Đồ án tốt nghiệp - Công nghiệp ô tô | Đại học Lâm Nghiệp

Đồ án tốt nghiệp - Công nghiệp ô tô | Đại học Lâm Nghiệp được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

60 30 lượt tải Tải xuống

Chia sẻ Báo cáo tài liệu

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................4

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH......................................5

1.1. Công dụng..............................................................................................5

1.2. Phân loại................................................................................................5

1.3. Yêu cầu kết cấu.......................................................................................6

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh........................................................7

1.5. Cơ cấu phanh.........................................................................................7

1.5.1. Cơ cấu phanh tang trống..................................................................7

1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa...........................................................................21

1.6. Phanh tay..............................................................................................27

1.6.1. Phanh trên trục truyền...................................................................27

1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau..............................29

1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực..................................30

1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén...................................31

1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực.................32

1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh..............34

1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh...............................................................34

1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS.................................................36

1.11. Lựa chọn phương án thiết kế..............................................................38

1.11.1. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh..............................38

1.11.2. Lựa chọn phương án dẫn động phanh..........................................39

CHƯƠNG II THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH......................40

2.1. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh.............40

2.2. Tính toán cơ cấu phanh đĩa..................................................................41

2.3 Xác định kích thước má phanh..............................................................43

CHƯƠNG III THIẾT KẾ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH VÀ TRỢ

LỰC PHANH................................................................................................45

3.1 Tính toán dẫn động phanh.....................................................................45

3.1.1. Đường kính xylanh công tác bánh xe.............................................45

3.1.2. Đường kính xylanh chính...............................................................46

3.1.3. Xác định hành trình bàn đạp phanh...............................................46

3.1.4. Xác định hành trình pit tông xylanh lực.........................................47

3.1.5. Tính bền đường ống dẫn động phanh.............................................48

3.2. Tính toán bộ trợ lực phanh...................................................................49

3.2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của trợ lực chân không.....................49

3.2.2. Hệ số cường hóa.............................................................................50

3.2.3. Xác định kích thước màng cường hóa............................................52

3.2.4. Tính lò xo màng cường hóa............................................................53

3.2.5. Tính lò xo van khí...........................................................................56

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH........................59

4.1. Yêu cầu phân bố lực phanh tối ưu ở các bánh xe.................................59

4.2. Cơ sở điều chỉnh áp lực phanh.............................................................63

4.2.1. Vấn đề sử dụng trọng lượng bám...................................................63

4.2.2. Đồ thị quan hệ áp suất P , P

1 2

.........................................................64

4.3. Bộ điều hòa lực phanh theo tải kiểu pit tông – vi sai...........................67

4.4. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh.............................................68

4.4.1. Các thông số cần xác định.............................................................68

4.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh....................................................70

4.4.3. Xác định hệ số bám



đạt hiệu quả phanh cao nhất (



).....72

4.4.4. Xác định hệ số K

...........................................................................73

4.4.5. Lập phương trình quan hệ áp suất p , p của đường đặc tính điều

1 2

chỉnh.........................................................................................................73

4.4.6. Chọn và xác định thông số kết cấu.................................................74

4.4.7. Xây dựng đường đặc tính hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và

lực phanh..................................................................................................75

4.4.8. Kiểm tra lại đường kính D của piston vi sai..................................79

4.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh.........81

CHƯƠNG V BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH......83

5.1. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh dầu............................83

5.1.1. Đạp phanh không ăn......................................................................83

5.1.2. Chảy dầu phanh.............................................................................83

5.1.3. Phanh bị bó....................................................................................84

5.1.4. Phanh ăn lệch về một phía.............................................................84

5.1.5. Phanh nặng....................................................................................84

5.2. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dầu.............................................85

5.2.1. Xả khí..............................................................................................85

5.2.2. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh........85

5.2.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh.........................................................86

5.3. Hư hỏng sửa chữa xylanh chính...........................................................87

5.4. Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa bộ trợ lực...............................................89

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................91

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

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 ngành giao thông

đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận

chuyển trong nội địa bằng ôtô.

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng

phát triển hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ, hiện nay ngành công

nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu 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 ngành 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: dây đai an toàn, túi khí, điều hòa lực

phanh, bộ ABS…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 xe du lịch 7 chỗ”.

Sau 15 tuần nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của

thầy Nguyễn Trọng Hoan và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em

hoàn thành được đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn

Trọng Hoan cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ

án tốt nghiệp của mình.

Hà Nội, ngày tháng năm

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 4

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1. Công dụng

- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc

độ nào đó hoặc dừng hẳn.

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn

được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.

1.2. Phân loại

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động,

hoặc dừng hẳn xe.

- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng

lái và dùng làm phanh dự phòng.

- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để

tiêu hao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài

(phanh trên dốc dài, …).

* Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Cơ cấu phanh tang trống

- Cơ cấu phanh đĩa

- Cơ cấu phanh dải

* 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 liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén, …

- Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 5

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều

khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh)

- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS)

Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh:

hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ

động, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh.

1.3. Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- 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.

- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần

kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.

- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa

lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh.

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ

cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng.

- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường

độ lực bàn đạp khác nhau.

- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền

đường dốc.

- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong

mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 6

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh,

dẫn động phanh. Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh

còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh.

- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của

các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi

phanh.

- Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển

(bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của

cơ cấu phanh. Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển

từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu

phanh.

1.5. Cơ cấu phanh

1.5.1. Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu được dùng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang

trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 7

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát

bề mặt tang trống và các má phanh.

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và

điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:

- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)

- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)

- Guốc phanh đặt bơi (c)

- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)

- Guốc phanh tự cường hóa hai chiều quay (e)

Các dạng này còn có thể phân biệt được thành các cơ cấu sử dụng với

các lực điều khiển guốc phanh từ hệ thống dẫn động khí nén (a), thủy lực (a,

b, c, d, e) hoặc cơ khí (a, d).

Hình 1.2 Cơ cấu phanh tang trống

a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí

đối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí

nén.

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực

trình bày trên hình 1.3. Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tải

nhỏ, có xilanh thủy lực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 8

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Hình 1.3 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

Cấu tạo cơ bản bao gồm:

Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe.

Phần cố định là mâm phanh được bắt trên dầm cầu. Các tấm ma sát được tán

hoặc dán với guốc phanh. Trên mâm phanh bố trí 2 chốt cố định để lắp ráp

với lỗ tựa quay của guốc phanh. Chốt có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm

tựa guốc phanh và là cơ cấu điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và

trống phanh. Đầu trên của hai guốc phanh được kéo bởi lò xo hồi vị guốc

phanh, tách má phanh khỏi tang trống và ép pit tông trong xilanh bánh xe về

vị trí không phanh.

Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng

2 cam lệch tâm. Hai guốc phanh được đặt đối xứng qua đường trục đi qua

tâm bánh xe.

Xilanh bánh xe là xilanh kép có thân chung và hai pit tông bố trí đối

xứng. Xilanh được bắt chặt với mâm phanh, pit tông bên trong tựa vào đầu

guốc phanh nhờ chốt tựa. Pit tông nằm trong xilanh được bao kín bởi vành

cao su 10 và tạo nên không gian chứa dầu phanh. Dầu phanh có áp suất

được cấp vào thông qua đai ốc dẫn dầu. Trên xilanh bố trí ốc xả khí nhằm xả

không khí lọt vào hệ thống thủy lực khi cần.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 9

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục

được mô tả qua 3 trạng thái: không phanh, phanh, nhả phanh.

Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, má phanh và tang

trống tồn tại khe hở nhỏ 0,3 ÷ 0,4 mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố

định của cơ cấu phanh, các bánh xe được quay trơn.

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe (xilanh

thủy lực). Khi áp lực dầu trong xilanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị, đẩy

đầu trên của các guốc phanh về hai phía. Các guốc phanh chuyển động quay

quanh điểm tựa dưới (chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát

sinh ma sát giữa hai phần: quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ

tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường.

Khi xe tiến, chiều quay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốc

phanh bên trái đặt các lực đẩy của xilanh bánh xe cùng chiều quay được gọi

là “guốc siết”, ngược lại, guốc phanh bên phải là “guốc nhả”. Má phanh bên

guốc siết chịu áp lực lớn hơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn,

nhằm mục đích tạo nên sự hao mòn hai má phanh như nhau trong quá trình

sử dụng.

Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các

guốc phanh ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh.

Lực ma sát không tồn tại, bánh xe lại được lăn trơn.

Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực ma

sát, gây hao mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống. Sự nóng lên

quá mức có thể dẫn tới suy giảm hệ số ma sát và làm giảm hiệu quả phanh

lâu dài, biến dạng các chi tiết bao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần

thiết được thoát nhiệt tốt. Sự mòn tấm ma sát và tang trống dẫn tới tăng khe

hở má phanh, tang trống, khi phanh có thể làm tăng độ trễ tác dụng. Do vậy,

các cơ cấu phanh đều bố trí các kết cấu điều chỉnh khe hở trên guốc phanh.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 10

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Công việc điều chỉnh lại khe hở trong cơ cấu phanh cần tiến hành theo định

kỳ.

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén

Hình 1.4 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén

Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫn

động phanh bằng khí nén, có xilanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc

phanh vào trống phanh. Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống. Phần cố

định bao gồm mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu.

Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát (má phanh). Để tăng khả

năng tiếp xúc mỗi bên guốc phanh bố trí hai tấm ma sát với kích thước dày

bằng nhau 6 ÷ 10 mm. Trên mâm phanh có hai chốt để lắp đầu dưới của hai

guốc phanh. Hai chốt cố định này có bố trí trục lệch tâm để điều chỉnh khe

hở phía dưới giữa má phanh và trống phanh. Đầu trên của hai guốc phanh

được lò xo hồi vị kéo áp sát vào cam, thông qua con lăn. Cam quay và trục

được chế tạo liền, với các biên dạng Cycloit hoặc Acsimet. Khi cam quay

dịch chuyển quanh tâm trục, các đầu guốc phanh bị đẩy, ép má phanh sát

vào tang trống. Khe hở ban đầu phía trên của má phanh và trống phanh được

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 11

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

thiết lập bằng vị trí của cam. Cấu trúc hai guốc phanh được bố trí đối xứng

qua trục đối xứng của cơ cấu phanh.

Khi phanh, xilanh khí nén đẩy đòn quay, dẫn động quay trục và cam

quay ngược chiều kim đồng hồ. Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc

phanh về hai phía, ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình

phanh.

Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, dưới

tác dụng của lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má

phanh ra khỏi trống phanh. Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các

chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má

phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu có kích thước bằng nhau.

Cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua trục được bố trí phổ biến trên cơ

cấu phanh của cầu trước và cầu sau cho ô tô con, ô tô tải với hệ thống phanh

thủy lực và khí nén.

b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

Hình 1.5 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối

xứng qua tâm trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 12

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

trên mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc

phanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và có

bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh.

Đầu còn lại của guốc phanh luôn tỳ vào pit tông của xilanh bánh xe nhờ lò

xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều

chỉnh bởi cam.

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc

4, áp lực dầu tác động lên các pit tông thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy

pit tông cùng với đầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống

phanh thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh

giảm, lò xo hồi vị guốc phanh kéo các guốc ép chặt vào pit tông, tách má

phanh ra khỏi trống phanh.

Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm chỉ dùng với xilanh thủy lực và

được bố trí ở cầu trước của ô tô con hoặc tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho với

chuyển động tiến, cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai

guốc nhả. Như vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, còn khi lùi nhỏ. Tuy nhiên

thời gian lùi ô tô rất ít và tốc độ rất chậm nên không cần hiệu quả phanh cao.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 13

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

c) Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

Hình 1.6 Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều

chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Cơ cấu phanh bố

trí phía cầu sau ô tô tải có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe

bố trí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh.

Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống

phanh. Pit tông liên kết ren với chốt đẩy, phục vụ mục đích điều chỉnh khe hở

ban đầu của má phanh với trống phanh. Trên pit tông có vành răng điều

chỉnh. Vị trí của pit tông được thiết lập tương đối đối với xilanh khi xoay

vành răng điều chỉnh. Vành răng được cố định nhờ thanh lò xo lá, đảm bảo

không bị xoay khi hoạt động. Hai lò xo hồi vị guốc phanh bố trí kéo hồi vị cả

hai đầu guốc phanh.

Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả hai

đầu guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống

phanh nhỏ (giảm độ chậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh

cố định một đầu. Sự liên kết lực điều khiển P thông qua các xilanh thủy lực,

cho phép các pit tông trong xilanh và điểm tỳ của guốc phanh có khả năng

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 14

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

dịch chuyển nhỏ (kết cấu bơi), đảm bảo đồng đều lực điều khiển kể cả khi

tiến và lùi. Đặc điểm khác biệt của guốc phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm

tỳ guốc phanh dạng tự lựa, khi làm việc giúp các má phanh mài mòn đều theo

chiều dài guốc phanh.

Lò xo hồi vị có độ cứng lớn, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh

khi không phanh. Việc kiểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được

thực hiện bằng thước lá. Khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh

thường khoảng 0,12 mm.

d) Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa

Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tự

cường hóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay. Các dạng

tự cường hóa được hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen

phanh dưới tác dụng của lực điều khiển P.

Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều

quay ω của tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết

hai guốc phanh. Lực Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát

giữa tang trống và má phanh.

Trên guốc phanh có điểm tựa cố định, lực tác dụng được cường hóa

và thực hiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống. Hiệu quả như vậy xảy

ra theo một chiều quay nhất định, nếu theo chiều ngược lại hiệu quả phanh sẽ

thấp hơn.

Ở dạng tự cường hóa (b) có bố trí thêm gối tựa cố định với tác dụng

lực điều khiển cả hai phía. Khi tang trống quay theo chiều ω, một guốc phanh

được tỳ lên điểm tựa, hiệu quả phanh giống như trường hợp tự cường hóa (a).

khi tang trống quay theo chiều ngược lại, tác dụng đảo chiều. Như vậy ở dạng

tự cường hóa này, hiệu quả phanh hai chiều đều được cường hóa và hiệu quả

như nhau.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 15

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Hiện tượng tự cường hóa trên kèm theo sự biến đổi nhanh mômen

phanh khi gia tăng lực điều khiển, do vậy tính chất ổn định mômen kém. Các

kết cấu ngày nay chỉ sử dụng kết cấu tự cường hóa khi cần thiết. Trên ô tô sử

dụng phổ biến hơn cả với các dạng không cường hóa để đảm bảo khả năng ổn

định điều khiển mômen phanh.

e) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn và

thường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô. Một số chi tiết quan trọng trong

cơ cấu phanh tang trống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh

bánh xe, cùng với các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống.

* Tang trống phanh

Hình 1.7 Tang trống phanh

Tang trống phanh là một chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép

của các guốc phanh từ trong ra, bởi vậy tang trống phải có bề mặt ma sát với

má phanh, độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt. Vật liệu

chế tạo tang trống thường được chế tạo từ gang, trên ô tô con có thể được chế

tạo từ hai vật liệu cơ bản: hợp kim nhôm với ống lót bằng gang. Tang trống

có chiều dày khá lớn, bề mặt bên trong tạo nên hình trụ tròn xoay có độ bóng

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 16

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

đảm bảo khả năng tạo ma sát cao. Tang trống liên kết trên moay ơ nhờ các bu

lông ghép chắc hoặc vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe.

* Guốc phanh và má phanh

Hình 1.8 Guốc phanh

Guốc phanh và má phanh liên kết với nhau nhờ dán hoặc tán. Má

phanh được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn, có hệ số ma sát ổn định trước

sự biến động nhiệt độ của má phanh, hệ số ma sát giữa má phanh với gang có

thể đạt được đến 0,4. Guốc phanh đúc được chế tạo cho cơ cấu phanh ô tô tải

vừa và lớn. Cấu trúc tiết diện thường gặp là dạng chữ T. Các guốc phanh yêu

cầu độ cứng vững cao có tiết diện chữ П.

Guốc phanh dạng hàn, chế tạo từ các lá thép dày từ 3 ÷ 5 mm, có cấu

trúc gồm: bề mặt cong tròn và xương tăng cứng. Guốc phanh dạng hàn được

dùng cho ô tô con. Trên ô tô tải, guốc phanh liên kết với má phanh bằng đinh

tán hợp kim nhôm mềm. Đinh tán cần nằm sâu cách xa bề mặt ma sát của má

phanh. Khi má phanh bị mòn, đinh tán không được cọ sát vào bề mặt trụ của

tang trống. Trên ô tô con, má phanh dán với guốc phanh bằng chất keo dính

đặc biệt, có khả năng bám chắc trên bề mặt guốc phanh khi chịu lực.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 17

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

* Xilanh bánh xe

Hình 1.9 Xylanh bánh xe

Xilanh bánh xe nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động

phanh thủy lực. Xilanh bánh xe là cơ cấu thừa hành của hệ thống dẫn động

điều khiển. Khi phanh áp lực chất lỏng (dầu phanh) tại xilanh tác dụng lên pit

tông, đẩy pit tông và guốc phanh dịch chuyển, thực hiện quá trình phanh tang

trống.

Xilanh có các dạng chính: đơn và kép. Dạng xilanh đơn sử dụng với

cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục với một pit tông: lực điều khiển từ hệ

thống dẫn động tác dụng riêng biệt lên một guốc phanh. Như vậy mỗi cơ cấu

phanh bố trí hai xilanh cho hai guốc phanh.

Xilanh kép có thể là dạng trụ đối xứng hoặc dạng trụ có bậc. Xilanh

kép có hai pit tông làm việc đối xứng với đường dầu dẫn vào giữa hai đỉnh pit

tông và một đường xả không khí khi cần thiết. Hai pit tông luôn được cách

nhau để tạo không gian dẫn dầu vào khi phanh. Không gian này có thể hình

thành bởi kết cấu đỉnh pit tông hoặc lò xo ngăn cách. Trong xilanh bố trí các

pit tông. Bao kín giữa pit tông với xilanh nhờ phớt tròn kín hay phớt vành

khăn, nằm trong rãnh pit tông.

Để tạo nên lực điều khiển lên các guốc phanh khác nhau trên một số

cơ cấu phanh sử dụng xilanh kép dạng trụ có bậc. Với guốc siết sử dụng

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 18

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

đường kính trụ nhỏ, nhằm san đều lực điều khiển và giảm sự sai lệch độ mòn

của các má phanh cùng kích thước. Cặp xilanh pit tông cần làm việc với độ

kín khít cao, do vậy bề mặt của xilanh và pit tông được gia công trơn bóng và

được làm sạch cẩn thận trước khi lắp. Trên xilanh bố trí ốc xả không khí. Ốc

xả không khí chỉ mở, khi cần xả không khí có lẫn trong hệ thống thủy lực

điều khiển, còn lại ốc thường xuyên được siết chặt tránh rò rỉ dầu phanh.

Xilanh thường được chế tạo từ gang, pit tông được chế tạo từ hợp kim nhôm.

Lực điều khiển tác dụng lên đầu guốc phanh được thực hiện thông qua chốt

trụ.

* Cam quay

Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động phanh khí

nén. Khi phanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy cam quay, guốc phanh

dịch chuyển, thực hiện quá trình phanh tang trống. Ở trạng thái lắp ráp, cam

và guốc phanh ép sát nhau, khe hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định.

Khi chưa phanh, vị trí ban đầu của cam được điều chỉnh cho bánh xe

lăn trơn, guốc phanh tựa lên bề mặt cam có khoảng cách nhỏ nhất định giữa

má phanh và tang trống. Ở trạng thái phanh, cam được điều khiển quay tiếp

với khoảng dịch chuyển Δ của đầu guốc phanh, và khắc phục hết khe hở má

phanh và tang trống. Cam tựa lên guốc với các lực tác dụng P. Hai lực P đặt

cách nhau một khoảng 2d, bằng đường kính vòng tròn cơ sở của biên dạng

cam.

Biên dạng cam Acsimet chế tạo đơn giản, nhưng khoảng cách 2d lớn

và ảnh hưởng tới hiệu quả phanh, nhờ vít điều chỉnh thông qua cơ cấu điều

chỉnh

f) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh

Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có

thể lăn trơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng

quãng đường phanh. Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 19

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

tiến hành điều chỉnh lại. Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu

trúc từng hệ thống phanh. Để điều chỉnh khe hở Δ, kết cấu có thể cho phép

thực hiện định kỳ bằng tay hoặc tự động. Nguyên tắc của việc điều chỉnh của

các kết cấu được thực hiện tại hai vị trí của guốc phanh: vùng phía trên và

vùng phía dưới của guốc.

* Điều chỉnh bằng tay với hệ thống phanh thủy lực

+ Điều chỉnh thông qua cơ cấu cam

Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi

cam lệch tâm, biên dạng cam luôn tỳ vào mặt cong của guốc phanh. Khi quay

ốc xoay cam, guốc phanh dịch chuyển theo, thay đổi khe hở trên. Khe hở phía

dưới được điều chỉnh nhờ bạc lệch tâm bố trí trên chốt. Bạc lệch tâm được ăn

khớp trong bằng mặt vát với chốt và quay cùng chốt khi điều chỉnh. Khi quay

chốt, bạc lệch tâm quay theo và mang phần dưới guốc phanh dịch chuyển làm

thay đổi khe hở dưới giữa má phanh và trống phanh. Một cơ cấu phanh khí

nén cũng sử dụng cam lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới guốc phanh.

+ Điều chỉnh vị trí chốt đẩy giữa xilanh và guốc phanh

Kết cấu này thường được sử dụng cho cơ cấu phanh dạng bơi, tự

cường hóa. Chốt đẩy có tác dụng liên kết giữa một đầu guốc phanh và pit

tông trong xilanh bánh xe. Liên kết giữa pit tông và chốt đẩy bằng ren. Trên

pit tông bố trí một vành răng, khi xoay vành răng, pit tông quay theo, liên kết

ren giúp cho chốt bị dịch chuyển, thay đổi vị trí giữa chốt và pit tông. Rãnh

ăn khớp của đầu chốt với guốc phanh giữ chốt không xoay. Trên mâm phanh

có cửa sổ nhỏ, đủ tỳ tuốc nơ vít bẩy vành răng xoay trong quá trình điều

chỉnh. Lò xo lá, kẹp chặt trên xilanh và tỳ đàn hồi với vành răng, có tác dụng

giữ nguyên trạng thái đã điều chỉnh đúng.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 20

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực

I Để điều chỉnh kịp thời khe hở của má phanh với tang trống khi má

phanh quá mòn, trên nhiều ô tô sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở.

