Cơ cấu phanh đặt ở bánh xe
+ Cơ cấu phanh đặt ở trục truyền động |
|
Theo kết cấu của cơ cấu phanh |
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh puly (phanh băng)
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh tang trống
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh thủy lực
+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh điện |
|
Theo dẫn động
phanh |
+ Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí
+ Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực
+ Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén
+ Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực |
|
Năng lượng sử
dụng khi phanh |
+ Hệ thống phanh không có trợ lực
+ Hệ thống phanh trợ lực
+ Hệ thống phanh quán tính
+ Hệ thống phanh trọng lực |
|
Theo mức độ
hoàn thiện của hệ
thống phanh |
+ Hệ thống phanh thường
+ Hệ thống phanh có điều hòa lực phanh
+ Hệ thống phanh chống hãm cứng |
1) Hệ thống phanh chính : hay còn gọi là phanh chân đây là hệ thống phanh được người lái thường hay sử dụng nhất trong quá trình phanh ôtô. Trên các xe con và xe tải nhẹ hệ thống phanh chính thường là hệ thống phanh thủy lực, đối với xe tải nặng thường là hệ thống phanh khí nén.
2) Hệ thống phanh dừng : còn được gọi là phanh tay hoặc phanh phụ là hệ
thống phanh có chức năng chính là đảm bảo cho xe không dịch chuyển khi đang đứng yên tại chỗ kể cả trên những đoạn đường dốc. Ngoài ra hệ thống phanh dừng còn được xem như là một hệ thống phanh dự phòng, có nghĩa là hệ thống phanh dừng được dùng để phanh xe khi hệ thống phanh chính gặp sự cố trong quá trình
phanh.
......................................................................................................................
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu đề tài được giao: “Phân tích cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh có điều hòa lực phanh của ôtô” tôi thấy:
Các hệ thống phanh được trang bị trên ôtô hiện nay rất phong phú về chủng loại và đa dạng về hình dáng. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì hệ thống phanh trên ôtô cũng không ngừng được chú trọng và hoàn thiện. Trên các xe đời mới đã được trang bị nhiều loại phanh được điều khiển bằng điện tử như: hệ thống phanh chống trượt lê (ABS), hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBS) và đặc biệt là sự xuất hiện của hệ thống phanh thông minh (SBC) … Tất cả những sự thay đổi ấy nhằm một mục tiêu cuối cùng là nâng cao hiệu quả của quá trình phanh bao gồm: thời gian phanh nhỏ, quãng đường phanh ngắn, gia tốc chậm dần khi phanh lớn và phải đảm bảo tính dẫn hướng của ôtô trong quá trình phanh. Điều ấy cho phép nâng cao vận tốc trung bình của xe, nâng cao năng suất vận chuyển mà vẫn đảm bảo được tính an toàn cao.
Như vậy với mỗi hệ thống phanh khác nhau sẽ cho chất lượng của quá trình phanh khác nhau, như vậy tùy vào mỗi loại xe mà hệ thống phanh cần phải được lựa chọn và tính toán một cách kỹ lưỡng để vừa đảm bảo được tính an toan khi xe vận hành trên đường và vừa đảm bảo được tính kinh tế.
Riêng đối với hệ thống phanh có sử dụng bộ điều hòa lực phanh thì hiện có rất nhiều loại van điều hòa có kết cấu và hình dạng khác nhau đã được sử dụng trên nhiều loại xe. Mỗi loại van điều hòa đều có những ưu điểm và khuyết điểm riêng. Nhưng một điều cần lưu ý là việc sử dụng van điều hòa lực phanh chỉ có tác dụng làm giảm bớt hiện tượng sớm bó cứng các bánh sau chứ không loại trừ hoàn toàn được hiện tượng này nếu đạp phanh với lực phanh lớn. Việc chống hãm cứng các bánh xe một cách có hiệu quả nhất thì phải kể đến hệ thống phanh ABS đã được sử dụng trên các xe hiện đại và đắt tiền. Nhưng không vì thế mà đề tài này mất đi tính thực tế. Trong điều kiện nên kính tế nước ta hiện nay còn chưa phát triển mà bước vào thời kỳ mở cửa hội nhập thì việc nhập các loại xe cũ đã qua sử dụng từ những nước phát triển như: Mỹ, Nhật, Đức… đang được mọi người rất quan tâm.