Các dạng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở thường gặp như sau:

+ Sử dụng lẫy gạt tự động điều chỉnh khi phanh bằng phanh chân

+ Sử dụng đòn chốn hai guốc phanh

+ Sử dụng kẹp ma sát

1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể

ở cả cầu trước và cầu sau, do có những ưu điểm chính:

+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát

thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt

độ cao

+ Thoảt nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn

+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát

+ Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và

đĩa phanh.

Nhược điểm của phanh đĩa:

+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào

chỗ bùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến là

làm giảm hiệu quả phanh.

+ Mòn nhanh.

+ Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn.

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được chia thành hai loại: có giá đỡ

xilanh cố định và có giá đỡ xilanh di động. Các bộ phận chính của cơ cấu

phanh đĩa gồm:

+ Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 21

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

+ Giá đỡ xilanh, đồng thời là xilanh điều khiển, trên đó bố trí các

đường dẫn dầu áp suất cao và ốc xả khí, bên trong xilanh có các pit tông

+ Hai má phanh phẳng, đặt ở hai bên đĩa phanh và được tiếp nhận lực

điều khiển bởi các pit tông trong xilanh bánh xe

Cơ cấu phanh đĩa có giá di động có kết cấu gọn, thuận lợi cho việc bố

trí hệ thống treo hiện đại nên được sử dụng nhiều ở ô tô con ngày nay. Ngoài

ra trên một số xe chuyên dụng, sử dụng phanh chính nhiều đĩa làm việc trong

dầu.

a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định

Hình 1.10 Phanh đĩa có giá đỡ cố định

Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên

giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xilanh có pit

tông, một phía của pit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu

khi phanh. Dầu từ hệ thống dẫn động điều khiển được cấp đến cả hai xilanh

bánh xe nhờ các đường dẫn. Các pit tông sử dụng phớt bao kín dạng vành

khăn dày để bao kín khoang chịu áp suất cao, và phớt chắn bụi che bụi từ

ngoài vào bề mặt làm việc.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 22

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Khi đạp phanh, dầu áp suất cao (60 ÷ 120 bar) qua ống dẫn đồng thời

đến các xilanh bánh xe, đẩy các pit tông ép các má phanh theo hai chiều

ngược nhau vào đĩa phanh, thực hiện phanh. Khi thôi phanh dầu từ xilanh

bánh xe hồi trở về, áp suất dầu điều khiển không tồn tại, kết thúc quá trình

phanh.

b) Phanh đĩa có giá đỡ di động

Hình 1.11 Phanh đĩa có giá đỡ di động

Giá đỡ xilanh có thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định

với giá cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xilanh và bố trí pit tông.

Pit tông tỳ trực tiếp vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được lắp

trực tiếp trên giá đỡ di động. Các má phanh được định vị nhờ các rãnh định vị

trên giá di động, hoặc nhờ chốt trượt và các lò xo giữ. Giá cố định được bắt

với giá đỡ trục quay bánh xe, và là nơi tiếp nhận các phản lực sinh ra khi

phanh.

Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên

chốt trượt, nên khe hở giữa má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau. Khi

phanh, dầu theo ống dẫn vào xilanh. Ban đầu pit tông sẽ dịch chuyển để đẩy

má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải,

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 23

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

ép má phanh bên trái vào đĩa. Khi tiếp tục tăng áp suất dầu, các má phanh

được ép sát, thực hiện quá trình phanh. Các lực ép từ hai phía có tác dụng

tương tự với loại có hai pit tông (giá cố định). Giá di động được dịch chuyển

và dẫn hướng trên chốt trượt do tác dụng của dầu có áp suất trong khoang kín.

Như vậy đĩa được ép bởi cả hai má phanh, thực hiện quá trình phanh bánh xe.

Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ, các phớt bao kín có

khả năng đàn hồi kéo pit tông trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh

quay trơn với độ đảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa. Do bề mặt ma sát phẳng

nên khe hở ban đầu của một cặp má phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0,03 ÷

0,1mm), điều này giúp cho cơ cấu phanh đĩa có khe hở ban đầu rất nhỏ, tăng

độ nhạy của cơ cấu khi phanh. Giá trị mômen phanh sinh ra trên cơ cấu phanh

phụ thuộc vào giá trị lực điều khiển P. Trên các cơ cấu phanh cần mômen

phanh lớn có thể dùng 2, 3 pit tông, được điều khiển đồng thời.

c) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh đĩa

* Đĩa phanh

Hình 1.12 Đĩa phanh

Đĩa phanh được bắt chặt với moay ơ 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

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 24

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

moay ơ do nhiệt độ. Phần lớn các đĩa phanh được chế tạo có rãnh rỗng giữa

giúp nâng cao khả năng dẫn nhiệt ra ngoài môi trường không khí xung

quanh

* Má phanh

Hình 1.13 Má phanh

Má phanh của phanh đĩa có dạng tấm phẳng, được cấu tạo bởi một

xương phanh 1 bằng thép (3 ÷ 5 mm) và má mềm 2 bằng vật liệu ma sát (8 ÷

10 mm). Má phanh và xương phanh được dán với nhau bằng một loại keo

đặc biệt. Một số má phanh được xẻ rãnh thoát nhiệt, hạt mài và bố trí thêm

tấm lót 3 tăng cứng, hoặc hàn sẵn sợi thép báo mòn hết chiều dày làm việc

của má phanh.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 25

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

* Tự động điều chỉnh khe hở má phanh, đĩa phanh

Hình 1.14 Tự động điều chỉnh khe hở

Cơ cấu phanh đĩa phổ biến dùng các cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở

má phanh và đĩa phanh. Kết cấu thường sử dụng là lợi dụng biến dạng của

phớt bao kín (vành khăn) để hồi vị pit tông lực trong xilanh. Phớt bao kín

nằm trong rãnh của xilanh làm nhiệm vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi

phanh. Phớt được lắp trên pit tông. Dưới tác dụng của áp suất dầu pit tông bị

đẩy dịch chuyển. Lực ma sát của pit tông kéo phớt biến dạng theo chiều mũi

tên. Khi nhả phanh, áp lực dầu giảm, phớt hồi vị kéo pit tông trở lại vị trí

ban đầu. Khi phanh nếu khe hở má phanh và đĩa phanh lớn, lực đẩy của dầu

tác dụng lên pit tông lớn hơn lực ma sát, đẩy pit tông trượt trên phớt. Khi

nhả phanh, pit tông chỉ hồi vị bằng đúng biến dạng của phớt và tạo nên vị trí

mới của má phanh với đĩa phanh.

Phớt với kích thước tiết diện vuôn hay chữ nhật đủ khả năng biến

dạng với khe hở 0,6 mm, tương ứng với tổng khe hở hai bên của má phanh

với đĩa trong cơ cấu phanh. Để tăng biến dạng của phớt, một số tiết diện

chứa vành khăn có dạng hình thang vuông có góc vát nhỏ (5 ÷ 10 ) cho phép

vành khăn biến dạng tới 1,2mm.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 26

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

1.6. Phanh tay

Phanh trên ô tô được dùng để:

+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc

+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh

chính bị sự cố

Hệ thống phanh trên ô tô tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự

phòng, hai hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt. Yêu cầu này đảm

bảo ô tô có thể dừng xe kể cả khi phanh chính bị sự cố. Với nhiệm vụ dừng

xe trên dốc, phanh tay được chế tạo với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18%

(18

÷ 20 ). Phanh tay được tập hợp bởi hai bộ phận chính: cơ cấu phanh,

dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợi xung quanh người

lái.

Cơ cấu phanh có thể được bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các

bánh xe phía sau hoặc bố trí riêng đặt trên trục ra của hộp số. Dẫn động

phanh của phanh tay hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được

điều khiển bằng tay, phổ biến là dẫn động cơ khí với độ tin cậy cao. Một số

ô tô tải dùng cơ cấu phanh bố trí chung với phanh chính có dạng điều khiển

phanh tay bằng lò xo tích năng, bố trí trong bầu phanh.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 27

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

1.6.1. Phanh trên trục truyền

Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số

Hình 1.15 Phanh trên trục truyền

1. Nút ấn; 2. Tay điều khiển; 3. Đĩa tĩnh; 4. Cốt; 5. Lò xo; 6. Tang trống; 7.

Vít điều khiển; 8. Guốc phanh

Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh

lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang

trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ

lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy

guốc phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu. Chốt đẩy guốc phanh thông

qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2).

Nguyên lý hoạt động.

Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ

thống tay đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm

cứng trục truyền động. Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ

cấu con cóc chèn vào vành răng của bộ khóa. Muốn nhả phanh tay chỉ cần

ấn ngón tay vào nút (1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 28

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

phía trước. Lò xo (5) sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu. Vít điều chỉnh

dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.

1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau

Hình 1.16 Phanh tay tại cơ cấu phanh bánh sau

6.guốc phanh; 7.vành răng; 8.đòn quay; 9.thanh chống

Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối

giữa cáp kéo và guốc phanh 6. Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo

chiều mũi tên. Lúc đầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh

chống 9, ép guốc phanh trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định. Đầu

nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và ép guốc phanh phải vào tang

trống. Do đó, hai guốc phanh ép sát vào tang trống thực hiện phanh bánh xe.

Trên các cơ cấu phanh đĩa bố trí ở cầu sau, sử dụng các kết cấu đẩy khóa pit

tông trong xilanh bánh xe. Các dạng kết cấu liên hợp giữa phanh tay và

phanh chân hiện nay rất đa dạng.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 29

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực

Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh

với áp suất lớn nhất trong khoảng 60 ÷ 120 bar. Áp suất được hình thành khi

người lái đạp bàn đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh chính. Chất

lỏng (dầu phanh) được dẫn theo các đường ống tới các xilanh bánh xe nằm

trong cơ cấu phanh. Với áp suất dầu, các pit tông trong xilanh thực hiện tạo

lực ép má phanh vào tang trống hoặc đĩa phanh, thực hiện sự phanh tại các

cơ cấu phanh bánh xe.

Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ

nhạy cao do dầu không bị nén. Nhược điểm của nó là: tỉ số truyền của dẫn

động không lớn, nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì

vậy hệ thống dẫn động phanh thủy lực thường được sử dung trên ô tô con

hoặc ô tô tải nhỏ.

Dẫn động một dòng sử dụng xilanh chính một buồng dẫn dầu đến tất

cả các xilanh bánh xe. Vì một lý do bất kỳ nào đó, nếu một đường ống dẫn

dầu bị hở, dầu trong hệ thống bị mất áp suất, tất cả các bánh xe đều bị mất

phanh. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản, nhưng độ an toàn không

cao, vì vậy ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô bố trí với tối thiểu hai dòng

phanh dẫn động độc lập.

Hình 1.17 Dẫn động một dòng

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 30

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Dẫn động hai dòng được mô tả ở hình dưới. Sự tách dòng được thực

hiện tại xilanh chính. Như vậy, bàn đạp tác động vào xilanh chính (hai

buồng nối tiếp) tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng tới bánh xe. Nếu bị hở

dầu ở một dòng nào đó, dòng còn lại vẫn có thể phanh được xe.

Hình 1.18 Dẫn động hai dòng

1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén

Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần

chính: nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống

dẫn khí. Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào

chất lượng khí nén. Do vậy khí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở

mức an toàn khi làm việc.

Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu là điều khiển van phân phối, lực

tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh. Cấu tạo

đơn giản, lắp ráp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao. Độ

nhạy của hệ thống không cao, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn. Các cụm

chi tiết khá nhiều, kích thước và trọng lượng lớn nên thường dùng trên xe tải.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 31

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Hình 1.19 Dẫn động khí nén

1. Máy nén khí; 2. Bộ điều chỉnh áp suất; 3. Bình khí nén

; 4. Lò xo hồi vị; 5. Bầu phanh; 6. Tổng van phanh.

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng

van 6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống

dẫn đến các bầu phanh 5. Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5,

đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. Do đó ép má phanh vào trống

phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn

xác định.

Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bình

chứa khí với đường ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển. Khí nén từ

các bầu phanh được thoát ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc

phanh.

1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiển

trên bàn đạp cần lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là

lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 32

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

dụng lớn do khí bị nén do chịu áp suất). Do đó để tận dụng ưu điểm của hai

loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thủy

lực và khí nén trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn.

Dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển của hệ thống dẫn động,

còn dẫn động thuỷ lực đảm nhận chức năng bộ phận chấp hành. Phần khí

nén gồm có: tổng van phanh 1 kết hợp với những cơ cấu tuỳ động kiểu

pittông và xilanh 4 và 6, nối với nhau bằng đường ống 3 và với ngăn dưới

của tổng van 1. Ngăn trên của tổng van thông qua đường ống dẫn 2 phanh

khí nén của rơmooc. áp suất khí nén tác động lên các pittông ở trong hai

xilanh tạo lực đẩy các pittông các xi lanh thuỷ lực khí 4 và 6. Phần thuỷ lực

dẫn động gồm 2 đường dẫn dầu độc lập, xi lanh chính 4 nối với bốn xi lanh

công tác 8 bằng các đường ống dẫn. Xi lanh công tác này tác động lên guốc

phanh 8 và 10 ở cầu giữa và trước, xilanh chính 6 tác động lên hai guốc

phanh 12 nhờ xi lanh công tác 11.

Hình 1.20 Dẫn động liên hợp

1- Tổng phanh liên hợp; 2- Đường ống dẫn tới phanh rơmooc; 3- Đường

ống dẫn tới phanh ô tô kéo; 4,6 – Xy lanh; 5,7 – Bình chứa dầu; 8 – Xy lanh

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 33

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

của cầu trước và cầu giữa; 9 – Guốc phanh của cầu trước; 10 – Guốc

phanh cầu giữa; 11 – Xy lanh phanh cầu sau

*Ưu điểm:

Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời được tất cả các bánh xe, điều

khiển nhẹ nhàng. Đồng thời đảm bảo được khả năng tuỳ động và khả năng

điều khiển phanh rơmooc .

*Nhựơc điểm:

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp rất cồng kềnh và phức tạp,

rất khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa.

- Khi phần khí dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống

ngừng làm việc. Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc

biệt tới phần dẫn động khí nén.

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có

nhiều cụm chi tiết đắt tiền.

1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh

Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với

lực bám, tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với

mômen bám của bánh xe. Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh,

tải trọng thẳng đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng

đứng trên cầu sau càng giảm. Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị

trượt lết bánh xe.

1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh

Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp

suất thủy lực hoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có

thể bằng nhau hoặc khác nhau.

Một số hệ thống sử dụng van phân phối (phanh khí nén) hoặc xilanh

chính hai dòng có áp suất khí nén, thủy lực ra các dòng khác nhau. Mức độ

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 34

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

thay đổi áp suất giữa các dòng phanh phụ thuộc vào lực bàn đạp, không phụ

thuộc vào lực thẳng đứng trên cầu xe. Mặc dù chất lượng phanh trong

trường hợp này có cải thiện hơn, nhưng chỉ thích hợp trong một số ít các

tình trạng thực tế khi phanh trên đường.

Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô dùng van phân phối hoặc xilanh

chính hai dòng có áp suất ra các dòng như nhau với bộ điều hòa lực phanh

(bộ tự động điều chỉnh áp suất ra cầu sau). Bộ điều hòa lực phanh có nhiều

dạng cấu trúc, điển hình là:

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ

sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính (còn gọi là bộ điều hòa tĩnh).

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ

sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính và tải trọng tác dụng trên các

bánh xe của các cầu (bộ điều hòa hai thông số).

Bộ điều hòa tĩnh chỉ có khả năng điều chỉnh áp lực dầu theo áp suất

sau xilanh chính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn, áp

suất dầu không thay đổi theo. Ngày nay, thường dùng bộ điều hòa hai thông

số do khả năng làm việc thích hợp hơn bộ điều hòa tĩnh.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 35

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Hình 1.21 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh hai thông số

Hình trên thể hiện đặc tính của bộ điều hòa lực phanh. Đường nét đứt

thể hiện mối quan hệ giữa áp suất p trong xilanh bánh xe trước và sau khi

không có bộ điều hòa. Đường cong liền thể hiện mối quan hệ giữa áp suất

trong xilanh bánh xe trước và sau ở điều kiện lý tưởng. Đường liền gãy khúc

thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xilanh bánh xe trước và sau khi có

bộ điều hòa lực phanh. Đường này đã bám sát đường lý tưởng nên đã cải

thiện được chất lượng phanh.

1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản

chuyển động quay của các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào

điều kiện bám giữa bánh xe và nền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của

bánh xe trên nền.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 36

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Hình 1.22 Bộ chống hãm cứng bánh xe

Khi phanh xe đang chuyển động, nếu bánh xe bị bó cứng hoàn toàn,

độ trượt giữa bánh xe với mặt đường là 100%, lực dọc F giới hạn, lực ngang

Y giới hạn giữa bánh xe với mặt đường giảm xuống rất thấp. Điều đó dẫn

đến giảm hiệu quả phanh và giảm khả năng ổn định của ô tô. Như vậy sự lăn

của bánh xe khi phanh cần thiết được xem xét với mối quan hệ tối ưu giữa

lực phanh, lực dọc với độ trượt bánh xe. Qua đồ thị nhận rõ: khi độ trượt

nằm trong khoảng từ 15 ÷ 30%, lực dọc F và lực ngang Y đều có thể đạt lớn.

Khi độ trượt lớn hơn 50%, lực dọc và lực ngang bắt đầu suy giảm và có thể

giảm mạnh.

Để hoàn thiện chất lượng phanh, trên ô tô bố trí các hệ thống điện tử

điều khiển sự quay của các bánh xe độc lập hoặc chung một số bánh xe sao

cho trong quá trình phanh, mômen phanh được điều khiển đảm bảo độ trượt

nằm trong giới hạn 15 ÷ 30%. Quá trình điều khiển mômen phanh được thực

hiện theo :

Vận tốc chuyển động của ô tô

Gia tốc góc quay bánh xe

Độ trượt giới hạn yêu cầu

ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một bộ tự động điều chỉnh áp

suất dầu phanh đưa vào các xilanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn

của bánh xe, nhằm nâng cao hiệu quả điều khiển phanh. Mô tả cấu trúc các

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 37

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

cụm bố trí trên xe và sơ đồ hệ thống phanh ABS thủy lực cơ bản được trình

bày ở hình dưới đây.

Hình 1.23 Thành phần cơ bản của bộ ABS

Ngoài các cụm của hệ thống phanh thủy lực thông thường, hệ thống

phanh có ABS còn thêm: các cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển trung

tâm ECU-ABS, các van điều chỉnh áp suất bố trí trước xilanh bánh xe.

Chức năng của các bộ phận chính như sau:

+ Cảm biến tốc độ bánh xe nhằm xác định tốc độ góc của bánh xe và

chuyển thành tín hiệu điện gửi đến bộ ECU-ABS.

+ Bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS theo dõi sự thay đổi tốc độ góc

quay bánh xe khi phanh, xác định tốc độ góc ô tô, gia tốc góc của bánh xe,

cấp tín hiệu điều khiển tới các van điều chỉnh áp suất trong block thủy lực.

+ Cụm van điều chỉnh (block thủy lực) hoạt động theo tín hiệu điều

khiển từ ECU, điều chỉnh áp suất dầu để đảm bảo độ trượt tối ưu 15 ÷ 30%.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 38

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH

2.1 Thông số xe tham khảo

Thông số xe Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Trọng lượng của ô tô khi đầy tải G 23544 N

Trọng lượng phân ra cầu trước G

11690 N

Trọng lượng phân ra cầu sau G

11810 N

Chiều dài xe L

4.555 m

Chiều rộng xe L

1.745 m

Chiều dài cơ sở L 2.85 m

Chiều cao trọng tâm xe h

0.8 m

Lốp xe 235/65 R16

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 39

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.2. Lựa chọn phương án thiết kế

2.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa.

Phanh guốc chủ yếu sử dụng trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở

khách và một số loại ôtô con. Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên xe con

và trong đó chủ yếu là ở cơ cấu phanh trước, và ngày nay phần lớn các xe

con là sử dụng cho cả 2 cầu.

Ta chọn loại cơ cấu phanh đĩa cho cả cầu trước và cầu sau, vì cơ cấu

phanh đĩa có những ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát

thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt

độ cao.

+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.

+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 40

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

+ Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và

đĩa phanh.

Nhược điểm của phanh đĩa:

+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào

chỗ bùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, dẫn đến là làm

giảm hiệu quả phanh.

+ Mòn nhanh.

+ Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn.

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được chia thành: loại có giá đỡ xilanh

cố định và loại có giá đỡ xilanh di động. Cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ xilanh

di động có kết cấu gọn, thuận lợi với việc bố trí hệ thống treo hiện đại nên

được sử dụng nhiều ở ô tô con ngày nay. Ta sẽ chọn loại có giá đỡ xilanh di

động cho cả hai cầu trên ô tô thiết kế.

2.2.2. Lựa chọn phương án dẫn động phanh

Hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực có những ưu nhược điểm sau:

Ưu điểm:

+ Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các

bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu.

+ Phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao.

+ Hiệu suất cao, kết cấu đơn giản.

Nhược điểm của hệ thống này là tỉ số truyền của dẫn động không lớn,

nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì vậy hệ thống dẫn

động phanh thủy lực thường dùng trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Trong hệ

thống dẫn động phanh thủy lực mạch dẫn động chia ra dẫn động một dòng

và dẫn động hai dòng.

Từ các ưu nhược điểm trên ta chọn loại dẫn động thủy lực hai dòng có

trợ lực trên xe thiết kế.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 41

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.3. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu

trượt lết, trong quá trình trượt mômen phanh không tăng được nữa mà có xu

hướng giảm. Vì vậy, người ta thường tính mômen phanh cần thiết tại các bánh

xe sao cho tận dụng được tối đa khả năng bám của bánh xe.

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh

tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh tại mỗi bánh xe:

ở cầu trước là:

max

J h

M b r

PT bx

L g



 

 

 

 

 

ở cầu sau là:

max

J h

M a r

PS bx

L g



 

 

 

 

 

Trong đó :

- Trọng lượng của ôtô khi đầy tải = 23544 (N)G G

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 42

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

– Trọng lượng phân ra cầu trước = 11698 (N)G

- Trọng lượng phân ra cầu sau = 11846 (N)G

- Chiều dài cơ sở của ôtô = 2,85(m)L L

Từ , G, G , G

1 2

L a, bta tính được

a a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước =1,434 (m)

b b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau =1,416 (m)

h h

- Chiều cao trọng tâm xe

=0,8 (m)

max

- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, chọn theo điều kiện giới

hạn bám của đường

= = 0,8.9,81 = 8(m/s ) J

max

φ.g

g g - Gia tốc trọng trường = 9,81(m/s )

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường chọn φ = 0,8

- Bán kính làm việc trung bình của bánh xe. Lốp xe có ký hiệu

265/65 R17 nên bán kính bánh xe được tính theo công thức:

1 1

17.25,4

.0,65 265.0,65 388,15( )

2 2 2

d d

r H B mm

      

Trong đó : - Bề rộng của lốp = 265 (mm)B B

- Đường kính vành bánh xe = 17 (inch)d

Vậy mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trước là:

23544 8.0,8

1,416 0,8.0,38815 2652,95( )

2.2,85 9,81

M Nm

 

  

 

 

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu sau là:

23544 8.0,8

1,434 0,8.0,38815 1002,49( )

2.2,85 9,81

M Nm

 

  

 

 

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 43

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.4. Tính toán cơ cấu phanh đĩa

Mômen phanh sinh ra trên m t c cấấu phanh đĩa đ c xác đ nh nh sauộ ơ ượ ị ư

2. . .M P R

p tb





Trong đó:

P - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh.



- Hệ số ma sát.



=0,3.

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán phanh đĩa

- Bán kính trung bình tấm ma sát.

1 2

R R





, R

là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát :

= 105 (mm); = 165(mm)R

Do đó:

2. .





Lực ép lên 1 má phanh của cơ cấu phanh cầu trước:

2652,95

32752,47( )

2.0,3.0,135

P N

 

Lực ép lên 1 má phanh của cơ cấu phanh cầu

1002,49

12376,42( )

2.0,3.0,135

P N

 

Mặt khác:

. .

P n p





Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 44

Rtb

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

n n n - Số lượng ống xylanh bánh xe, chọn = 2 cho cầu trước và = 1 cho cầu

sau.

p p

- Áp suất chất lỏng trong hệ thống.

= 58(MPa) Chọn = 7 (MPa)p

d - Đường kính xi lanh bánh xe của cơ cấu phanh.

Nên:

. .

p n





Đ ng kính xylanh bánh xe c a c cấấu phanh cấầu tr c:ườ ủ ơ ướ

4.32752,47

0,055( ) 55( )

3,14.7.10 .2

d m mm

  

Đ ng kính xylanh bánh xe c a c cấấu phanh cấầu sau:ườ ủ ơ

4.12376,42

0,048( ) 48( )

3,14.7.10

d m mm

  

2.5 Xác định kích thước má phanh

Kích th c má phanh đ c ch n trên c s đ m b o công ma sát riêng, áp suấất trên má ướ ượ ọ ơ ở ả ả

phanh, t sôấ gi a tr ng l ng toàn b c a ô tô và t ng di n tch c a các má phanh, chêấ đ làm ỷ ữ ọ ượ ộ ủ ổ ệ ủ ộ

vi c c a c cấấu phanh.ệ ủ ơ

Do góc ôm tấm ma sát là 600 nên diện tích của 1 má phanh là:

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 45

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

 

1 1

2 2 2 2 2

( ) .3,14. 165 105 8478( )

2 1

6 6

A R R mm     

Tổng diện tích các má phanh là: = 8 = 67824 (mm2)F A

Hình 2.2 Má phanh

a) Công ma sát riêng

Nêấu phanh ô tô đang chuy n đ ng v i v n tôấc V0ể ộ ớ ậ cho t i khi d ng h n (V = 0) thì toàn b đ ng ớ ừ ẳ ộ ộ

năng c a ô tô có th đ c coi là đã chuy n thành công ma sát L t i các c cấấu phanh: ủ ể ượ ể ạ ơ



Và công ma sát riêng là:

2 .

g F



v i G là tr ng l ng ô tô khi đấầy t i G = 23544 N; và V0 =60 km/h =16,67 m/sớ ọ ượ ả

Nêấu phanh ô tô t v n tôấc V0 = 60 km/h cho t i khi d ng h n thì l = 400 ÷ 1000 J/cm2ừ ậ ớ ừ ẳ

Ta có công ma sát riêng là:

23544.16,67

2 2

4916647,205( / ) 491,66( / )

2.9,81.0,067824

l J m J cm  

V y công ma sát riêng năầm trong gi i h n cho phépậ ớ ạ

b) Áp suấất lên bêầ m t má phanhặ

Áp suấất lên bêầ m t 1 má phanh c a c cấấu phanh cấầu tr c là:ặ ủ ơ ướ

32752,47

3,86( )

8478

q MPa

  

Áp suấất lên bêầ m t 1 má phanh c a c cấấu phanh cấầu sau là:ặ ủ ơ

12376,42

1,46( )

8478

q MPa

  

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 46

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.6 Tính toán dẫn động phanh

Sơ đồ dẫn động thủy lực

Hình 3.1 S đôầ nguyên lý h thôấng dấẫn đ ng phanh th y l cơ ệ ộ ủ ự

Nhi m v c a quá trình tnh toán dấẫn đ ng phanh th y l c bao gôầm vi c xác đ nh các ệ ụ ủ ộ ủ ự ệ ị

thông sôấ c b n c a nó: đ ng kính xylanh công tác, đ ng kính xylanh chính, t sôấ truyêần dấẫn ơ ả ủ ườ ườ ỷ

đ ng, l c và hành trình bàn đ p.ộ ự ạ

2.6.1 Đường kính xylanh công tác bánh xe

Đ ng kính xylanh công tác bánh xe đã đ c xác đ nh trên v iườ ượ ị ở ớ

dt = 55 mm ; ds = 48 mm

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 47

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.6.2. Đường kính xylanh chính

Xét điều kiện cân bằng tại xilanh chính:

. . .

' 4

l D

Q p

bd i







Trong đó: Q : lực tác động từ bàn đạp. Chọn = 700 N

: hiệu suất truyền động thủy lực. Chọn = 0,92

l,l

’

: cánh tay đòn dẫn động bàn đạp. Theo xe tham khảo ta có

300

' 52



: đường kính xilanh chínhD

Do đó:

. . 26( )

. '

D mm

p l





 

2.6.3. Xác định hành trình bàn đạp phanh

2 2

. .

( 4. . ).

x d x d

t t s s

 



 

Với – khe hở giữa ty đẩy và pit tông, = 1,5 ÷ 2 mm; chọn = 1,5 mmδ δ δ

x , x

1 2

– hành trình dịch chuyển của pit tông tại các xylanh bánh xe trước

và bánh xe sau

λ – hệ số mức tăng hành trình pit tông do thực tế chất lỏng bị nén và

các đường ống bị giãn nở dưới áp suất, = 1,05 ÷ 1,1; chọn = 1,05λ λ

2 2

55 48 300

(1,5 4. .0,5.1,05). 104,16( )

S mm



  

S S

= 104,16 mm < [

] = 150 mm => thỏa mãn

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 48

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.6.4. Xác định hành trình pit tông xylanh lực

Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu

đảm bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.

Gọi là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thìS

, S

S = S + S

1 2

Với là hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng S

độc lập ( không liên hệ với piston thứ cấp ).

Tính :S

, S

2 2

. 2. . . 2. . .

21 1

4 4

d d

t t

S x S x

t t



 

  

2 2

. 2. . . 2. . .

22 1

4 4

d d

s s

S x S x

s s



 

  

Trong đó :

, d

: đường kính xilanh bánh xe trước và sau.

d d

= 55 mm ;

= 48 mm

D D: Đườnh kính xilanh chính , = 26 mm

, x

: Hành trình dịch chuyển của piston bánh xe trước và sau.

= 0,5mm ; = 0,5mmx



2.0,5. .1,05 4,7( )

S mm 



2.0,5. .1,05 3,58( )

S mm 

Như vậy : Piston sơ cấp dịch chuyển một đoạn = 3,58 mmS

Piston thứ cấp dịch chuyển một đoạn = 4,7 mmS

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 49

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.6.5. Tính bền đường ống dẫn động phanh

Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu

và có chiều dài khá lớn.

ứng suất được tính như sau:

p R







Với: - áp suất bên trong đường ống ( = 7 MPa).p p

- Bán kính bên trong đường ống dẫn, = 3 (mm)R R

s - Chiều dầy của ống dẫn, = 0,5 (mm)s

7.3

42( )

0,5

MPa



 

Cắt ống bằng mặt phẳng vuông góc với trục của ống thì ứng suất pháp



tác dụng lên thành vỏ ống phải cân bằng với áp suất của chất lỏng tác

dụng lên diện tích mặt cắt ngang của ống.

2 0rRs p R

 

  

21( )

2 2

p R

MPa





  

Vậy ta có:

2 2 2 2

21 42 46,96( )MPa

n t

  

    



Đường ống làm bằng hợp kim đồng có

 



= 260 (MPa).

So sánh thấy

 

 





đường ống dẫn động đủ bền.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 50

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2.7. Tính toán bộ trợ lực phanh

2.7.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của trợ lực chân không

Hình 3.2 Sơ đồ bộ trợ lực chân không .

1. Piston xilanh chính, 2. Vòi chân không, 3. Màng chân không, 4. Van

chân không, 5. Van khí, 6. Van điều khiển, 7. Lọc khí, 8. Thanh đẩy, 9. Bàn

đạp

Đặc điểm:

Sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động cơ, đưa độ

chân không này vào khoang A của bộ cường hóa, còn khoang B khi phanh

được thông với khí trời.

Nguyên lý làm việc :

Khi không phanh cần đẩy 8 dịch chuyển sang phải kéo van khí 5 và

van điều khiển 6 sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đường thông

với khí trời, lúc này buồng A thông với buồng B qua hai cửa E và F và thông

với đường ống nạp. Không có sự chênh lệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu

cường hoá không làm việc.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 51

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Khi phanh dưới tác dụng của lực bàn đạp, cần đẩy 8 dịch chuyển sang

trái đẩy các van khí 5 và van điều khiển 6 sang trái. Van điều khiển tì sát van

chân không thì dừng lại còn van khí tiếp tục di chuyển tách rời van khí. Lúc

đó đường thông giữa cửa E và F được đóng lại và mở đường khí trời thông

với lỗ F, khi đó áp suất của buồng B bằng áp suất khí trời, còn áp suất buồng

A bằng áp suất đường ống nạp (0,05 MPa). Do đó giữa buồng A và buồng B

có sự chênh áp suất (0,05 MPa). Do sự chênh lệch áp suất này mà màng

cường hoá dịch chuyển sang trái tác dụng lên pittông 1 một lực cùng chiều

với lực bàn đạp của người lái và ép dầu tới các xi lanh bánh xe để thực hiện

quá trình phanh.

Nếu giữ chân phanh thì cần đẩy 8 và van khí 5 sẽ dừng lại còn piston

1 tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp. Van điều khiển 6 vẫn tiếp xúc với

van chân không 4 nhờ lò xo nhưng di chuyển cùng piston 1, đường thông

giữa lỗ E, F vẫn bị bịt kín. Do van điều khiển 6 tiếp xúc với van khí 5 nên

không khí bị ngăn không cho vào buồng B. Vì thế piston 1 không dịch

chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại.

Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo 9 kéo đòn bàn đạp phanh về vị trí ban

đầu, lúc đó van 5 bên phải được mở ra thông giữa buồng A và buồng B qua

cửa E và F, khi đó hệ thống phanh ở trạng thái không làm việc.

2.7.2. Hệ số cường hóa

Từ công thức xác định lực trên bàn đạp :

. ' 1

. . .

D l

Q p

bd i







. .





 

Trong đó:

Q Q

bđ

- Lực do người lái sinh ra tại bàn đạp. Chọn

bđ

= 300 (N)

D D - Đường kính xilanh chính. = 26 (mm)

p p

- Áp suất dầu sinh ra trong hệ thống.

= 7 (MPa)

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 52

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

l, l’ – Kích thước các đòn của bàn đạp phanh.



- Hiệu suất dẫn động.



= 0,92

Khi có bộ trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái 300 (N), kết

hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại

ứng với trường hợp phanh gấp vào 7 (MPa).

Do đó áp suất dầu do người lái sinh ra là:

4.300 300

. .0,92 3( )

3,14.26

p MPa

 

Áp suất do bộ trợ lực sinh ra là:

7 3 4( )p p p MPa

c t i

    

- áp suất tổng cực đại cần thiết sinh ra khi phanh ngặt,

=7 (MPa)

Hệ số trợ lực:

1,75

  

Chọn điểm bắt đầu làm việc của bộ trợ lực : = 50 (N) thì bộ trợ lực bắt Q

bđ

đầu làm việc.

Ta xây dựng được đường đặc tính của bộ trợ lực như sau:

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 53

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Hình 3.3 Đường đặc tính của bộ cường hóa

2.7.3. Xác định kích thước màng cường hóa

Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ

chênh áp giữa buồng A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1 .

Xét sự cân bằng của màng 4 ta có phương trình sau :

 

4 4

Q F p p P F P

c B A lx p lx

     

Trong đó :



- độ chênh áp phía trước và phía sau màng 3, lấy bằng

0,05MPa ứng với tốc độ làm việc không tải của động cơ khi phanh .

- diện tích hữu ích của màng 3 .F

- lực lò xo ép màng 3 .P

- lực tác dụng lên piston thuỷ lực được tính theo công thức : Q

p F





với F

- diện tích của piston xylanh chính

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 54

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

2 2

. .26

530,66( )

4 4

F mm

 

  

- áp suất do trợ lực phanh tạo ra, = 4MPap



- hiệu suất dẫn động thuỷ lực ,



= 0,92



4.530,66

2307,22( )

0,92

Q N 

Từ phương trình cân bằng màng 3 ta có :

Q P

c lx







với = 150 N, tham khảo các xe có trợ lực chân không.P

2307,22 150

49144,4( )

0,05

F mm



 

Vậy ta có đường kính màng 3 là :

4.49144,4

240( )

3,14

D mm



  

Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 240 mm để đảm

bảo áp suất cường hoá cực đại .p

2.7.4. Tính lò xo màng cường hóa

Lò xo màng cường hóa được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.

* Đường kính dây lò xo

. .

1,6

[ ]

k F c





Trong đó : - đường kính dây lò xod

- lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn F

động phanh dầu), = 150 NF

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 55

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

c - hệ số đường kính,



D - đường kính vòng lò xo.

d - đường kính dây lò xo

Chọn = 15 c

- hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức: k

4 1 0,615 4.15 1 0,615

1,01

4 4 4.15 4 15

c c

 

    

 

[



] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65,

[



] = 330 MPa.

1,01.150.15

1,6 4,2

330

d mm 

Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo :

D c.d

= = 15.4,2 = 63 mm.

* Số vòng làm việc của lò xo

. .

8. .( )

max min

x G d

c F F





Trong đó : - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng từ giá x

trị lực nhỏ nhất , đến giá trị lớn nhất , được chọn dựa vào hành F

min

max

trình của piston xilanh chính.

Ta có tổng hành trình của 2 piston xilanh chính là S = 8,28 mm, với

, S là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp. Có thể chọn bằng

hoặc lớn hơn tổng số hành trình trên. Lấy = 15 mm x

- môđun đàn hồi vật liệu, = 8.10G G

MPa.

- đường kính dây lò xo và hệ số đường kính. d, c

= 15, = 4,2 mm c d

( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu)F

max

, F

min

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 56

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

= 150 N; = 80 N.F

max

min

15.8.10 .4,2

2,67( òng)

8.15 .(150 80)

n v 



* Độ biến dạng cực đại của lò xo

8. . .

max

4max

D n F

G d





Trong đó : - đường kính trung bình của vòng lò xo, = 63 mm.D

-số vòng làm việc của lò xo, =3 vòng.n n

- lực tác dụng cực đại lên lò xo, = 150N.F

max

- môđun đàn hồi, = 8.10 MPa.G G

- đường kính dây, = 4,2 mm.d d



8.63 .3.150

36,16( )

4 4

max

8.10 .(4,2)



 

* Ứng suất của lò xo

Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2

piston thứ cấp và sơ cấp. Khi đó lực tác dụng lên lò xo được tính từ tổng P

hành trình của piston như sau :S





8. .

min

c n

S P F

G d

 



. .

min

8. .

S G d

P F

c n

 

Trong đó : - tổng hành trình dịch chuyển của các piston, = 8,28 S S

mm.

- mođun đàn hồi, = 8.10 MPa. G G

- tỉ số đường kính, = 15.c c

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 57

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

- số vòng lò xo, = 3 vòng.n n

- lực lắp lò xo, = 80 N.F

min



8,28.8.10 .4,2

80 114,35( )

8.(15) .3

P N

  

Từ đó ta kiểm tra được ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là:

8. . .

[ ]

k P D

 



 



8.1,01.114,35.63

250,21

3,14.(4,2)

MPa



 

Lò xo làm bằng thép 65 có [



] = 330 MPa, so sánh thấy



< [



]. Vậy

điều kiện bền xoắn được đảm bảo.

* S ố vòng toàn bộ của lò xo

2 3 2 5

n n    

(vòng)

* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau

 

0,5 5 0,5 .4,2 18,9( )

H n d mm

    

* Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải

1,2.

max

t d



 

Trong đó : - đường kính dây lò xo, = 4,2 mm.d d

- số vòng làm việc của lò xo, = 3 vòng.n n



max

- độ biến dạng cực đại,



max

= 36,16 mm.

1,2.36,16

4,2 18,66( )

t mm  

* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 58

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

   

18,9 3 18,66 4,2 62,28( )

H H n t d mm

      

2.7.5. Tính lò xo van khí

* Đường kính dây lò xo

. .

1,6

[ ]

k F c





Trong đó : - đường kính dây lò xod

- lực lớn nhất tác dụng lên lò xo, = 20 NF

c - hệ số đường kính,



D - đường kính vòng lò xo.

d - đường kính dây lò xo

Chọn = 15 c

- hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức: k

4 1 0,615 4.15 1 0,615

1,01

4 4 4.15 4 15

c c

 

    

 

[



] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65,

[



] = 330 MPa.

1,01.20.15

1,6 1,53

330

d mm 

Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo :

D c.d

= = 15.1,53 = 22,95 mm.

* Số vòng làm việc của lò xo

. .

8. .( )

max min

x G d

c F F





Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 59

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Trong đó : - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng từ giá x

trị lực nhỏ nhất , đến giá trị lớn nhất , được chọn dựa vào hành F

min

max

trình của van khí, = 3 mm x

- môđun đàn hồi vật liệu, = 8.10G G

MPa.

- đường kính dây lò xo và hệ số đường kính. d, c

= 15, = 1,53 mm c d

= 20 N; = 15 N.F

max

min

3.8.10 .1,53

2,72( òng)

8.15 .(20 15)

n v 



* Độ biến dạng cực đại của lò xo

8. . .

max

4max

D n F

G d





Trong đó : - đường kính trung bình của vòng lò xo, = 22,95 mm.D

-số vòng làm việc của lò xo, =3 vòng.n n

- lực tác dụng cực đại lên lò xo, = 20 N.F

max

- môđun đàn hồi, = 8.10 MPa.G G

- đường kính dây, = 1,53 mm.d d



8.22,95 .3.20

13,24( )

4 4

max

8.10 .(1,53)



 

* S ố vòng toàn bộ của lò xo

2 3 2 5

n n    

(vòng)

* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau

 

0,5 5 0,5 .1,53 6,89( )

H n d mm

    

* Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 60

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

1,2.

max

t d



 

Trong đó : - đường kính dây lò xo, = 1,53 mm.d d

- số vòng làm việc của lò xo, = 3 vòng.n n



max

- độ biến dạng cực đại,



max

= 13,24 mm.

1,2.13,24

1,53 6,83( )

t mm  

* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải

   

6,89 3 6,83 1,53 22,79( )

H H n t d mm

      

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH

Bộ điều hòa lực phanh lắp trên xe ô tô dùng để tự động điều chỉnh áp

lực phanh ở các bánh xe sau theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau.

Nhờ vậy sẽ tăng được hiệu quả phanh và đảm bảo được sự chuyển động của

ô tô khi phanh.

3.1. Yêu cầu phân bố lực phanh tối ưu ở các bánh xe

Bộ điều chỉnh lực phanh có nhiệm vụ tự điều chỉnh áp lực phanh ở

các bánh xe cho thích hợp để nâng cao hiệu quả phanh. Bộ điều hòa lực

phanh hai thông số làm việc dựa trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau

xylanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe cầu sau. Bộ điều hòa lực

phanh sẽ tiếp nhận các tín hiệu trên để điều khiển áp suất đến các bánh xe ở

cầu sau sao cho phù hợp với trọng lượng bám ở các bánh xe.

Để có hiệu quả phanh cao nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe

trước và bánh xe sau phải tuân theo:P

P b h

p g

P a h

p g









(1)

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 61

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Nếu coi bán kính bánh xe trước và bánh xe sau bằng nhau trong quá r

trình phanh, ta có thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở bánh xe trước M

và bánh xe sau như sau:M

2 2 2 2

1 1 1 1

M P r P

p p b p

M P r P

p p b p

 

(2)

Từ (1) và (2) ta có:

M a h

p g

M b h

p g









(3)

Trong đó: mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe trướcM

mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe sau

Như vậy muốn đảm bảo được hiệu quả phanh tốt nhất thì mômen

phanh sinh ra ở các bánh xe trước và mômen phanh sinh ra ở bánh xe M

sau phải tuân theo:M

M a h

p g

M b h

p g









(4)

Mômen sinh ra ở các bánh xe trước M và ở các bánh xe sau M có

p1 p2

thể xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau:

( )

1 1

( )

2 2

M z r b h

p b g

M z r a h

p b g



 



 

  

  

(5)

Đối với xe đã chất tải nhất định, ta có cố định cho các giá trị a, b, h



khác nhau vào biểu thức (4) và (5) ta sẽ được các giá trị và . Từ đó cóM

thể vẽ được đồ thị M

= f (



) và M

= f (



Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 62

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ



Mp1

Mp2

Hình 3.1 Đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen phanh M và M với hệ số bám

p1 p2



Mp2

Mp1

Hình 3.2 Đường đặc tính lý tưởng của ôtô

Mômen phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với áp suất sinh ra trong dẫn

động phanh

M .P

= k

1 1dđ

M .P

= k

2 2dđ

Trong đó: là áp suất dẫn động phanh của cơ cấu phanh P

1dđ

, P

2dđ

trước và cơ cấu phanh sau

, k

hệ số tỷ lệ tương ứng vói phanh trước và phanh sau.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 63

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Như vậy để đảm bảo phanh lý tưởng thì áp suất dẫn động ra cơ cấu

phanh trước và áp suất dẫn động ra cơ cấu phanh sau phải thoả mãn P

1dđ

2dđ

điều kiện

1 2

1 2 1

k M

P k M

dd p



Hình 3.3 Đồ thị quan hệ giữa áp suất P và P trong điều kiện phanh lý

2dđ 1dđ

tưởng. Đồ thị này còn gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực

phanh.

1Đầy tải, 2 không tải

Muốn bảo đảm đường đặc tính lý tưởng nói trên thì bộ điều hoà lực

phanh phải có kết cấu rất phức tạp. Các bộ điều hoà lực phanh trong thực tế

chỉ bảo đảm được đường đặc tính gần đúng với đặc tính lý tưởng.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 64

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

P`®/c

P®/c

Hình 3.4 Đường đặc tính có dạng gấp khúc

OAB: đầy tải; OCD: không tải

Tóm lại, bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho áp suất dẫn động ra

phanh sau và phanh trước theo quan hệ gần sát với đường đặc tính lý tưởng,

làm cho cơ cấu phanh không bị bó cứng, do đó tăng được hiệu quả phanh.

3.2. Cơ sở điều chỉnh áp lực phanh

3.2.1. Vấn đề sử dụng trọng lượng bám

Đa số các loại phanh dầu dùng trên các ôtô hiện nay có áp suất dầu

phân bố về các bánh xe trước và bánh xe sau như nhau, hoặc sự phân bố chia

theo một tỷ lệ tuỳ theo trọng lượng ở các bánh xe thay đổi.

Sự phân bố lực phanh được đánh giá bằng hệ số:





Trong đó: lực phanh ở các bánh trước P

lực phanh của toàn xe

Đối với mỗi hệ số



= const sẽ được chọn ứng với mỗi loại hệ số bám



( theo cường độ phanh ) mà tại đó khi phanh sẽ đạt hiệu quả tốt nhất.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 65

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

( )L b









Trong đó : chiều dài cơ sở của ôtôL

b khoảng cách từ trọng tâm của xe đến bánh xe sau

chiều cao trọng tâm xe

Các trị ở mỗi loại xe ta đã biết và là giá trị cố định khi ta số L, b, h

tính toán



. Đối với mỗi loại xe giá trị



chọn trước ta chỉ tính được một hệ

số bám tốt nhất ở một loại đường nhất định.

3.2.2. Đồ thị quan hệ áp suất P , P

1 2

Đối với các loại phanh trên ôtô có áp suất phân bố về các bánh xe

trước và bánh xe sau như nhau, trên trục hoành thể hiện áp suất bánh xe

trước là , trên trục tung thể hiện áp suất bánh xe sau là thì quan hệ của p

p ,

nó là đường nghiêng 45 , gọi là đường đặc tính thực tế (khi chưa đặt bộ điều

hoà lực phanh).

Trên thực tế khi phanh do có lực quán tính tác dụng cho nên trọng P

lượng được dồn về cầu trước và giảm tải cho cầu sau.

Mômen phanh sinh ra ở các bánh xe của cầu trước và cầu sau lại tỷ lệ

thuận với trọng lượng cho nên trên thực tế sử dụng thì cần tăng mômen

phanh cho cầu trước và giảm mômen phanh cho cầu sau. Bộ điều chỉnh lực

phanh sẽ giải quyết vấn đề này.

Khi xây dựng đường đặc tính lý tưởng, ta xây dựng ở hai trường hợp

khi xe không chở tải với trọng lượng là , và khi xe chở đầy tải với trọng G

lượng là .G

Với các cường độ phanh khác nhau, thông qua hệ số bám của bánh xe

với mặt đường với các hệ số



khác nhau, thể hiện thông qua áp suất phanh

ở bánh xe trước là và các bánh xe sau là . Ta có được hai đường cong là p

G G

và

là các đường đặc tính lý tưởng khi phanh.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 66

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Trên đồ thị ta thấy giữa đường áp suất thực tế và đường áp suất lý

tưởng khi phanh khá xa nhau. Để thấy rõ, tại điểm A trên đường cong G

gióng xuống trục hoành ta có và gióng sang trục tung ta có và từ A P

10H

20H

gióng sang đường đặc tính thực tế ta có và .P

®Æc tÝnh khi ch a l¾p bé ®iÒu hoµ

®Æc tÝnh lý t ëng

2OH

1OH

Hình 3.5 Đồ thị quan hệ p

P P

10H

và

20H

là hai áp suất tối ưu cần thiết phân ra các bánh xe cầu

trước và các bánh xe cầu sau.

Nếu theo đường đặc tính thực tế thì P



20H

, còn tại P

20H

cắt đường

đặc tính thực tế thì lại có P



10H

( áp suất sinh ra ở các bánh xe nằm cao

hơn đường cong lý tưởng thì các bánh xe dễ bị bó và sinh ra trượt). Các bánh

xe có thể bị trượt nếu áp suất phanh sinh ra lớn hơn áp suất phanh tối ưu ( P



) hoặc khi phanh các bánh xe vẫn còn lăn nếu áp suất phanh sinh ra

nhỏ hơn áp suất phanh tối ưu ( P



Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 67

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Sự khác biệt trên đây còn thể hiện rõ rệt hơn khi xe chở đầy tải. Qua

đồ thị ta thấy mỗi điểm trên đường cong tối ưu đều ứng với một tỷ số

khác nhau và mỗi đường cong tối ưu lại ứng với một tải trọng nào đó của G

xe khi chuyên chở và khi đó lại có các tỷ số

khác nhau theo từng điểm

xem xét.

Lực phanh tối ưu P



.G G phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên

bánh xe và phụ thuộc vào hệ số bám



giữa bánh xe tiếp xúc với mặt đường.

Khi xe chạy trên đường trọng tải chuyên chở tác dụng lên các bánh xe có thể

thay đổi (chạy không chở tải, chở non tải, chở đủ tải, chở quá tải) và khi

phanh trọng lượng lại dồn lên cầu trước và giảm tải cho cầu sau tuỳ theo

cường độ phanh, đường xá cũng rất khác nhau nên hệ số bám



thay đổi

cũng khác nhau tuỳ theo đường nhựa, đường đá, đường đất…

Như vậy lực phanh sinh ra sao cho phải phù hợp với hai thông số trên.

Nếu lớn quá thì bánh xe dễ bị trượt làm hao mòn lốp, tổn hao nhiên liệu làm

ảnh hưởng đến kinh tế. Nếu nhỏ quá thì lực phanh sinh ra không đủ để hãm

phanh làm ảnh hưởng đến an toàn chuyển động vì quãng đường phanh, thời

gian phanh sẽ lớn. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe còn tuỳ thuộc vào áp

suất truyền ra bánh xe trước và bánh xe sau. Vì vậy điều hoà lực phanhp

, p

sao cho để có lực phanh tối ưu ở các bánh xe là rất cần thiết.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 68

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

3.3. Bộ điều hòa lực phanh theo tải kiểu pit tông – vi sai

Hình 3.8 Cấu tạo bộ điều hoà kiểu piston- vi sai

Nguyên lý hoạt động:

Khi lò xo cảm biến tải tì vào một đầu của piston. Tuỳ theo mức độ

chở tải mà lực tác dụng lên piston nhiều hay ít.

Khi chưa hoạt động, lò xo đẩy piston lên trên làm piston không tiếp

xúc với phớt nên đường dầu thông từ xilanh chính ra xilanh bánh sau.

Khi áp suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên đầu trên của

piston sẽ cân bằng với lực đẩy lên (lực đẩy của lò xo cảm biến tải, của lò xo,

của áp suất dầu tác dụng lên đầu dưới của piston) nên piston tiếp xúc với

phớt ngăn không cho dầu ra bánh sau do đó được hạn chế. Sau đó, nếu p

tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu vào tăng làm cân bằng trên bị phá vỡ khi p

đó piston mở ra và lại tăng lên cho đến khi đạt được sự cân bằng mới. p

Quá trình van đóng mở được lặp đi lặp lại như vậy, ứng với các áp

suất dầu thay đổi.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 69

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

P (KG/cm )

®uêng ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh

®uêng ®Æc tÝnh lý tuëng

Hình 3.9 Đường đặc tính bộ điều hoà piston – vi sai

3.4. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh

3.4.1. Các thông số cần xác định

Áp suất trong đường ống phanh ở các bánh xe trước và sau, được xác

định bằng công thức sau :

21 10

1 1

P P

r L L

C d





 

 

  

 

 

(1)

22 20

2 2

P P

r L L

C d





 

 

  

 

 

(2)

Trong đó :



hệ số bám



= 0,1 ÷ 0,8

G : trọng lượng của ô tô khi không tải, G = 18737 (N)

- áp suất dư trong hệ thống phanh, = 0,2 (MPa)p

10H

, p

20H

10H

= p

20H

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 70

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

: bán kính làm việc của bánh xe = 388,15 (mm) r

r r

td1

: bán kính trung bình của tấm ma sát bánh xe trước và sau r

td1

td2

135 (mm)

d d

, d

: Đường kính xi lanh ở các bánh xe trước và sau;

= 55(mm);

d h a b

=48 (mm);

= 800 (mm); =1434 (mm); = 1416 (mm); L = 2850 (mm)

: hệ số chuyển đổi cơ cấu phanh cầu trước:

1,61 1,61.0,3

1,18

0,71 0,71 0,3



  

 



: hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống



= 0,3.

: hệ số chuyển đổi cơ cấu phanh cầu sau:

1,61 1,61.0,3

' 0,48

0,717 0,71 0,3



  

 

0,48 1,18

1 1

0,83

2 2

C C



  

4 2 4

2,88.10 . . 5,1.10 . . 0,2( )

p G G MPa

 

 

  

4 2 4

5,38.10 . . 9,66.10 . . 0,2( )

p G G MPa

 

 

  

Để xác định áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe ta lập bảng xác

định cho từng trường hợp cụ thể khi xe không tải và đầy tải với từng loại

đường có hệ số bám khác nhau.

Ta lập bảng giá trị áp suất phân bố ra cầu trước và cầu sau khi xe chạy

không tải và đầy tải phụ thuộc vào hệ số bám Áp suất tạo nên trong dẫn φ.

động phanh ở các cơ cấu phanh của xe sẽ có các giá trị khác nhau.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 71

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

φ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

đầy tải 1.47 2.87 4.41 6.09 7.90 9.85 11.93 14.15

không tải 1.21 2.33 3.55 4.89 6.33 7.88 9.53 11.30

đầy tải 2.35 4.24 5.88 7.27 8.41 9.29 9.91 10.29

không tải 1.91 3.42 4.72 5.83 6.73 7.43 7.93 8.23

Từ các kết quả tính được ở bảng trên ta vẽ được đồ thị các đường đặc

tính biểu diễn giữa áp suất cần thiết tác dụng lên các cơ cấu phanh cầu trước

p p

và các cơ cấu phanh cầu sau

ở hai trường hợp xe đầy tải và xe không tải

có hệ số bám khác nhau.φ

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0.00

5.00 10.00 15.00

Hình 3.10 Đường đặc tính quan hệ áp suất

3.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh:

- Vẽ đường đặc tính thực tế khi không có bộ điều hoà lực phanh (đặc

tính không điều chỉnh) bằng cách vẽ một đường thẳng nghiêng với trục

hoành một góc 45 .

- Qua đồ thị ta có thể xác định được điểm bắt đầu làm việc của bộ

điều hoà lực phanh ở chế độ không tải và đầy tải:

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 72

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

+ Điểm : Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở a’

chế độ không tải.

+ Điểm : Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở a

chế độ đầy tải.

Ta có thể xác định được điểm bằng cách lấy giao điểm của a, a’

đường đặc tính thực tế và hai đường đặc tính lý tưởng khi xe không tải và

đầy tải.

Với mục đích của bộ điều hoà lực phanh là điều chỉnh áp suất dầu dẫn

đến cơ cấu phanh sau khi tải trọng phân bố lên cầu sau thay đổi trong quá

trình phanh. Điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh là điểm mà áp

suất dầu dẫn đến cơ cấu phanh sau trên đường đặc tính lý tưởng bắt đầu

giảm xuống và nhỏ hơn áp suất dẫn đến cơ cấu phanh trước.

Các điểm là những điểm với áp suất dầu cực đại ở ống dẫn b, b’ p

, p

dầu đến cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau khi xe không tải và đầy tải. Áp

suất này được lựa chọn trước theo từng loại xe khác nhau ở chế độ không tải

và đầy tải.

Như vậy đặc tính của bộ điều hoà lực phanh nằm trong khoảng và ab

a’b’. Ứng với tải trọng khác nhau sẽ có những đường tương tự với những

đường xiên khác nhau xen kẽ giữa hai đường đặc tính điều chỉnh và ứnga, b

với một hệ số nhất định. ( là hệ số độ dốc của đường quan hệ: K

f(p )

)

Từ đồ thị quan hệ ta có:

= p

1a’

= p

2a’

Trong đó: - áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầup

, p

trước và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi đầy tải.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 73

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

- áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh p

1a’,

2a’

cầu trước và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi không

tải.

3.4.3. Xác định hệ số bám



đạt hiệu quả phanh cao nhất (



Từ quan hệ ta lập được một biểu thức quan hệ áp suất trong p

= p

dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau.

+ Giá trị



là hệ số bám của xe với mặt đường ở thời điểm bộ

điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc ở chế độ đầy tải tức là điểm a nằm trên

đường đặc tính.

6,78. 12,01. 0,2

 

  

12,67. 22,74. 0,2

 

  

Do đó:

2 2

6,78. 12,01. 0,2 12,67. 22,74. 0,2

   

    

19,45. 10,73. 0

 

 

0,55



 

+ Tương tự ta xác định được



ở chế độ không tải:

5,4. 9,56. 0, 2

 

  

10,08. 18,1. 0,2

 

  

Do đó:

2 2

5,40. 9,56. 0,2 10,08. 18,1. 0,2

   

    

15,48. 8,54. 0

 

 

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 74

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

0,55



 

Vậy tại các giá trị



và



thay vào các phương trình và , p

, p

ta có:

Tại



: = 8,86 (MPa)p

= p

Tại



: = 7,09 (MPa)p

= p

Như vậy, ở chế độ không tải và đầy tải, khi xe chạy trên đường có hệ số bám

φ = 0,55 thì phanh đạt hiệu quả cao nhất.

3.4.4. Xác định hệ số K

K p

: là hệ số góc của đường quan hệ

= f(p )

10,29 8,86

2max 2

0,27

14,15 8,86

1max 1

p p



  

 

= tg



≈ tg15

1max

: áp suất cực đại trong dẫn động phanh ra cầu trước

2max

: áp suất cực đại trong dẫn động phanh ra cầu sau

= p

= 8,86 (Mpa) điểm bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc

3.4.5. Lập phương trình quan hệ áp suất của đường đặc tính điều p

, p

chỉnh

Đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh là những đường xiên tạo

với đường biểu diễn áp suất những góc p



. Do đó có thể lập phương trình

cho đường xiên đó.

= A.p

Trong đó :

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 75

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

A: hệ số góc, A = tg



= 0,27

B = Y – X

b b

.tg



= 10,29 – 14,15.0,27 = 6,47

p p

= 0,27.

+ 6,47 (Mpa)

Mối quan hệ này biểu thị sự quan hệ áp suất trong dẫn động của cơ

cấu phanh cầu sau. Mối quan hệ này biểu thị bằng đường đặc tính điều chỉnh

của bộ điều hoà lực phanh khi làm việc, như vậy phụ thuộc tức là phụ p

thuộc vào cường độ phanh và sự phân bố tải trọng tác dụng lên các cầu xe

khi phanh.

3.4.6. Chọn và xác định thông số kết cấu

Gọi D là đường kính của piston vi sai, chọn D = 30 (mm)

Ta có:

A tg



 

Trong đó:

- Hệ số góc hay độ dốc của đường đặc tính điều chỉnh so với đường A

biểu diễn của áp suất p

0,27tg A



 

– Diện tích của mặt dưới của piston

– Diện tích của phần đỉnh piston

 

2 2

D d







 

2 2

. '

D d







D - Đường kính piston

d Hình 4.11 Sơ đồ tính toán bộ piston vi sai- Đường kính cổ piston

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 76

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

d’ d’ - Đường kính chiết tỳ (tỳ lên ụ hạn chế), chọn = 5 (mm)

Thay các giá trị vào ta có: d ≈ 16 mm.S

, S

Như ta đã nói ở trên bộ điều hoà lực phanh làm việc theo hai thông số:

 Áp suất phanh (qua lực tác dụng lên bàn đạp)

 Tải trọng tác dụng lên cầu sau

Tải trọng tác dụng lên cầu sau là thông số được đánh giá gần đúng

thông qua tín hiệu phản hồi bằng cách thay đổi khoảng cách giữa vỏ xe và f

vỏ cầu. Sự thay đổi này là thông tin tác dụng vào bộ đàn hồi của bộ điều hoà

lực phanh từ đây tín hiệu được truyền tới cụm van thuỷ lực dưới tác dụng

của lực đàn hồi.

3.4.7. Xây dựng đường đặc tính hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và

lực phanh.

Để xây dựng đường đặc tính biến dạng của hệ thống treo ta dùng công

thức

. .

2 2

P h

G a g L

j g

L C L C

p p



 

(1)

trong đó : : trọng lượng phần không được treo, = 3,5 5% trọng g



lượng thiết kế của ôtô du lịch = 940 N. g

: lực quán tính.

P j



(2)

G: trọng lượng của ôtô khi đầy tải

g: gia tốc trọng trường, = 9,81 m/s g

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 77

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

j: gia tốc chậm dần của ôtô khi phanh

gia tốc chậm dần lớn nhất khi xe sử dụng toàn bộ trọng lượng bám của

xe.

max



.g (3)



: hệ số bám của xe (



max

=0,8)

. .

P g g p

j p

 

   

(4)

: lực phanh ở các bánh xe

Thay công thức ( 4) vào công thức (1) ta có :

. .

2 2

G h

G a g L

L C L C

p p





 

(5)

Trong công thức (5) các giá trị đối với xe là cố định G, a, L, g , h , C

2 g p2

nên f = A – B.



: độ cứng tổng cộng của hệ thống treo sau, theo xe tham khảo ta có

= 50 N/mm

Dựa vào công thức (5) ta sẽ tính được độ võng của hệ thống treo cầuf

sau khi không tải và khi đầy tải. Khi tính độ võng ta tính cho các điểm a, a ,

’

b, b = f(p

’

căn cứ vào hàm P

2 1



Ta đã biết các điểm ứng với hệ số bám a, a , b, b

’ ’



bao nhiêu thì ta

tính được ở các điểm . Từ các giá trị này ta xây dựng được đồ thịf a, a , b, b

’ ’

quan hệ trên trục hoành là áp suất trục tung là độ võng p

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 78

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

f(mm)

100

1092422

965

1289

P1(N/cm2)

Hình 3.12 Đồ thị đặc tính biến dạng của hệ thống treo.

= A – B.



. .

23544.1434 940.2850

218,13( )

. 2850.50

G a g L

A mm

L C



  

23544.800

132,18( )

. 2850.50

G h

B mm

L C

  

= 218,13 – 132,18.0,55 = 145,31 (mm)

= A – B.



= 218,13 – 132,18.0,8 = 112,39 (mm)

= A – B .

, ,



. .

18737.1434 850.2850

0 2

171,55( )

. 2850.50

G a g L

A mm

L C



  

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 79

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

18737.800

' 105,19( )

2850.50

G h

B mm

  

= 171,55 – 105,19.0,55 = 113,7 (mm)

= 171,55 – 105,19.0,8 = 87,4 (mm)

Xác định các thông số điều chỉnh: K

= C

(6)

: thông số kết cấu được xuất phát từ điều kiện cân bằng của piston

bộ điều chỉnh bắt đầu làm việc tại điểm .a

: chuyển vị của lò xo hồi vị khi đóng mở van là không đáng kể

: tỷ số truyền của cơ cấu dẫn động bộ điều chỉnh .

Ta xác định như sau:

Q Q

b a

S S

b a







hoặc

1 2

F F

lx lx





(7)

Trong đó

, Q

: là tải trọng tác dụng lên cầu sau thay đổi khi phanh.

, S a

: là hiệu số biến dạng của hệ thống treo từ điểm



F a

lx1

: lực tác dụng của lò xo hay thanh đàn hồi lên piston tại điểm

( chở đầy tải)

F a

lx2

: lực tác dụng của lò xo hay thanh đàn hồi lên piston tại điểm

’

(không chở tải )

: độ dịch chuyển của hệ thống treo tại hai điểm và a a

’

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 80

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

1 1

F p

lx a





2 '

F p





(8)

d d: đường kính piston, = 16 mm

p a

: áp suất trong cơ cấu phanh cầu trước tại điểm

’

: áp suất trong cơ cấu phanh cầu sau tại điểm a

’

3,14.16

.8,86 4701,65( )

3,14.16

.7,09 3762,38( )

4701,65 3762,38

16( / )

58,7

F N

K N mm

 



 

3.4.8. Kiểm tra lại đường kính của piston vi sai: D

- Ta đã chọn và tính sơ bộ đường kính và của piston vi sai theo D d

công thức gần đúng.

- Tới đây ta tính chính xác đường kính của piston vi sai để thoả mãn

điều kiện làm việc.

Theo phương trình cân bằng lực tại điểm :b

 

2 2

1 2 2

p p F

S LX

S S

 



Trong đó:

– áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước p

, p

và cầu sau tại .b

S d

- Diện tích tiết diện của piston có đường kính (cm)

S D

- Diện tích tiết diện của mặt piston ( cm )

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 81

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

– Lực đàn hồi của lò xo phụ thuộc vào độ võng f của hệ thống

treo sau (KG)

Từ đó ta có:

 

2 2 2

. ' .

2 1 2

4 4 4

D D d

p p Q K f

b b a x

  

 

 

   

 

 

Trong đó:

Q’ a

– Lực ép của lò xo vào piston vi sai tại điểm

– Độ biến dạng của điểm b a’ so với điểm của hệ thống treo cầu

sau.

2 2

3,14.16

. 7,09 37662,38( )

' 1 '

4 4

F p N

LXa a



  

Biến đổi và thay vào phương trình trên ta có:

 

' . . .

2 1

Q K f p d

a x b

p p

b b



 





 

1040 16.1,31 14,15.16

3,14

782

10,29 14,15

 

 



28( )D mm 

Hình 4.15 Kiểm tra lại đường kính piston

Trên đỉnh piston vi sai có kết cấu làm ụ tỳ hạn chế có đường kính 5

mm, để đảm bảo diện tích tiếp xúc ta tăng kích thước đường kính lên một D

giá trị:

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 82

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

4 4 4



 

2 2 2 2

5 28 5 28,44( )D D mm

     

Ta chọn = 30 (mm)D

3.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh:

Khi lập đường đặc tính điều chỉnh ta cố gắng làm cho đường này càng

gần đường đặc tính lý tưởng càng tốt.

Ta tính cho xe đầy tải và xe không tải sai số chỉ nằm trong giới hạn

cho phép

5 8% 

Để kiểm tra sự trùng nhau của đường đặc tính lý tưởng trên khoảng

a’b’ b và đường đặc tính điều chỉnh ta phải xác định được tung độ điểm .

Theo công thức:

2 2

1,27( . )

'' '

2 1

2 2

Q K f

D d

a x

p p

b b

D D



 

Trong đó:

Q’ a’

– Lực ép của lò xo vào piston vi sai tại điểm

- Độ biến dạng của hệ thống treo.

D - Đường kính của piston vi sai.

d – Đường kính của cổ piston vi sai.

p’ b’

– áp suất trong đường ống của cơ cấu phanh trước tại phù hợp

với đặc tính điều chỉnh.

- Thông số kết cấu của bộ điều hoà.

Thay các giá trị vào ta có:

 

2 2

1, 27 1040 16.26,3

30 16

11,30 3,69

2 2

30 30



  

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 83

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

Trên đồ thị đặc tính điều chỉnh trị số áp suất của cơ cấu phanh cầu sau

khi xe không tải ở vị trí b’ = 3,57 MPa. Sự không trùng nhau của đường đặc

tính lý tưởng và đặc tính điều chỉnh thực tế là:

3,69 3,57

.100% 3,25%

3,69





So sánh ta thấy 3,25% <

5 8%

Vậy sai số này nằm trong giới hạn cho phép.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 84

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

CHƯƠNG IV

BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH

4.1. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh dầu

4.1.1. Đạp phanh không ăn

* Nguyên nhân và sửa chữa:

- Hành trình tự do của bàn đạp quá lớn → chỉnh lại hành trình tự do

- Lượng dầu trong hệ thống thiếu → bổ xung dầu

- Phớt làm kín quá mòn → thay mới

- Van một chiều tổng bơm bị hỏng → thay thế

- Khe hở giữa má phanh và tang đĩa phanh quá lớn → điều chỉnh lại

- Má phanh và đĩa phanh dính dầu mỡ → tháo và rửa sạch bằng xăng

- Đường ống dẫn dầu bị tắc hoặc vỡ → thông rửa hoặc thay thế

- Diện tích tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh quá ít → rà lại bằng

giũa, giấy nháp

- Trong hệ thống có không khí → xả khí khỏi hệ thống

* : không an toàn khi xe chạy trên đường, giảm năng suất vận Tác hại

chuyển

4.1.2. Chảy dầu phanh

* Nguyên nhân và sửa chữa

- Đường ống bị nứt, đầu nối (racko) bị chờn ren hoặc bắt không chặt

→ thay thế hoặc siết lại racko

- Piston, xylanh của tổng phanh và xylanh con mòn → thay thế

- Các phớt bao kín bị mòn hỏng → thay mới

* Tác hại: lãng phí dầu phanh, hiệu quả phanh không cao, xe hoạt động

không an toàn

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 85

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

4.1.3. Phanh bị bó

Biểu hiện tốc độ xe giảm, có mùi khét, đĩa phanh bị nóng

* Nguyên nhân và sửa chữa

- Hành trình tự do của bàn đạp không có hoặc quá nhỏ → điều chỉnh

lại

- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh quá nhỏ → điều chỉnh lại

- Lỗ điều hòa trên tổng phanh bị tắc → thông rửa

- Cupen (phớt dầu) bị trương nở, kẹt → thay thế

* Tác hại: xe không phát huy hết công suất và tốc độ, tiêu hao nhiên liệu,

các tấm má phanh, đĩa phanh mòn nhanh

4.1.4. Phanh ăn lệch về một phía

Biểu hiện khi phanh có hiện tượng quay vòng

* Nguyên nhân và sửa chữa

- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh của các bánh xe không đều

nhau → điều chỉnh lại

- Một trong các bánh xe bị dính dầu mỡ → rửa sạch bằng xăng

- Đường ống dẫn tới một phanh nào đó bị tắc hoặc thủng → sữa chữa

như trên

- Diện tích tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh ở các bánh xe không

đều nhau→ rà lại bằng giũa, giấy nháp

- Áp suất hơi trong các bánh xe ở hai bên không đều nhau → bơm lại

các lốp xe với áp suất đều nhau

* Tác hại: không an toàn khi xe chạy trên đường

4.1.5. Phanh nặng

Bộ trợ lực phanh bị hỏng, không hoạt động, thường là trợ lực chân không

hoặc khí nén. Bộ trợ lực chân không hỏng do rách màng ngăn, van chân

không và khí trời bị hở → thay thế.

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 86

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

4.2. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dầu

4.2.1. Xả khí

- Đổ đầy dầu phanh đúng loại vào bình (không để dầu phanh chảy và

dính vào sơn)

* Xả khí tổng phanh:

- Tháo các đường phanh tới các bánh xe. Từ từ đạp bàn đạp phanh và

giữ nguyên.

- Dùng ngón tay bịt các lỗ dầu ra các bánh xe

- Lập lại các bước trên vài lần sau đó giữ nguyên bàn đạp ở vị trí đạp

và lắp ống (tuy ô) tới các bánh xe

* Xả khí ở các bánh xe

- Lắp một ống nhựa dài khoảng 1 m có đường kính 5 ÷ 8 mm, một

đầu lắp vào vít xả khí còn đầu kia cắm vào lọ chứa dầu phanh

- Kiểm tra trong bình phải đầy dầu, nếu thiếu phải bổ sung

- Xả khí cho xylanh bánh xe có đường dầu dài nhất trước, xả từng

xylanh một

Cần hai người để tiến hành việc xả khí: một người đạp phanh và một người

xả khí:

- Từ từ đạp phanh vài lần

- Nới vít xả khí cho đến khi dầu lẫn bọt khí phun ra, vặn vít xả vào

- Lặp lại các bước trên cho đến khi không còn bọt khí trong hệ thống

- Lặp lại công việc trên cho từng bánh xe

- Đối với hệ thống phanh có trợ lực van điều hòa lực phanh ta cũng

phải xả khí như trên

4.2.2. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh

* Kiểm tra và điều chỉnh chiều cao bàn đạp phanh

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 87

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

- Dùng thước đặt thẳng vuông góc với sàn xe, đo từ sàn xe tới bàn đạp

phanh, chiều cao này phải đúng quy định. Nếu không đúng cần điều chỉnh

lại bằng cách:

+ Nới lỏng đai ốc hãm công tắc đèn phanh

+ Xoay cần đẩy bàn đạp phanh và xoay công tắc đèn phanh cho thân

công tắc chạm vào cần bàn đạp. Kiểm tra lại chiều cao bàn đạp đảm bảo thì

hãm lại

* Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do

- Kiểm tra:

+ Tắt máy, đạp bàn đạp vài lần đến khi hết độ chân không

+ Dùng thước lá đặt vuông góc với sàn xe và tỳ vào bàn đạp phanh

+ Dùng tay ấn vào bàn đạp phanh đến khi thấy nặng thì dừng lại.

Nếu hành trình này không đúng cần điều chỉnh lại như sau:

+ Nới lỏng êcu hãm ở cần đẩy bàn đạp phanh hãm chạc chữ U

+ Xoay cần bàn đạp phanh vào hoặc ra thì hành trình tự do thay đổi

+ Muốn hành trình tự do lớn ta nới ra (tăng chiều dài cần đẩy) và

ngược lại

+ Sau khi chỉnh được thì hãm chặt êcu lại

4.2.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh

Mục đích đánh giá chất lượng sau sửa chữa, điều chỉnh và cần thiết thì

điều chỉnh sửa chữa lại. Có hai phương pháp kiểm nghiệm hệ thống phanh:

kiểm nghiệm trên đường và trên băng thử.

* Phương pháp kiểm nghiệm trên đường

Cho xe chạy trên đường thẳng và bằng phẳng với tốc độ quy định và

thực hiện phanh. Kiểm nghiệm phải đảm bảo yêu cầu:

- Các bánh xe phải ăn đều không bị lệch và 4 bánh xe phải lết

- Đĩa phanh không nóng quá quy định

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 88

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

- Khi đạp bàn đạp phanh thì hành trình bàn đạp là 1 hoặc

là đạt

(phương pháp này chỉ áp dụng cho những nơi không có băng khảo nghiệm

và những loại xe không có bộ phận chống hãm cứng bánh xe)

* Phương pháp kiểm nghiệm trên băng

Phương pháp này ta chỉ việc cho xe vào băng khảo nghiệm sau đó đạp

bàn đạp phanh. Qua băng khảo nghiệm cho ta biết mômen phanh của từng

bánh xe rồi so sánh với quy định. Nếu không đúng phải điều chỉnh và sửa

lại. Phương pháp này ưu điểm là kiểm nghiệm được tất cả các loại xe, an

toàn cho xe và người lái xe.

4.3. Hư hỏng sửa chữa xylanh chính

* Hư hỏng

- Cặp piston xylanh bị mòn, xước

- Lỗ điều hòa tắc, bẩn

- Lò xo hồi vị yếu, gẫy

- Bát cao su (cupen) bị mòn, rách, xước, trương nở

- Cụm van liên hợp bị hỏng, lò xo van yếu, gẫy

Nguyên nhân: do ma sát, sử dụng lâu ngày, dầu có nhiều cặn bẩn, tạp chất và

dầu không đúng chủng loại.

Tác hại: hiệu quả phanh kém, chảy dầu, bó phanh

* Kiểm tra

Tháo rời các chi tiết rửa sạch bằng nước sau đó dùng khí nén thổi khô (tuyệt

đối không được dùng xăng, dầu diesel để rửa)

- Quan sát xem cupen bị hỏng, piston bị cào xước, lỗ điều hòa bị tắc

bẩn không

- Kiểm tra độ mòn của piston và xylanh bằng panme và thước cặp

- Kiểm tra tính đàn hồi của lò xo bằng lực kế

* Sửa chữa

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 89

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

- Xylanh mòn ít không quá 0,05mm, vết xước nhỏ thì dùng giấy nháp

mịn đánh bóng. Nếu mòn lớn hơn 0,05mm, vết xước sâu thì doa rộng và

thay piston mới hoặc thay cặp piston xylanh mới

- Van một chiều, bát phanh hỏng phải thay mới, lò xo yếu gãy thay

mới

- Chú ý khi lắp: lắp đúng chiều cupen, bôi một lớp dầu phanh vào

xylanh, piston và các chi tiết khác

* Hư hỏng và sửa chữa xylanh con

- Các chi tiết trong xyalnh con bị hỏng tương tự như trong xylanh

tổng phanh

- Má phanh mòn, nhô đinh tán, bị nứt vỡ, dính dầu mỡ

- Lò xo kéo má phanh yếu, gãy

Nguyên nhân: do lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh, do sử

dụng lâu ngày, vật liệu bị mỏi do lực phanh tác dụng đột ngột

Tác hại: hiệu quả phanh kém hoặc bó phanh, chảy dầu, lãng phí và không an

toàn

* Kiểm tra

- Xylanh con kiểm tra và sửa chữa tương tự xylanh chính

- Kiểm tra má phanh dùng thước lá xác định độ mòn của tấm ma sát,

độ thụt sâu của đinh tán không nhỏ hơn 1mm

- Kiểm tra tính đàn hồi của lò xo bằng lực kế

- Quan sát hư hỏng, nứt, vỡ, mòn trơ đinh tán, dính dầu mỡ của má

phanh

* Sửa chữa

- Xylanh con sửa chữa như xylanh chính tổng phanh

- Kiểm tra má phanh, nếu mòn ít, độ thụt sâu của đinh tán còn lớn hơn

1mm, chỉ dính dầu mỡ thì dùng xăng để rửa và lấy giấy nháp đánh sạch rồi

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 90

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

dùng tiếp. Nếu má phanh mòn, nứt, vỡ, độ thụt sâu của đinh tán nhỏ hơn

1mm thì thay mới

4.4. Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa bộ trợ lực

a) Hư hỏng

- Màng trợ lực buồng chân không bị thủng, rách, rạn nứt

- Van bị mòn, hở

- Các phớt làm kín mòn, rách, xước, biến cứng

- Các van không khí, chân không bị mòn hở

- Màng của cụm van điều khiển bị thủng, rách, rạn nứt

- Lò xo của các van và màng điều khiển bị yếu, gãy

b) Kiểm tra

* Kiểm tra hoạt động bộ trợ lực trên xe

- Đạp bàn đạp phanh vài lần khi động cơ không làm việc thì không có

sự thay đổi hành trình dự trữ của bàn đạp

- Đạp bàn đạp phanh và khởi động động cơ nếu bàn đạp dịch chuyển

xuống dưới một chút thì chứng tỏ bộ trợ lực phanh làm việc bình thường

* Kiểm tra độ kín không khí

- Khởi động động cơ sau một hay hai phút thì tắt máy, từ từ đạp bàn

đạp phanh vài lần. Nếu bàn đạp dịch chuyển xuống thấp hơn so với bàn đạp

phanh đầu tiên thì trợ lực phanh không bị lọt khí

- Đạp phanh khi động cơ đang làm việc và tắt máy giữ nguyên bàn

đạp, nếu không có sự dịch chuyển của bàn đạp sau 30s thì bộ trợ lực phanh

không bị lọt khí

Nếu có hiện tượng ngược lại chứng tỏ có hư hỏng cần tháo ra kiểm tra các

bộ phận

- Quan sát phát hiện các hư hỏng của màng trợ lực, các phớt làm kín

như bị mòn, rách, rạn nứt

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 91

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

- Kiểm tra các van một chiều bằng khí nén, đối với van lắp với động

cơ thì khí phải thông từ phía trợ lực đến động cơ, ngược lại khí không được

chảy từ động cơ đến trợ lực

- Kiểm tra tính đàn hồi của các lò xo bằng lực kế

* Sửa chữa

- Các màng và các phớt làm kín hỏng thì thay mới

- Các van khí hỏng thay mới

- Các lò xo yếu, gãy thay mới

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 92

Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Trọng Hoan, Hà Nội, 2011Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô,

2. Nguyễn Khắc Trai, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, 2010 Kết cấu ô tô,

Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo, 3. Dương Đình Khuyến,

Hà Nội, 1985

4. Nguyễn Hữu Cẩn, Nhà xuất bản khoa học và kỹ Lý thuyết ô tô máy kéo,

thuật, 2005

5. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và

2, Đại học Bách khoa, 2000

6. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay

công nghệ chế tạo máy tập 1, 2 và 3, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật,

2006

Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 93

Bấm Tải xuống để xem toàn bộ.

| 1/93

| | Tải xuống

Preview text:

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................4
CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH......................................5
1.1. Công dụng..............................................................................................5
1.2. Phân loại................................................................................................5
1.3. Yêu cầu kết cấu.......................................................................................6
1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh........................................................7
1.5. Cơ cấu phanh.........................................................................................7
1.5.1. Cơ cấu phanh tang trống..................................................................7
1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa...........................................................................21
1.6. Phanh tay..............................................................................................27
1.6.1. Phanh trên trục truyền...................................................................27
1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau..............................29
1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực..................................30
1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén...................................31
1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực.................32
1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh..............34
1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh...............................................................34
1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS.................................................36
1.11. Lựa chọn phương án thiết kế..............................................................38
1.11.1. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh..............................38
1.11.2. Lựa chọn phương án dẫn động phanh..........................................39
CHƯƠNG II THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH......................40
2.1. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh.............40
2.2. Tính toán cơ cấu phanh đĩa..................................................................41
2.3 Xác định kích thước má phanh..............................................................43
CHƯƠNG III THIẾT KẾ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH VÀ TRỢ
LỰC PHANH................................................................................................45
3.1 Tính toán dẫn động phanh.....................................................................45
3.1.1. Đường kính xylanh công tác bánh xe.............................................45
3.1.2. Đường kính xylanh chính...............................................................46
3.1.3. Xác định hành trình bàn đạp phanh...............................................46
3.1.4. Xác định hành trình pit tông xylanh lực.........................................47
3.1.5. Tính bền đường ống dẫn động phanh.............................................48
3.2. Tính toán bộ trợ lực phanh...................................................................49
3.2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của trợ lực chân không.....................49
3.2.2. Hệ số cường hóa.............................................................................50
3.2.3. Xác định kích thước màng cường hóa............................................52
3.2.4. Tính lò xo màng cường hóa............................................................53
3.2.5. Tính lò xo van khí...........................................................................56
CHƯƠNG IV THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH........................59
4.1. Yêu cầu phân bố lực phanh tối ưu ở các bánh xe.................................59
4.2. Cơ sở điều chỉnh áp lực phanh.............................................................63
4.2.1. Vấn đề sử dụng trọng lượng bám...................................................63
4.2.2. Đồ thị quan hệ áp suất P1, P2.........................................................64
4.3. Bộ điều hòa lực phanh theo tải kiểu pit tông – vi sai...........................67
4.4. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh.............................................68
4.4.1. Các thông số cần xác định.............................................................68
4.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh....................................................70  
4.4.3. Xác định hệ số bám
đạt hiệu quả phanh cao nhất ( TN ).....72
4.4.4. Xác định hệ số Kđ...........................................................................73
4.4.5. Lập phương trình quan hệ áp suất p1 , p2 của đường đặc tính điều
chỉnh.........................................................................................................73
4.4.6. Chọn và xác định thông số kết cấu.................................................74
4.4.7. Xây dựng đường đặc tính hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và
lực phanh..................................................................................................75
4.4.8. Kiểm tra lại đường kính D của piston vi sai..................................79
4.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh.........81
CHƯƠNG V BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH......83
5.1. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh dầu............................83
5.1.1. Đạp phanh không ăn......................................................................83
5.1.2. Chảy dầu phanh.............................................................................83
5.1.3. Phanh bị bó....................................................................................84
5.1.4. Phanh ăn lệch về một phía.............................................................84
5.1.5. Phanh nặng....................................................................................84
5.2. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dầu.............................................85
5.2.1. Xả khí..............................................................................................85
5.2.2. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh........85
5.2.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh.........................................................86
5.3. Hư hỏng sửa chữa xylanh chính...........................................................87
5.4. Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa bộ trợ lực...............................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................91
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 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 ngành giao thông
đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận
chuyển trong nội địa bằng ôtô.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ôtô ngày càng
phát triển hơn. Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ, hiện nay ngành công
nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu cầu 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 ngành 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: dây đai an toàn, túi khí, điều hòa lực
phanh, bộ ABS…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 xe du lịch 7 chỗ”.
Sau 15 tuần nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của
thầy Nguyễn Trọng Hoan và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em
hoàn thành được đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn
Trọng Hoan cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ
án tốt nghiệp của mình. Hà Nội, ngày tháng năm
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 4
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc
độ nào đó hoặc dừng hẳn.
- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.
- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn
được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe. 1.2. Phân loại
* Theo đặc điểm điều khiển
- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe.
- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng
lái và dùng làm phanh dự phòng.
- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để
tiêu hao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài, …).
* Theo kết cấu của cơ cấu phanh - Cơ cấu phanh tang trống - Cơ cấu phanh đĩa - Cơ cấu phanh dải
* 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 liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén, …
- Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 5
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh
Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều
khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:
- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh)
- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS)
Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh:
hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ
động, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh.
1.3. Yêu cầu kết cấu
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- 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.
- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần
kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.
- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa
lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ
cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng.
- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường
độ lực bàn đạp khác nhau.
- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc.
- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong
mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 6
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
1.4. Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh,
dẫn động phanh. Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh
còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh.
- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của
các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh.
- Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển
(bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của
cơ cấu phanh. Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển
từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh. 1.5. Cơ cấu phanh
1.5.1. Cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu được dùng khá phổ biến trên ô tô. Trong cơ cấu dạng tang
trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 7
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát
bề mặt tang trống và các má phanh.
Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và
điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:
- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)
- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b) - Guốc phanh đặt bơi (c)
- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)
- Guốc phanh tự cường hóa hai chiều quay (e)
Các dạng này còn có thể phân biệt được thành các cơ cấu sử dụng với
các lực điều khiển guốc phanh từ hệ thống dẫn động khí nén (a), thủy lực (a,
b, c, d, e) hoặc cơ khí (a, d).
Hình 1.2 Cơ cấu phanh tang trống
a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí
đối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén.
* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực
trình bày trên hình 1.3. Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tải
nhỏ, có xilanh thủy lực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 8
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Hình 1.3 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực
Cấu tạo cơ bản bao gồm:
Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe.
Phần cố định là mâm phanh được bắt trên dầm cầu. Các tấm ma sát được tán
hoặc dán với guốc phanh. Trên mâm phanh bố trí 2 chốt cố định để lắp ráp
với lỗ tựa quay của guốc phanh. Chốt có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm
tựa guốc phanh và là cơ cấu điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và
trống phanh. Đầu trên của hai guốc phanh được kéo bởi lò xo hồi vị guốc
phanh, tách má phanh khỏi tang trống và ép pit tông trong xilanh bánh xe về vị trí không phanh.
Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng
2 cam lệch tâm. Hai guốc phanh được đặt đối xứng qua đường trục đi qua tâm bánh xe.
Xilanh bánh xe là xilanh kép có thân chung và hai pit tông bố trí đối
xứng. Xilanh được bắt chặt với mâm phanh, pit tông bên trong tựa vào đầu
guốc phanh nhờ chốt tựa. Pit tông nằm trong xilanh được bao kín bởi vành
cao su 10 và tạo nên không gian chứa dầu phanh. Dầu phanh có áp suất
được cấp vào thông qua đai ốc dẫn dầu. Trên xilanh bố trí ốc xả khí nhằm xả
không khí lọt vào hệ thống thủy lực khi cần.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 9
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục
được mô tả qua 3 trạng thái: không phanh, phanh, nhả phanh.
Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, má phanh và tang
trống tồn tại khe hở nhỏ 0,3 ÷ 0,4 mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố
định của cơ cấu phanh, các bánh xe được quay trơn.
Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe (xilanh
thủy lực). Khi áp lực dầu trong xilanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị, đẩy
đầu trên của các guốc phanh về hai phía. Các guốc phanh chuyển động quay
quanh điểm tựa dưới (chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát
sinh ma sát giữa hai phần: quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ
tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường.
Khi xe tiến, chiều quay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốc
phanh bên trái đặt các lực đẩy của xilanh bánh xe cùng chiều quay được gọi
là “guốc siết”, ngược lại, guốc phanh bên phải là “guốc nhả”. Má phanh bên
guốc siết chịu áp lực lớn hơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn,
nhằm mục đích tạo nên sự hao mòn hai má phanh như nhau trong quá trình sử dụng.
Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các
guốc phanh ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh.
Lực ma sát không tồn tại, bánh xe lại được lăn trơn.
Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực ma
sát, gây hao mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống. Sự nóng lên
quá mức có thể dẫn tới suy giảm hệ số ma sát và làm giảm hiệu quả phanh
lâu dài, biến dạng các chi tiết bao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần
thiết được thoát nhiệt tốt. Sự mòn tấm ma sát và tang trống dẫn tới tăng khe
hở má phanh, tang trống, khi phanh có thể làm tăng độ trễ tác dụng. Do vậy,
các cơ cấu phanh đều bố trí các kết cấu điều chỉnh khe hở trên guốc phanh.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 10
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Công việc điều chỉnh lại khe hở trong cơ cấu phanh cần tiến hành theo định kỳ.
* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén
Hình 1.4 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén
Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫn
động phanh bằng khí nén, có xilanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc
phanh vào trống phanh. Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống. Phần cố
định bao gồm mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu.
Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát (má phanh). Để tăng khả
năng tiếp xúc mỗi bên guốc phanh bố trí hai tấm ma sát với kích thước dày
bằng nhau 6 ÷ 10 mm. Trên mâm phanh có hai chốt để lắp đầu dưới của hai
guốc phanh. Hai chốt cố định này có bố trí trục lệch tâm để điều chỉnh khe
hở phía dưới giữa má phanh và trống phanh. Đầu trên của hai guốc phanh
được lò xo hồi vị kéo áp sát vào cam, thông qua con lăn. Cam quay và trục
được chế tạo liền, với các biên dạng Cycloit hoặc Acsimet. Khi cam quay
dịch chuyển quanh tâm trục, các đầu guốc phanh bị đẩy, ép má phanh sát
vào tang trống. Khe hở ban đầu phía trên của má phanh và trống phanh được
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 11
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
thiết lập bằng vị trí của cam. Cấu trúc hai guốc phanh được bố trí đối xứng
qua trục đối xứng của cơ cấu phanh.
Khi phanh, xilanh khí nén đẩy đòn quay, dẫn động quay trục và cam
quay ngược chiều kim đồng hồ. Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc
phanh về hai phía, ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh.
Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, dưới
tác dụng của lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má
phanh ra khỏi trống phanh. Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các
chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má
phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu có kích thước bằng nhau.
Cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua trục được bố trí phổ biến trên cơ
cấu phanh của cầu trước và cầu sau cho ô tô con, ô tô tải với hệ thống phanh thủy lực và khí nén.
b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm
Hình 1.5 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm
Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối
xứng qua tâm trục quay bánh xe. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 12
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
trên mâm phanh bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc
phanh hoàn toàn giống nhau và đối xứng với nhau qua tâm.
Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và có
bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh.
Đầu còn lại của guốc phanh luôn tỳ vào pit tông của xilanh bánh xe nhờ lò
xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cam.
Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc
4, áp lực dầu tác động lên các pit tông thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy
pit tông cùng với đầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống
phanh thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh
giảm, lò xo hồi vị guốc phanh kéo các guốc ép chặt vào pit tông, tách má phanh ra khỏi trống phanh.
Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm chỉ dùng với xilanh thủy lực và
được bố trí ở cầu trước của ô tô con hoặc tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho với
chuyển động tiến, cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai
guốc nhả. Như vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, còn khi lùi nhỏ. Tuy nhiên
thời gian lùi ô tô rất ít và tốc độ rất chậm nên không cần hiệu quả phanh cao.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 13
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
c) Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi
Hình 1.6 Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi
Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều
chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Cơ cấu phanh bố
trí phía cầu sau ô tô tải có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe
bố trí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh.
Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống
phanh. Pit tông liên kết ren với chốt đẩy, phục vụ mục đích điều chỉnh khe hở
ban đầu của má phanh với trống phanh. Trên pit tông có vành răng điều
chỉnh. Vị trí của pit tông được thiết lập tương đối đối với xilanh khi xoay
vành răng điều chỉnh. Vành răng được cố định nhờ thanh lò xo lá, đảm bảo
không bị xoay khi hoạt động. Hai lò xo hồi vị guốc phanh bố trí kéo hồi vị cả hai đầu guốc phanh.
Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả hai
đầu guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống
phanh nhỏ (giảm độ chậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh
cố định một đầu. Sự liên kết lực điều khiển P thông qua các xilanh thủy lực,
cho phép các pit tông trong xilanh và điểm tỳ của guốc phanh có khả năng
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 14
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
dịch chuyển nhỏ (kết cấu bơi), đảm bảo đồng đều lực điều khiển kể cả khi
tiến và lùi. Đặc điểm khác biệt của guốc phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm
tỳ guốc phanh dạng tự lựa, khi làm việc giúp các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốc phanh.
Lò xo hồi vị có độ cứng lớn, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh
khi không phanh. Việc kiểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được
thực hiện bằng thước lá. Khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh thường khoảng 0,12 mm.
d) Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa
Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tự
cường hóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay. Các dạng
tự cường hóa được hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen
phanh dưới tác dụng của lực điều khiển P.
Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều
quay ω của tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết
hai guốc phanh. Lực Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát
giữa tang trống và má phanh.
Trên guốc phanh có điểm tựa cố định, lực tác dụng được cường hóa
và thực hiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống. Hiệu quả như vậy xảy
ra theo một chiều quay nhất định, nếu theo chiều ngược lại hiệu quả phanh sẽ thấp hơn.
Ở dạng tự cường hóa (b) có bố trí thêm gối tựa cố định với tác dụng
lực điều khiển cả hai phía. Khi tang trống quay theo chiều ω, một guốc phanh
được tỳ lên điểm tựa, hiệu quả phanh giống như trường hợp tự cường hóa (a).
khi tang trống quay theo chiều ngược lại, tác dụng đảo chiều. Như vậy ở dạng
tự cường hóa này, hiệu quả phanh hai chiều đều được cường hóa và hiệu quả như nhau.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 15
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Hiện tượng tự cường hóa trên kèm theo sự biến đổi nhanh mômen
phanh khi gia tăng lực điều khiển, do vậy tính chất ổn định mômen kém. Các
kết cấu ngày nay chỉ sử dụng kết cấu tự cường hóa khi cần thiết. Trên ô tô sử
dụng phổ biến hơn cả với các dạng không cường hóa để đảm bảo khả năng ổn
định điều khiển mômen phanh.
e) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống
Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn và
thường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô. Một số chi tiết quan trọng trong
cơ cấu phanh tang trống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh
bánh xe, cùng với các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống. * Tang trống phanh
Hình 1.7 Tang trống phanh
Tang trống phanh là một chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép
của các guốc phanh từ trong ra, bởi vậy tang trống phải có bề mặt ma sát với
má phanh, độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt. Vật liệu
chế tạo tang trống thường được chế tạo từ gang, trên ô tô con có thể được chế
tạo từ hai vật liệu cơ bản: hợp kim nhôm với ống lót bằng gang. Tang trống
có chiều dày khá lớn, bề mặt bên trong tạo nên hình trụ tròn xoay có độ bóng
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 16
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
đảm bảo khả năng tạo ma sát cao. Tang trống liên kết trên moay ơ nhờ các bu
lông ghép chắc hoặc vít định vị đồng tâm với trục quay bánh xe.
* Guốc phanh và má phanh Hình 1.8 Guốc phanh
Guốc phanh và má phanh liên kết với nhau nhờ dán hoặc tán. Má
phanh được chế tạo từ vật liệu chịu mài mòn, có hệ số ma sát ổn định trước
sự biến động nhiệt độ của má phanh, hệ số ma sát giữa má phanh với gang có
thể đạt được đến 0,4. Guốc phanh đúc được chế tạo cho cơ cấu phanh ô tô tải
vừa và lớn. Cấu trúc tiết diện thường gặp là dạng chữ T. Các guốc phanh yêu
cầu độ cứng vững cao có tiết diện chữ П.
Guốc phanh dạng hàn, chế tạo từ các lá thép dày từ 3 ÷ 5 mm, có cấu
trúc gồm: bề mặt cong tròn và xương tăng cứng. Guốc phanh dạng hàn được
dùng cho ô tô con. Trên ô tô tải, guốc phanh liên kết với má phanh bằng đinh
tán hợp kim nhôm mềm. Đinh tán cần nằm sâu cách xa bề mặt ma sát của má
phanh. Khi má phanh bị mòn, đinh tán không được cọ sát vào bề mặt trụ của
tang trống. Trên ô tô con, má phanh dán với guốc phanh bằng chất keo dính
đặc biệt, có khả năng bám chắc trên bề mặt guốc phanh khi chịu lực.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 17
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ * Xilanh bánh xe
Hình 1.9 Xylanh bánh xe
Xilanh bánh xe nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động
phanh thủy lực. Xilanh bánh xe là cơ cấu thừa hành của hệ thống dẫn động
điều khiển. Khi phanh áp lực chất lỏng (dầu phanh) tại xilanh tác dụng lên pit
tông, đẩy pit tông và guốc phanh dịch chuyển, thực hiện quá trình phanh tang trống.
Xilanh có các dạng chính: đơn và kép. Dạng xilanh đơn sử dụng với
cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục với một pit tông: lực điều khiển từ hệ
thống dẫn động tác dụng riêng biệt lên một guốc phanh. Như vậy mỗi cơ cấu
phanh bố trí hai xilanh cho hai guốc phanh.
Xilanh kép có thể là dạng trụ đối xứng hoặc dạng trụ có bậc. Xilanh
kép có hai pit tông làm việc đối xứng với đường dầu dẫn vào giữa hai đỉnh pit
tông và một đường xả không khí khi cần thiết. Hai pit tông luôn được cách
nhau để tạo không gian dẫn dầu vào khi phanh. Không gian này có thể hình
thành bởi kết cấu đỉnh pit tông hoặc lò xo ngăn cách. Trong xilanh bố trí các
pit tông. Bao kín giữa pit tông với xilanh nhờ phớt tròn kín hay phớt vành
khăn, nằm trong rãnh pit tông.
Để tạo nên lực điều khiển lên các guốc phanh khác nhau trên một số
cơ cấu phanh sử dụng xilanh kép dạng trụ có bậc. Với guốc siết sử dụng
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 18
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
đường kính trụ nhỏ, nhằm san đều lực điều khiển và giảm sự sai lệch độ mòn
của các má phanh cùng kích thước. Cặp xilanh pit tông cần làm việc với độ
kín khít cao, do vậy bề mặt của xilanh và pit tông được gia công trơn bóng và
được làm sạch cẩn thận trước khi lắp. Trên xilanh bố trí ốc xả không khí. Ốc
xả không khí chỉ mở, khi cần xả không khí có lẫn trong hệ thống thủy lực
điều khiển, còn lại ốc thường xuyên được siết chặt tránh rò rỉ dầu phanh.
Xilanh thường được chế tạo từ gang, pit tông được chế tạo từ hợp kim nhôm.
Lực điều khiển tác dụng lên đầu guốc phanh được thực hiện thông qua chốt trụ. * Cam quay
Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động phanh khí
nén. Khi phanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy cam quay, guốc phanh
dịch chuyển, thực hiện quá trình phanh tang trống. Ở trạng thái lắp ráp, cam
và guốc phanh ép sát nhau, khe hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định.
Khi chưa phanh, vị trí ban đầu của cam được điều chỉnh cho bánh xe
lăn trơn, guốc phanh tựa lên bề mặt cam có khoảng cách nhỏ nhất định giữa
má phanh và tang trống. Ở trạng thái phanh, cam được điều khiển quay tiếp
với khoảng dịch chuyển Δ của đầu guốc phanh, và khắc phục hết khe hở má
phanh và tang trống. Cam tựa lên guốc với các lực tác dụng P. Hai lực P đặt
cách nhau một khoảng 2d, bằng đường kính vòng tròn cơ sở của biên dạng cam.
Biên dạng cam Acsimet chế tạo đơn giản, nhưng khoảng cách 2d lớn
và ảnh hưởng tới hiệu quả phanh, nhờ vít điều chỉnh thông qua cơ cấu điều chỉnh
f) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh
Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có
thể lăn trơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng
quãng đường phanh. Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 19
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
tiến hành điều chỉnh lại. Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu
trúc từng hệ thống phanh. Để điều chỉnh khe hở Δ, kết cấu có thể cho phép
thực hiện định kỳ bằng tay hoặc tự động. Nguyên tắc của việc điều chỉnh của
các kết cấu được thực hiện tại hai vị trí của guốc phanh: vùng phía trên và
vùng phía dưới của guốc.
* Điều chỉnh bằng tay với hệ thống phanh thủy lực
+ Điều chỉnh thông qua cơ cấu cam
Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi
cam lệch tâm, biên dạng cam luôn tỳ vào mặt cong của guốc phanh. Khi quay
ốc xoay cam, guốc phanh dịch chuyển theo, thay đổi khe hở trên. Khe hở phía
dưới được điều chỉnh nhờ bạc lệch tâm bố trí trên chốt. Bạc lệch tâm được ăn
khớp trong bằng mặt vát với chốt và quay cùng chốt khi điều chỉnh. Khi quay
chốt, bạc lệch tâm quay theo và mang phần dưới guốc phanh dịch chuyển làm
thay đổi khe hở dưới giữa má phanh và trống phanh. Một cơ cấu phanh khí
nén cũng sử dụng cam lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới guốc phanh.
+ Điều chỉnh vị trí chốt đẩy giữa xilanh và guốc phanh
Kết cấu này thường được sử dụng cho cơ cấu phanh dạng bơi, tự
cường hóa. Chốt đẩy có tác dụng liên kết giữa một đầu guốc phanh và pit
tông trong xilanh bánh xe. Liên kết giữa pit tông và chốt đẩy bằng ren. Trên
pit tông bố trí một vành răng, khi xoay vành răng, pit tông quay theo, liên kết
ren giúp cho chốt bị dịch chuyển, thay đổi vị trí giữa chốt và pit tông. Rãnh
ăn khớp của đầu chốt với guốc phanh giữ chốt không xoay. Trên mâm phanh
có cửa sổ nhỏ, đủ tỳ tuốc nơ vít bẩy vành răng xoay trong quá trình điều
chỉnh. Lò xo lá, kẹp chặt trên xilanh và tỳ đàn hồi với vành răng, có tác dụng
giữ nguyên trạng thái đã điều chỉnh đúng.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 20
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực I
Để điều chỉnh kịp thời khe hở của má phanh với tang trống khi má
phanh quá mòn, trên nhiều ô tô sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở.
Các dạng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở thường gặp như sau:
+ Sử dụng lẫy gạt tự động điều chỉnh khi phanh bằng phanh chân
+ Sử dụng đòn chốn hai guốc phanh + Sử dụng kẹp ma sát
1.5.2. Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể
ở cả cầu trước và cầu sau, do có những ưu điểm chính:
+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát
thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao
+ Thoảt nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn
+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát
+ Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh.
Nhược điểm của phanh đĩa:
+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào
chỗ bùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến là
làm giảm hiệu quả phanh. + Mòn nhanh.
+ Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn.
Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được chia thành hai loại: có giá đỡ
xilanh cố định và có giá đỡ xilanh di động. Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:
+ Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 21
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
+ Giá đỡ xilanh, đồng thời là xilanh điều khiển, trên đó bố trí các
đường dẫn dầu áp suất cao và ốc xả khí, bên trong xilanh có các pit tông
+ Hai má phanh phẳng, đặt ở hai bên đĩa phanh và được tiếp nhận lực
điều khiển bởi các pit tông trong xilanh bánh xe
Cơ cấu phanh đĩa có giá di động có kết cấu gọn, thuận lợi cho việc bố
trí hệ thống treo hiện đại nên được sử dụng nhiều ở ô tô con ngày nay. Ngoài
ra trên một số xe chuyên dụng, sử dụng phanh chính nhiều đĩa làm việc trong dầu.
a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định
Hình 1.10 Phanh đĩa có giá đỡ cố định
Giá đỡ được bắt cố định với giá đỡ đứng yên của trục bánh xe. Trên
giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong xilanh có pit
tông, một phía của pit tông tỳ sát vào các má phanh, một phía chịu áp lực dầu
khi phanh. Dầu từ hệ thống dẫn động điều khiển được cấp đến cả hai xilanh
bánh xe nhờ các đường dẫn. Các pit tông sử dụng phớt bao kín dạng vành
khăn dày để bao kín khoang chịu áp suất cao, và phớt chắn bụi che bụi từ
ngoài vào bề mặt làm việc.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 22
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Khi đạp phanh, dầu áp suất cao (60 ÷ 120 bar) qua ống dẫn đồng thời
đến các xilanh bánh xe, đẩy các pit tông ép các má phanh theo hai chiều
ngược nhau vào đĩa phanh, thực hiện phanh. Khi thôi phanh dầu từ xilanh
bánh xe hồi trở về, áp suất dầu điều khiển không tồn tại, kết thúc quá trình phanh.
b) Phanh đĩa có giá đỡ di động
Hình 1.11 Phanh đĩa có giá đỡ di động
Giá đỡ xilanh có thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định
với giá cố định. Trong giá di động khoét lỗ tạo thành xilanh và bố trí pit tông.
Pit tông tỳ trực tiếp vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được lắp
trực tiếp trên giá đỡ di động. Các má phanh được định vị nhờ các rãnh định vị
trên giá di động, hoặc nhờ chốt trượt và các lò xo giữ. Giá cố định được bắt
với giá đỡ trục quay bánh xe, và là nơi tiếp nhận các phản lực sinh ra khi phanh.
Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên
chốt trượt, nên khe hở giữa má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau. Khi
phanh, dầu theo ống dẫn vào xilanh. Ban đầu pit tông sẽ dịch chuyển để đẩy
má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải,
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 23
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
ép má phanh bên trái vào đĩa. Khi tiếp tục tăng áp suất dầu, các má phanh
được ép sát, thực hiện quá trình phanh. Các lực ép từ hai phía có tác dụng
tương tự với loại có hai pit tông (giá cố định). Giá di động được dịch chuyển
và dẫn hướng trên chốt trượt do tác dụng của dầu có áp suất trong khoang kín.
Như vậy đĩa được ép bởi cả hai má phanh, thực hiện quá trình phanh bánh xe.
Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ, các phớt bao kín có
khả năng đàn hồi kéo pit tông trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh
quay trơn với độ đảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa. Do bề mặt ma sát phẳng
nên khe hở ban đầu của một cặp má phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0,03 ÷
0,1mm), điều này giúp cho cơ cấu phanh đĩa có khe hở ban đầu rất nhỏ, tăng
độ nhạy của cơ cấu khi phanh. Giá trị mômen phanh sinh ra trên cơ cấu phanh
phụ thuộc vào giá trị lực điều khiển P. Trên các cơ cấu phanh cần mômen
phanh lớn có thể dùng 2, 3 pit tông, được điều khiển đồng thời.
c) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh đĩa * Đĩa phanh Hình 1.12 Đĩa phanh
Đĩa phanh được bắt chặt với moay ơ 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
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 24
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
moay ơ do nhiệt độ. Phần lớn các đĩa phanh được chế tạo có rãnh rỗng giữa
giúp nâng cao khả năng dẫn nhiệt ra ngoài môi trường không khí xung quanh * Má phanh Hình 1.13 Má phanh
Má phanh của phanh đĩa có dạng tấm phẳng, được cấu tạo bởi một
xương phanh 1 bằng thép (3 ÷ 5 mm) và má mềm 2 bằng vật liệu ma sát (8 ÷
10 mm). Má phanh và xương phanh được dán với nhau bằng một loại keo
đặc biệt. Một số má phanh được xẻ rãnh thoát nhiệt, hạt mài và bố trí thêm
tấm lót 3 tăng cứng, hoặc hàn sẵn sợi thép báo mòn hết chiều dày làm việc của má phanh.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 25
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
* Tự động điều chỉnh khe hở má phanh, đĩa phanh
Hình 1.14 Tự động điều chỉnh khe hở
Cơ cấu phanh đĩa phổ biến dùng các cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở
má phanh và đĩa phanh. Kết cấu thường sử dụng là lợi dụng biến dạng của
phớt bao kín (vành khăn) để hồi vị pit tông lực trong xilanh. Phớt bao kín
nằm trong rãnh của xilanh làm nhiệm vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi
phanh. Phớt được lắp trên pit tông. Dưới tác dụng của áp suất dầu pit tông bị
đẩy dịch chuyển. Lực ma sát của pit tông kéo phớt biến dạng theo chiều mũi
tên. Khi nhả phanh, áp lực dầu giảm, phớt hồi vị kéo pit tông trở lại vị trí
ban đầu. Khi phanh nếu khe hở má phanh và đĩa phanh lớn, lực đẩy của dầu
tác dụng lên pit tông lớn hơn lực ma sát, đẩy pit tông trượt trên phớt. Khi
nhả phanh, pit tông chỉ hồi vị bằng đúng biến dạng của phớt và tạo nên vị trí
mới của má phanh với đĩa phanh.
Phớt với kích thước tiết diện vuôn hay chữ nhật đủ khả năng biến
dạng với khe hở 0,6 mm, tương ứng với tổng khe hở hai bên của má phanh
với đĩa trong cơ cấu phanh. Để tăng biến dạng của phớt, một số tiết diện
chứa vành khăn có dạng hình thang vuông có góc vát nhỏ (5 ÷ 100) cho phép
vành khăn biến dạng tới 1,2mm.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 26
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 1.6. Phanh tay
Phanh trên ô tô được dùng để:
+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc
+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị sự cố
Hệ thống phanh trên ô tô tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự
phòng, hai hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt. Yêu cầu này đảm
bảo ô tô có thể dừng xe kể cả khi phanh chính bị sự cố. Với nhiệm vụ dừng
xe trên dốc, phanh tay được chế tạo với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18%
(180 ÷ 200). Phanh tay được tập hợp bởi hai bộ phận chính: cơ cấu phanh,
dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợi xung quanh người lái.
Cơ cấu phanh có thể được bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các
bánh xe phía sau hoặc bố trí riêng đặt trên trục ra của hộp số. Dẫn động
phanh của phanh tay hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được
điều khiển bằng tay, phổ biến là dẫn động cơ khí với độ tin cậy cao. Một số
ô tô tải dùng cơ cấu phanh bố trí chung với phanh chính có dạng điều khiển
phanh tay bằng lò xo tích năng, bố trí trong bầu phanh.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 27
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
1.6.1. Phanh trên trục truyền
Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số
Hình 1.15 Phanh trên trục truyền
1. Nút ấn; 2. Tay điều khiển; 3. Đĩa tĩnh; 4. Cốt; 5. Lò xo; 6. Tang trống; 7.
Vít điều khiển; 8. Guốc phanh
Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số. Trên đĩa tĩnh
lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang
trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số. Đầu dưới của má phanh tỳ
lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy
guốc phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu. Chốt đẩy guốc phanh thông
qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2).
Nguyên lý hoạt động.
Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ
thống tay đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm
cứng trục truyền động. Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ
cấu con cóc chèn vào vành răng của bộ khóa. Muốn nhả phanh tay chỉ cần
ấn ngón tay vào nút (1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 28
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
phía trước. Lò xo (5) sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu. Vít điều chỉnh
dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống.
1.6.2. Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau
Hình 1.16 Phanh tay tại cơ cấu phanh bánh sau
6.guốc phanh; 7.vành răng; 8.đòn quay; 9.thanh chống
Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối
giữa cáp kéo và guốc phanh 6. Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo
chiều mũi tên. Lúc đầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh
chống 9, ép guốc phanh trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định. Đầu
nối B tiếp tục di chuyển, điểm D quay và ép guốc phanh phải vào tang
trống. Do đó, hai guốc phanh ép sát vào tang trống thực hiện phanh bánh xe.
Trên các cơ cấu phanh đĩa bố trí ở cầu sau, sử dụng các kết cấu đẩy khóa pit
tông trong xilanh bánh xe. Các dạng kết cấu liên hợp giữa phanh tay và
phanh chân hiện nay rất đa dạng.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 29
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
1.7. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực
Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh
với áp suất lớn nhất trong khoảng 60 ÷ 120 bar. Áp suất được hình thành khi
người lái đạp bàn đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh chính. Chất
lỏng (dầu phanh) được dẫn theo các đường ống tới các xilanh bánh xe nằm
trong cơ cấu phanh. Với áp suất dầu, các pit tông trong xilanh thực hiện tạo
lực ép má phanh vào tang trống hoặc đĩa phanh, thực hiện sự phanh tại các cơ cấu phanh bánh xe.
Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ
nhạy cao do dầu không bị nén. Nhược điểm của nó là: tỉ số truyền của dẫn
động không lớn, nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì
vậy hệ thống dẫn động phanh thủy lực thường được sử dung trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ.
Dẫn động một dòng sử dụng xilanh chính một buồng dẫn dầu đến tất
cả các xilanh bánh xe. Vì một lý do bất kỳ nào đó, nếu một đường ống dẫn
dầu bị hở, dầu trong hệ thống bị mất áp suất, tất cả các bánh xe đều bị mất
phanh. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản, nhưng độ an toàn không
cao, vì vậy ngày nay, hệ thống phanh trên ô tô bố trí với tối thiểu hai dòng
phanh dẫn động độc lập.
Hình 1.17 Dẫn động một dòng
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 30
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Dẫn động hai dòng được mô tả ở hình dưới. Sự tách dòng được thực
hiện tại xilanh chính. Như vậy, bàn đạp tác động vào xilanh chính (hai
buồng nối tiếp) tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng tới bánh xe. Nếu bị hở
dầu ở một dòng nào đó, dòng còn lại vẫn có thể phanh được xe.
Hình 1.18 Dẫn động hai dòng
1.8. Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén
Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần
chính: nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống
dẫn khí. Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào
chất lượng khí nén. Do vậy khí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở
mức an toàn khi làm việc.
Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu là điều khiển van phân phối, lực
tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh. Cấu tạo
đơn giản, lắp ráp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao. Độ
nhạy của hệ thống không cao, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn. Các cụm
chi tiết khá nhiều, kích thước và trọng lượng lớn nên thường dùng trên xe tải.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 31
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Hình 1.19 Dẫn động khí nén
1. Máy nén khí; 2. Bộ điều chỉnh áp suất; 3. Bình khí nén
; 4. Lò xo hồi vị; 5. Bầu phanh; 6. Tổng van phanh.
Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng
van 6 sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống
dẫn đến các bầu phanh 5. Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5,
đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. Do đó ép má phanh vào trống
phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định.
Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bình
chứa khí với đường ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển. Khí nén từ
các bầu phanh được thoát ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc phanh.
1.9. Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực
Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiển
trên bàn đạp cần lớn. Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là
lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 32
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
dụng lớn do khí bị nén do chịu áp suất). Do đó để tận dụng ưu điểm của hai
loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thủy
lực và khí nén trên các ô tô tải, ô tô buýt trung bình và lớn.
Dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển của hệ thống dẫn động,
còn dẫn động thuỷ lực đảm nhận chức năng bộ phận chấp hành. Phần khí
nén gồm có: tổng van phanh 1 kết hợp với những cơ cấu tuỳ động kiểu
pittông và xilanh 4 và 6, nối với nhau bằng đường ống 3 và với ngăn dưới
của tổng van 1. Ngăn trên của tổng van thông qua đường ống dẫn 2 phanh
khí nén của rơmooc. áp suất khí nén tác động lên các pittông ở trong hai
xilanh tạo lực đẩy các pittông các xi lanh thuỷ lực khí 4 và 6. Phần thuỷ lực
dẫn động gồm 2 đường dẫn dầu độc lập, xi lanh chính 4 nối với bốn xi lanh
công tác 8 bằng các đường ống dẫn. Xi lanh công tác này tác động lên guốc
phanh 8 và 10 ở cầu giữa và trước, xilanh chính 6 tác động lên hai guốc
phanh 12 nhờ xi lanh công tác 11. 2 3 1 7 5 4 6 8 11 8 10 12 9 8 11 8 10 12 9
Hình 1.20 Dẫn động liên hợp
1- Tổng phanh liên hợp; 2- Đường ống dẫn tới phanh rơmooc; 3- Đường
ống dẫn tới phanh ô tô kéo; 4,6 – Xy lanh; 5,7 – Bình chứa dầu; 8 – Xy lanh
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 33
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
của cầu trước và cầu giữa; 9 – Guốc phanh của cầu trước; 10 – Guốc
phanh cầu giữa; 11 – Xy lanh phanh cầu sau *Ưu điểm:
Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời được tất cả các bánh xe, điều
khiển nhẹ nhàng. Đồng thời đảm bảo được khả năng tuỳ động và khả năng
điều khiển phanh rơmooc . *Nhựơc điểm:
- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp rất cồng kềnh và phức tạp,
rất khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa.
- Khi phần khí dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống
ngừng làm việc. Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc
biệt tới phần dẫn động khí nén.
- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có
nhiều cụm chi tiết đắt tiền.
1.10. Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh
Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với
lực bám, tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với
mômen bám của bánh xe. Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh,
tải trọng thẳng đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng
đứng trên cầu sau càng giảm. Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị trượt lết bánh xe.
1.10.1. Bộ điều chỉnh lực phanh
Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp
suất thủy lực hoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có
thể bằng nhau hoặc khác nhau.
Một số hệ thống sử dụng van phân phối (phanh khí nén) hoặc xilanh
chính hai dòng có áp suất khí nén, thủy lực ra các dòng khác nhau. Mức độ
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 34
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
thay đổi áp suất giữa các dòng phanh phụ thuộc vào lực bàn đạp, không phụ
thuộc vào lực thẳng đứng trên cầu xe. Mặc dù chất lượng phanh trong
trường hợp này có cải thiện hơn, nhưng chỉ thích hợp trong một số ít các
tình trạng thực tế khi phanh trên đường.
Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô dùng van phân phối hoặc xilanh
chính hai dòng có áp suất ra các dòng như nhau với bộ điều hòa lực phanh
(bộ tự động điều chỉnh áp suất ra cầu sau). Bộ điều hòa lực phanh có nhiều
dạng cấu trúc, điển hình là:
+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ
sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính (còn gọi là bộ điều hòa tĩnh).
+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ
sở của sự thay đổi áp suất sau xilanh chính và tải trọng tác dụng trên các
bánh xe của các cầu (bộ điều hòa hai thông số).
Bộ điều hòa tĩnh chỉ có khả năng điều chỉnh áp lực dầu theo áp suất
sau xilanh chính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn, áp
suất dầu không thay đổi theo. Ngày nay, thường dùng bộ điều hòa hai thông
số do khả năng làm việc thích hợp hơn bộ điều hòa tĩnh.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 35
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Hình 1.21 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh hai thông số
Hình trên thể hiện đặc tính của bộ điều hòa lực phanh. Đường nét đứt
thể hiện mối quan hệ giữa áp suất p trong xilanh bánh xe trước và sau khi
không có bộ điều hòa. Đường cong liền thể hiện mối quan hệ giữa áp suất
trong xilanh bánh xe trước và sau ở điều kiện lý tưởng. Đường liền gãy khúc
thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xilanh bánh xe trước và sau khi có
bộ điều hòa lực phanh. Đường này đã bám sát đường lý tưởng nên đã cải
thiện được chất lượng phanh.
1.10.2. Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS
Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản
chuyển động quay của các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào
điều kiện bám giữa bánh xe và nền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe trên nền.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 36
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Hình 1.22 Bộ chống hãm cứng bánh xe
Khi phanh xe đang chuyển động, nếu bánh xe bị bó cứng hoàn toàn,
độ trượt giữa bánh xe với mặt đường là 100%, lực dọc F giới hạn, lực ngang
Y giới hạn giữa bánh xe với mặt đường giảm xuống rất thấp. Điều đó dẫn
đến giảm hiệu quả phanh và giảm khả năng ổn định của ô tô. Như vậy sự lăn
của bánh xe khi phanh cần thiết được xem xét với mối quan hệ tối ưu giữa
lực phanh, lực dọc với độ trượt bánh xe. Qua đồ thị nhận rõ: khi độ trượt
nằm trong khoảng từ 15 ÷ 30%, lực dọc F và lực ngang Y đều có thể đạt lớn.
Khi độ trượt lớn hơn 50%, lực dọc và lực ngang bắt đầu suy giảm và có thể giảm mạnh.
Để hoàn thiện chất lượng phanh, trên ô tô bố trí các hệ thống điện tử
điều khiển sự quay của các bánh xe độc lập hoặc chung một số bánh xe sao
cho trong quá trình phanh, mômen phanh được điều khiển đảm bảo độ trượt
nằm trong giới hạn 15 ÷ 30%. Quá trình điều khiển mômen phanh được thực hiện theo :
Vận tốc chuyển động của ô tô Gia tốc góc quay bánh xe
Độ trượt giới hạn yêu cầu
ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một bộ tự động điều chỉnh áp
suất dầu phanh đưa vào các xilanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn
của bánh xe, nhằm nâng cao hiệu quả điều khiển phanh. Mô tả cấu trúc các
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 37
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
cụm bố trí trên xe và sơ đồ hệ thống phanh ABS thủy lực cơ bản được trình bày ở hình dưới đây.
Hình 1.23 Thành phần cơ bản của bộ ABS
Ngoài các cụm của hệ thống phanh thủy lực thông thường, hệ thống
phanh có ABS còn thêm: các cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển trung
tâm ECU-ABS, các van điều chỉnh áp suất bố trí trước xilanh bánh xe.
Chức năng của các bộ phận chính như sau:
+ Cảm biến tốc độ bánh xe nhằm xác định tốc độ góc của bánh xe và
chuyển thành tín hiệu điện gửi đến bộ ECU-ABS.
+ Bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS theo dõi sự thay đổi tốc độ góc
quay bánh xe khi phanh, xác định tốc độ góc ô tô, gia tốc góc của bánh xe,
cấp tín hiệu điều khiển tới các van điều chỉnh áp suất trong block thủy lực.
+ Cụm van điều chỉnh (block thủy lực) hoạt động theo tín hiệu điều
khiển từ ECU, điều chỉnh áp suất dầu để đảm bảo độ trượt tối ưu 15 ÷ 30%.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 38
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ CHƯƠNG II
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
2.1 Thông số xe tham khảo Thông số xe Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Trọng lượng của ô tô khi đầy tải G 23544 N
Trọng lượng phân ra cầu trước G1 11690 N
Trọng lượng phân ra cầu sau G2 11810 N Chiều dài xe Ld 4.555 m Chiều rộng xe Lr 1.745 m Chiều dài cơ sở L 2.85 m Chiều cao trọng tâm xe hg 0.8 m Lốp xe 235/65 R16
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 39
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế
2.2.1. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh
Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa.
Phanh guốc chủ yếu sử dụng trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở
khách và một số loại ôtô con. Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên xe con
và trong đó chủ yếu là ở cơ cấu phanh trước, và ngày nay phần lớn các xe
con là sử dụng cho cả 2 cầu.
Ta chọn loại cơ cấu phanh đĩa cho cả cầu trước và cầu sau, vì cơ cấu
phanh đĩa có những ưu và nhược điểm sau: Ưu điểm:
+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát
thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao.
+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn.
+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 40
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
+ Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh.
Nhược điểm của phanh đĩa:
+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào
chỗ bùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh, dẫn đến là làm giảm hiệu quả phanh. + Mòn nhanh.
+ Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn.
Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được chia thành: loại có giá đỡ xilanh
cố định và loại có giá đỡ xilanh di động. Cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ xilanh
di động có kết cấu gọn, thuận lợi với việc bố trí hệ thống treo hiện đại nên
được sử dụng nhiều ở ô tô con ngày nay. Ta sẽ chọn loại có giá đỡ xilanh di
động cho cả hai cầu trên ô tô thiết kế.
2.2.2. Lựa chọn phương án dẫn động phanh
Hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực có những ưu nhược điểm sau: Ưu điểm:
+ Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các
bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu.
+ Phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao.
+ Hiệu suất cao, kết cấu đơn giản.
Nhược điểm của hệ thống này là tỉ số truyền của dẫn động không lớn,
nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Vì vậy hệ thống dẫn
động phanh thủy lực thường dùng trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Trong hệ
thống dẫn động phanh thủy lực mạch dẫn động chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.
Từ các ưu nhược điểm trên ta chọn loại dẫn động thủy lực hai dòng có
trợ lực trên xe thiết kế.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 41
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.3. Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh
Lực phanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu
trượt lết, trong quá trình trượt mômen phanh không tăng được nữa mà có xu
hướng giảm. Vì vậy, người ta thường tính mômen phanh cần thiết tại các bánh
xe sao cho tận dụng được tối đa khả năng bám của bánh xe.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh
tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh tại mỗi bánh xe: ở cầu trước là:  J .h G max  g M   b  .r PT 2L  g  bx   ở cầu sau là:  J .h G max  g M  a  .r PS 2L  g  bx   Trong đó :
G - Trọng lượng của ôtô khi đầy tải G = 23544 (N)
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 42
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
G1 – Trọng lượng phân ra cầu trước G1 = 11698 (N)
G2- Trọng lượng phân ra cầu sau G2 = 11846 (N)
L - Chiều dài cơ sở của ôtô L = 2,85(m)
Từ G, G1, G2, L ta tính được a, b
a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước a =1,434 (m)
b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau b =1,416 (m)
hg - Chiều cao trọng tâm xe hg =0,8 (m)
Jmax - Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh, chọn theo điều kiện giới hạn bám của đường J 2
max = φ.g = 0,8.9,81 = 8(m/s )
g - Gia tốc trọng trường g = 9,81(m/s2)
φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường chọn φ = 0,8
rbx - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe. Lốp xe có ký hiệu
265/65 R17 nên bán kính bánh xe được tính theo công thức: d d 17.25,4 1 1 r   H   .0, B 65   265.0,65 388  ,15( ) mm bx 2 2 2
Trong đó : B- Bề rộng của lốp B= 265 (mm)
d1- Đường kính vành bánh xe d1 = 17 (inch)
Vậy mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trước là: 23544  8.0,8  M  1,416  0,8.0,38815 2  652,95(Nm) PT 2.2,85  9,81   
Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu sau là: 23544 8.0,8 M  1,434  0,8.0,38815 1  002,49(Nm ) PS 2.2,85 9,81   
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 43
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.4. Tính toán cơ cấu phanh đĩa
Mômen phanh sinh ra trên m t c ộ cấấu phanh đĩa đ ơ ượ c xác đị nh như sau M 2. . . P R p tb Trong đó:
P - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh.
 - Hệ số ma sát.  =0,3.
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán phanh đĩa R  R 1 2 R  R tb 2
tb- Bán kính trung bình tấm ma sát.
R1, R2 là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát :
R1 = 105 (mm); R2 = 165(mm) M p P 2..R Do đó: tb
Lực ép lên 1 má phanh của cơ cấu phanh cầu trước: 2652,95 P  32752  , 47(N) t 2.0,3.0,135 P1 P1
Lực ép lên 1 má phanh của cơ cấu phanh cầu sau: 1002,49 Rtb P  12376  , 42(N ) s 2.0,3.0,135 2  d P n  . .p 4 0 Mặt khác:
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 44
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
n - Số lượng ống xylanh bánh xe, chọn n n
= 2 cho cầu trước và = 1 cho cầu sau.
p0 - Áp suất chất lỏng trong hệ thống. p0 = 58(MPa) Chọn p0 = 7 (MPa)
d - Đường kính xi lanh bánh xe của cơ cấu phanh. 4P
d  .p .n 0 Nên: Đ ng kính xylanh bánh xe c ườ a c ủ cấấu phanh c ơ ấầu trướ c: 4.32752,47 d 
0,055(m)55(mm) t 6 3,14.7.10 .2 Đ ng kính xylanh bánh xe c ườ a c ủ cấấu phanh c ơ ấầu sau: 4.12376,42 d 
0,048(m) 48(mm) s 6 3,14.7.10
2.5 Xác định kích thước má phanh Kích th c ướ má phanh đ c ch ượ n trên c ọ s
ơ ở đả m bả o công ma sát riêng, áp suấất trên má phanh, t sôấ gi ỷ a tr ữ ng ọ l ng toàn b ượ c
ộ ủ a ô tô và tổ ng diệ n tch của các má phanh, chêấ độ làm vi c c ệ a c ủ cấấu phanh. ơ
Do góc ôm tấm ma sát là 600 nên diện tích của 1 má phanh là:
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 45
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 1 2 2 1
A   R  R   2 2   2 ( ) .3,14. 165 105 8478(mm ) 6 2 1 6
Tổng diện tích các má phanh là: F = 8A = 67824 (mm2) Hình 2.2 Má phanh a) Công ma sát riêng
Nêấu phanh ô tô đang chuy n đ ể ng v ộ i v ớ n tôấc V0 ậ
cho tới khi dừng hẳ n (V = 0) thì toàn bộ độ ng năng c a ô tô có th ủ đ ể c coi là đã chuy ượ n
ể thành công ma sát L tại các cơ cấấu phanh: 2 G.V0 L  2g Và công ma sát riêng là: 2 . G V0 l  2 .gF
với G là trọng lượ ng ô tô khi đấầy tả i G = 23544 N; và V0 =60 km/h =16,67 m/s Nêấu phanh ô tô t v ừ n
ậ tôấc V0 = 60 km/h cho tớ i khi dừ ng hẳ n thì l = 400 ÷ 1000 J/cm2
Ta có công ma sát riêng là: 2 23544.16,67 2 2 l  4
 916647,205( J / m ) 4
 91,66( J / cm ) 2.9,81.0,067824
Vậy công ma sát riêng năầm trong giới hạ n cho phép
b) Áp suấất lên bêầ mặt má phanh
Áp suấất lên bêầ m t 1 má phanh c ặ a c ủ cấấu phanh cấầu tr ơ ướ c là: P 32752,47 t q   3  ,86( ) MPa t A 8478
Áp suấất lên bêầ m t 1 má phanh c ặ a c ủ cấấu phanh cấầu s ơ au là: Ps 12376,42 q   1  ,46(MPa) s A 8478
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 46
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.6 Tính toán dẫn động phanh
Sơ đồ dẫn động thủy lực Hình 3.1 S đôầ nguyên ơ lý h thôấng dấẫn đ ệ ộng phanh thủy lự c Nhiệ m vụ c
ủ a quá trình tnh toán dấẫn độ ng phanh thủ y lự c bao gôầm việ c xác đị nh các thông sôấ c b ơ n c ả a nó: đ ủ ng
ườ kính xylanh công tác, đường kính xylanh chính, tỷ sôấ truyêần dấẫn
động, lự c và hành trình bàn đạ p.
2.6.1 Đường kính xylanh công tác bánh xe
Đường kính xylanh công tác bánh xe đã đượ c xác đị nh ở trên vớ i dt = 55 mm ; ds = 48 mm
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 47
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.6.2. Đường kính xylanh chính 2 l  D Q . .  .p
Xét điều kiện cân bằng tại xilanh chính: bd l ' 4 i
Trong đó: Qbd: lực tác động từ bàn đạp. Chọn Qbd = 700 N
: hiệu suất truyền động thủy lực. Chọn = 0,92
l,l’: cánh tay đòn dẫn động bàn đạp. Theo xe tham khảo ta có l 300  l ' 52
D: đường kính xilanh chính 4.Q l bd D  . . 26(  mm) .p l ' Do đó: i
2.6.3. Xác định hành trình bàn đạp phanh 2 2
x .d  x .d l (    4. t t s s S .). bd 2 l ' D
Với – khe hở giữa ty đẩy và pit tông, δ = 1,5 ÷ 2 mm; chọn δ δ = 1,5 mm
x1, x2 – hành trình dịch chuyển của pit tông tại các xylanh bánh xe trước và bánh xe sau
λ – hệ số mức tăng hành trình pit tông do thực tế chất lỏng bị nén và
các đường ống bị giãn nở dưới áp suất, λ = 1,05 ÷ 1,1; chọn λ = 1,05 2 2 55 48 300 S (  1,5  4. .0,5.1,05). 104  ,16(mm) bd 2 52 26
Sbd = 104,16 mm < [Sbd] = 150 mm => thỏa mãn
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 48
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.6.4. Xác định hành trình pit tông xylanh lực
Hành trình của piston trong xilanh chính phải bằng hoặc lớn hơn yêu cầu
đảm bảo thể tích dầu đi vào các xilanh làm việc ở các cơ cấu phanh.
Gọi S1, S2 là hành trình dịch chuyển của piston thứ cấp và sơ cấp thì S = S1 + S2
Với S2 là hành trình dịch chuyển của piston sơ cấp khi ta coi nó có tác dụng
độc lập ( không liên hệ với piston thứ cấp ). Tính S1, S2: 2 2 2  .  . d d D . 2  . . t .  2  . . t S x S x . 1 4 t 4 1 t 2 D 2 2 2  . . d d D . 2  . . s .  2  . . s S x S x . 2 4 s 4 1 s 2 D Trong đó :
dt , ds: đường kính xilanh bánh xe trước và sau.
dt = 55 mm ; ds = 48 mm
D: Đườnh kính xilanh chính , D = 26 mm
xt, xs: Hành trình dịch chuyển của piston bánh xe trước và sau.
xt = 0,5mm ; xs = 0,5mm 2 55 S 2  .0,5. .1,05 4  ,7(m ) m  1 2 26 2 48 S 2  .0,5. .1,05 3  ,58(mm)  2 2 26 Như vậy :
Piston sơ cấp dịch chuyển một đoạn S2 = 3,58 mm
Piston thứ cấp dịch chuyển một đoạn S1 = 4,7 mm
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 49
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.6.5. Tính bền đường ống dẫn động phanh
Khi tính có thể coi đường ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu
và có chiều dài khá lớn.
ứng suất được tính như sau: p R    t s Với:
- áp suất bên trong đường ống ( p = 7 M p Pa).
R - Bán kính bên trong đường ống dẫn, R = 3 (mm)
s - Chiều dầy của ống dẫn, s = 0,5 (mm) 7.3   42(  ) MPa t 0,5
Cắt ống bằng mặt phẳng vuông góc với trục của ống thì ứng suất pháp
n tác dụng lên thành vỏ ống phải cân bằng với áp suất của chất lỏng tác
dụng lên diện tích mặt cắt ngang của ống. 2
 2rRs  p R 0  n p R t     21(MPa) n 2s 2 2 2 2 2      21 42 4  6,96(MPa) Vậy ta có:  n t  
Đường ống làm bằng hợp kim đồng có = 260 (MPa).    So sánh thấy 
 đường ống dẫn động đủ bền.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 50
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
2.7. Tính toán bộ trợ lực phanh
2.7.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc của trợ lực chân không
Hình 3.2 Sơ đồ bộ trợ lực chân không .
1. Piston xilanh chính, 2. Vòi chân không, 3. Màng chân không, 4. Van
chân không, 5. Van khí, 6. Van điều khiển, 7. Lọc khí, 8. Thanh đẩy, 9. Bàn đạp Đặc điểm:
Sử dụng ngay độ chân không ở đường ống nạp của động cơ, đưa độ
chân không này vào khoang A của bộ cường hóa, còn khoang B khi phanh
được thông với khí trời.
Nguyên lý làm việc:
Khi không phanh cần đẩy 8 dịch chuyển sang phải kéo van khí 5 và
van điều khiển 6 sang phải, van khí tì sát van điều khiển đóng đường thông
với khí trời, lúc này buồng A thông với buồng B qua hai cửa E và F và thông
với đường ống nạp. Không có sự chênh lệch áp suất ở 2 buồng A, B, bầu
cường hoá không làm việc.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 51
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Khi phanh dưới tác dụng của lực bàn đạp, cần đẩy 8 dịch chuyển sang
trái đẩy các van khí 5 và van điều khiển 6 sang trái. Van điều khiển tì sát van
chân không thì dừng lại còn van khí tiếp tục di chuyển tách rời van khí. Lúc
đó đường thông giữa cửa E và F được đóng lại và mở đường khí trời thông
với lỗ F, khi đó áp suất của buồng B bằng áp suất khí trời, còn áp suất buồng
A bằng áp suất đường ống nạp (0,05 MPa). Do đó giữa buồng A và buồng B
có sự chênh áp suất (0,05 MPa). Do sự chênh lệch áp suất này mà màng
cường hoá dịch chuyển sang trái tác dụng lên pittông 1 một lực cùng chiều
với lực bàn đạp của người lái và ép dầu tới các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh.
Nếu giữ chân phanh thì cần đẩy 8 và van khí 5 sẽ dừng lại còn piston
1 tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp. Van điều khiển 6 vẫn tiếp xúc với
van chân không 4 nhờ lò xo nhưng di chuyển cùng piston 1, đường thông
giữa lỗ E, F vẫn bị bịt kín. Do van điều khiển 6 tiếp xúc với van khí 5 nên
không khí bị ngăn không cho vào buồng B. Vì thế piston 1 không dịch
chuyển nữa và giữ nguyên lực phanh hiện tại.
Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo 9 kéo đòn bàn đạp phanh về vị trí ban
đầu, lúc đó van 5 bên phải được mở ra thông giữa buồng A và buồng B qua
cửa E và F, khi đó hệ thống phanh ở trạng thái không làm việc.
2.7.2. Hệ số cường hóa
Từ công thức xác định lực trên bàn đạp : 2 4.Q .D l' 1 l bd Q  .p . .  p  . . i 2 l ' bd 4 i l   .D Trong đó:
Qbđ - Lực do người lái sinh ra tại bàn đạp. Chọn Qbđ = 300 (N)
D - Đường kính xilanh chính. D = 26 (mm)
pi - Áp suất dầu sinh ra trong hệ thống. pi = 7 (MPa)
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 52
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
l, l’ – Kích thước các đòn của bàn đạp phanh.
 - Hiệu suất dẫn động.  = 0,92
Khi có bộ trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái 300 (N), kết
hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra trên hệ thống phanh tạo ra áp suất cực đại
ứng với trường hợp phanh gấp vào 7 (MPa).
Do đó áp suất dầu do người lái sinh ra là: 4.300 300 p  . .0,92 3  (MPa) i 2 52 3,14.26
Áp suất do bộ trợ lực sinh ra là:
p p  p 7   3 4  (MPa) c t i p p
t - áp suất tổng cực đại cần thiết sinh ra khi phanh ngặt, t =7 (MPa) Hệ số trợ lực: p 7 t K   1  ,75 c p 4 c
Chọn điểm bắt đầu làm việc của bộ trợ lực : Qbđ = 50 (N) thì bộ trợ lực bắt đầu làm việc.
Ta xây dựng được đường đặc tính của bộ trợ lực như sau:
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 53
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Hình 3.3 Đường đặc tính của bộ cường hóa
2.7.3. Xác định kích thước màng cường hóa
Để tạo được lực tác dụng lên thanh đẩy piston thuỷ lực phải có độ
chênh áp giữa buồng A và buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston 1 .
Xét sự cân bằng của màng 4 ta có phương trình sau :
Q F p  p
 P F   P c 4  B A  . lx 4 p lx Trong đó :
p - độ chênh áp phía trước và phía sau màng 3, lấy bằng
0,05MPa ứng với tốc độ làm việc không tải của động cơ khi phanh .
F4 - diện tích hữu ích của màng 3 .
Plx - lực lò xo ép màng 3 .
Qc - lực tác dụng lên piston thuỷ lực được tính theo công thức : p .F c 11 Q  . c 
với F11- diện tích của piston xylanh chính
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 54
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 2 2 .D .26 2 F   5  30,66(mm ) 11 4 4
pc - áp suất do trợ lực phanh tạo ra, pc = 4MPa
 - hiệu suất dẫn động thuỷ lực ,  = 0,92 4.530,66 Q   N c 2307,22( )  0,92
Từ phương trình cân bằng màng 3 ta có : Q  P c lx F  4  p
với Plx = 150 N, tham khảo các xe có trợ lực chân không. 2307,22  150 2 F  49144  ,4(mm ) 4 0,05
Vậy ta có đường kính màng 3 là : 4.F 4.49144,4 4 D   240(mm) 3 m  3,14
Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng 240 mm để đảm
bảo áp suất cường hoá cực đại pc.
2.7.4. Tính lò xo màng cường hóa
Lò xo màng cường hóa được tính toán theo chế độ lò xo trụ chịu nén.
* Đường kính dây lò xo k.F .c 1  ,6 lx d [ ] Trong đó :
d - đường kính dây lò xo
Flx - lực lớn nhất tác dụng lên lò xo (tham khảo các xe có dẫn
động phanh dầu), Flx = 150 N
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 55
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ D c 
c - hệ số đường kính, d
D - đường kính vòng lò xo.
d - đường kính dây lò xo Chọn c = 15
k - hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức: 4c  1 0,615 4.15  1 0,615 k     1  ,01 4c  4 c 4.15  4 15
[] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65, [] = 330 MPa. 1,01.150.15 d 1  ,6 4  ,2mm 330
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo :
Dtb = c.d = 15.4,2 = 63 mm.
* Số vòng làm việc của lò xo . x . G d n  3 8.c .( F  F ) max min
Trong đó : x - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng từ giá
trị lực nhỏ nhất Fmin , đến giá trị lớn nhất Fmax, x được chọn dựa vào hành
trình của piston xilanh chính.
Ta có tổng hành trình của 2 piston xilanh chính là S = 8,28 mm, với
S1, S2 là hành trình của piston sơ cấp và piston thứ cấp. Có thể chọn x bằng
hoặc lớn hơn tổng số hành trình trên. Lấy x = 15 mm
G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c - đường kính dây lò xo và hệ số đường kính.
c = 15, d = 4,2 mm
Fmax, Fmin ( tham khảo các xe có dẫn động phanh dầu)
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 56
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Fmax = 150 N; Fmin = 80 N. 4 15.8.10 .4,2 n  2  ,67(vòng) 3 8.15 .(150  80)
* Độ biến dạng cực đại của lò xo 3 8.D . . n F tb max   max 4 . G d
Trong đó : Dtb - đường kính trung bình của vòng lò xo, Dtb = 63 mm.
-số vòng làm việc của lò xo, n =3 vòng. n
Fmax - lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 150N.
G - môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa. - đường kính dây d , = 4,2 mm. d 3 8.63 .3.150   36,  16(mm) max 4 4 8.10 .(4,2) 
* Ứng suất của lò xo
Trên thực tế chiều dài nén của lò xo bằng với tổng hành trình của 2
piston thứ cấp và sơ cấp. Khi đó lực tác dụng lên lò xo Plx được tính từ tổng
hành trình của piston như sau : S 3 8.c .n S  . P  F . G d lx min  S. . G d P   F lx 3 min  8.c .n Trong đó :
- tổng hành trình dịch chuyển của các piston, S S = 8,28 mm.
G - mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa.
c - tỉ số đường kính, c = 15.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 57
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ - số vòng lò xo, n n = 3 vòng.
Fmin - lực lắp lò xo, Fmin = 80 N. 4 8,28.8.10 .4,2 P   80 1  14,35(N ) lx 3  8.(15) .3
Từ đó ta kiểm tra được ứng suât xoắn sinh ra ở thớ biên lò xo là: 8.k.P .D lx   [  ] 3  .d 8.1,01.114,35.63   2  50,21MPa 3  3,14.(4,2)
Lò xo làm bằng thép 65 có [] = 330 MPa, so sánh thấy  < []. Vậy
điều kiện bền xoắn được đảm bảo.
* Số vòng toàn bộ của lò xo n n   2 3   2 5  0 (vòng)
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau H      s  n
0, 5 d  5 0, 5 .4,2 18,9(mm) 0
* Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải 1,2.max t d  n Trong đó :
- đường kính dây lò xo, d = 4,2 mm. d
- số vòng làm việc của lò xo, n n = 3 vòng.
max - độ biến dạng cực đại, max = 36,16 mm. 1,2.36,16 t 4  ,2  1  8,66(mm) 3
* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 58
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ H H 
 n t  d  1
 8,9  318,66  4,2 6  2,28(mm) 0 s
2.7.5. Tính lò xo van khí
* Đường kính dây lò xo k.F .c 1  ,6 lx d [ ] Trong đó :
d - đường kính dây lò xo
Flx - lực lớn nhất tác dụng lên lò xo, Flx = 20 N D c 
c - hệ số đường kính, d
D - đường kính vòng lò xo.
d - đường kính dây lò xo Chọn c = 15
k - hệ số tập trung ứng suất, được tính theo công thức: 4c  1 0,615 4.15  1 0,615 k     1  ,01 4c  4 c 4.15  4 15
[] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm bằng thép 65, [] = 330 MPa. 1,01.20.15 d 1  ,6 1  ,53mm 330
Từ đó tính được đường kính trung bình của lò xo :
Dtb = c.d = 15.1,53 = 22,95 mm.
* Số vòng làm việc của lò xo . x . G d n  3 8.c .( F  F ) max min
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 59
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Trong đó : x - chuyển vị làm việc của lò xo khi ngoại lực tăng từ giá
trị lực nhỏ nhất Fmin , đến giá trị lớn nhất Fmax, x được chọn dựa vào hành
trình của van khí, x = 3 mm
G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa.
d, c - đường kính dây lò xo và hệ số đường kính.
c = 15, d = 1,53 mm
Fmax = 20 N; Fmin = 15 N. 4 3.8.10 .1,53 n  2  ,72( òng) v 3 8.15 .(20  15)
* Độ biến dạng cực đại của lò xo 3 8.D . . n F tb max   max 4 . G d
Trong đó : Dtb - đường kính trung bình của vòng lò xo, Dtb = 22,95 mm.
-số vòng làm việc của lò xo, n =3 vòng. n
Fmax - lực tác dụng cực đại lên lò xo, Fmax = 20 N.
G - môđun đàn hồi, G = 8.104 MPa. - đường kính dây d , = 1,53 mm. d 3 8.22,95 .3.20   1  3,24(m ) m max 4 4 8.10 .(1,53) 
* Số vòng toàn bộ của lò xo n n   2 3   2 5  0 (vòng)
* Chiều cao lò xo khi các vòng xít nhau H      s  n
0, 5 d  5 0, 5 .1,53 6,89(mm) 0
* Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 60
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 1,2.max t d  n Trong đó :
- đường kính dây lò xo, d = 1,53 mm. d
- số vòng làm việc của lò xo, n n = 3 vòng.
max - độ biến dạng cực đại, max = 13,24 mm. 1,2.13,24 t 1  ,53  6  ,83( m ) m 3
* Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải
H H  n  t  d  6
 ,89  3 6,83  1,53 2  2,79(m ) m 0 s CHƯƠNG III
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU HÒA LỰC PHANH
Bộ điều hòa lực phanh lắp trên xe ô tô dùng để tự động điều chỉnh áp
lực phanh ở các bánh xe sau theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau.
Nhờ vậy sẽ tăng được hiệu quả phanh và đảm bảo được sự chuyển động của ô tô khi phanh.
3.1. Yêu cầu phân bố lực phanh tối ưu ở các bánh xe
Bộ điều chỉnh lực phanh có nhiệm vụ tự điều chỉnh áp lực phanh ở
các bánh xe cho thích hợp để nâng cao hiệu quả phanh. Bộ điều hòa lực
phanh hai thông số làm việc dựa trên cơ sở của sự thay đổi áp suất sau
xylanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe cầu sau. Bộ điều hòa lực
phanh sẽ tiếp nhận các tín hiệu trên để điều khiển áp suất đến các bánh xe ở
cầu sau sao cho phù hợp với trọng lượng bám ở các bánh xe.
Để có hiệu quả phanh cao nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe
trước Pp1 và bánh xe sau Pp2 phải tuân theo: P b  h 1 p g  P a   h p2 g (1)
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 61
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Nếu coi bán kính bánh xe trước rb1 và bánh xe sau rb2 bằng nhau trong quá
trình phanh, ta có thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở bánh xe trước Mp1
và bánh xe sau Mp2 như sau: M P .r P p2 p2 b2 p2   M P .r P 1 p 1 p 1 b 1 p (2) M a  h p2 g  M b   h Từ (1) và (2) ta có: p1 g (3)
Trong đó: Mp1 mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe trước
Mp2 mômen phanh cần sinh ra ở bánh xe sau
Như vậy muốn đảm bảo được hiệu quả phanh tốt nhất thì mômen
phanh sinh ra ở các bánh xe trước Mp1 và mômen phanh sinh ra ở bánh xe
sau Mp2 phải tuân theo: M a  h p 2 g  M b h 1 p g (4)
Mômen sinh ra ở các bánh xe trước Mp1 và ở các bánh xe sau Mp2 có
thể xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau: Gr  b M   z r  (b   h ) 1 p 1 b L g Gr  b M   z r  ( a  h ) p2 2 b L g (5)
Đối với xe đã chất tải nhất định, ta có a, b, hg cố định cho các giá trị 
khác nhau vào biểu thức (4) và (5) ta sẽ được các giá trị Mp1 và Mp2. Từ đó có
thể vẽ được đồ thị Mp1 = f1() và Mp2 = f2().
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 62
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ Mp Mp1 Mp2 
Hình 3.1 Đồ thị chỉ quan hệ giữa mômen phanh Mp1 và Mp2 với hệ số bám Mp2 1 2 0 Mp1
Hình 3.2 Đường đặc tính lý tưởng của ôtô
Mômen phanh ở các bánh xe tỷ lệ thuận với áp suất sinh ra trong dẫn động phanh Mp1 = k1.P1dđ Mp2 = k2.P2dđ
Trong đó: P1dđ , P2dđ là áp suất dẫn động phanh của cơ cấu phanh
trước và cơ cấu phanh sau
k1, k2 hệ số tỷ lệ tương ứng vói phanh trước và phanh sau.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 63
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Như vậy để đảm bảo phanh lý tưởng thì áp suất dẫn động ra cơ cấu
phanh trước P1dđ và áp suất dẫn động ra cơ cấu phanh sau P2dđ phải thoả mãn điều kiện P k M 2dd 1 p2  P k M 1dd 2 1 p P2 1 2 0 P1
Hình 3.3 Đồ thị quan hệ giữa áp suất P2dđ và P1dđ trong điều kiện phanh lý
tưởng. Đồ thị này còn gọi là đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hoà lực phanh.
1Đầy tải, 2 không tải
Muốn bảo đảm đường đặc tính lý tưởng nói trên thì bộ điều hoà lực
phanh phải có kết cấu rất phức tạp. Các bộ điều hoà lực phanh trong thực tế
chỉ bảo đảm được đường đặc tính gần đúng với đặc tính lý tưởng.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 64
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ P2 B 1 A 1` D 2 2` C 0 P`®/c P®/c P1
Hình 3.4 Đường đặc tính có dạng gấp khúc
OAB: đầy tải; OCD: không tải
Tóm lại, bộ điều hoà lực phanh đảm bảo cho áp suất dẫn động ra
phanh sau và phanh trước theo quan hệ gần sát với đường đặc tính lý tưởng,
làm cho cơ cấu phanh không bị bó cứng, do đó tăng được hiệu quả phanh.
3.2. Cơ sở điều chỉnh áp lực phanh
3.2.1. Vấn đề sử dụng trọng lượng bám
Đa số các loại phanh dầu dùng trên các ôtô hiện nay có áp suất dầu
phân bố về các bánh xe trước và bánh xe sau như nhau, hoặc sự phân bố chia
theo một tỷ lệ tuỳ theo trọng lượng ở các bánh xe thay đổi.
Sự phân bố lực phanh được đánh giá bằng hệ số: Pp1   Pp
Trong đó: Pp1 lực phanh ở các bánh trước
Pp lực phanh của toàn xe
Đối với mỗi hệ số  = const sẽ được chọn ứng với mỗi loại hệ số bám
oH ( theo cường độ phanh ) mà tại đó khi phanh sẽ đạt hiệu quả tốt nhất.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 65
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ  (L  b)   oH hg
Trong đó : L chiều dài cơ sở của ôtô
b khoảng cách từ trọng tâm của xe đến bánh xe sau
hg chiều cao trọng tâm xe
Các trị số L, b, hg ở mỗi loại xe ta đã biết và là giá trị cố định khi ta
tính toán oH. Đối với mỗi loại xe giá trị  chọn trước ta chỉ tính được một hệ
số bám tốt nhất ở một loại đường nhất định.
3.2.2. Đồ thị quan hệ áp suất P1, P2
Đối với các loại phanh trên ôtô có áp suất phân bố về các bánh xe
trước và bánh xe sau như nhau, trên trục hoành thể hiện áp suất bánh xe
trước là p1, trên trục tung thể hiện áp suất bánh xe sau là p2, thì quan hệ của
nó là đường nghiêng 450, gọi là đường đặc tính thực tế (khi chưa đặt bộ điều hoà lực phanh).
Trên thực tế khi phanh do có lực quán tính Pj tác dụng cho nên trọng
lượng được dồn về cầu trước và giảm tải cho cầu sau.
Mômen phanh sinh ra ở các bánh xe của cầu trước và cầu sau lại tỷ lệ
thuận với trọng lượng cho nên trên thực tế sử dụng thì cần tăng mômen
phanh cho cầu trước và giảm mômen phanh cho cầu sau. Bộ điều chỉnh lực
phanh sẽ giải quyết vấn đề này.
Khi xây dựng đường đặc tính lý tưởng, ta xây dựng ở hai trường hợp
khi xe không chở tải với trọng lượng là G0, và khi xe chở đầy tải với trọng lượng là Gđ.
Với các cường độ phanh khác nhau, thông qua hệ số bám của bánh xe
với mặt đường với các hệ số  khác nhau, thể hiện thông qua áp suất phanh
ở bánh xe trước là p1 và các bánh xe sau là p2. Ta có được hai đường cong là
G0 và Gđ là các đường đặc tính lý tưởng khi phanh.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 66
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Trên đồ thị ta thấy giữa đường áp suất thực tế và đường áp suất lý
tưởng khi phanh khá xa nhau. Để thấy rõ, tại điểm A trên đường cong G0
gióng xuống trục hoành ta có P10H và gióng sang trục tung ta có P20H và từ A
gióng sang đường đặc tính thực tế ta có P1 và P2.
®Æc tÝnh khi ch a l¾p bé ®iÒu hoµ P2 G® P2 P2OH A G0 ®Æc tÝnh lý t ëng 0 P1 P 1OH P1
Hình 3.5 Đồ thị quan hệ p1, p2
P10H và P20H là hai áp suất tối ưu cần thiết phân ra các bánh xe cầu
trước và các bánh xe cầu sau.
Nếu theo đường đặc tính thực tế thì P2  P20H, còn tại P20H cắt đường
đặc tính thực tế thì lại có P1  P10H ( áp suất sinh ra ở các bánh xe nằm cao
hơn đường cong lý tưởng thì các bánh xe dễ bị bó và sinh ra trượt). Các bánh
xe có thể bị trượt nếu áp suất phanh sinh ra lớn hơn áp suất phanh tối ưu ( Pi
 P0H ) hoặc khi phanh các bánh xe vẫn còn lăn nếu áp suất phanh sinh ra
nhỏ hơn áp suất phanh tối ưu ( P0H  Pi ).
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 67
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Sự khác biệt trên đây còn thể hiện rõ rệt hơn khi xe chở đầy tải. Qua p1 p
đồ thị ta thấy mỗi điểm trên đường cong tối ưu đều ứng với một tỷ số 2
khác nhau và mỗi đường cong tối ưu lại ứng với một tải trọng G nào đó của p1 p
xe khi chuyên chở và khi đó lại có các tỷ số 2 khác nhau theo từng điểm xem xét.
Lực phanh tối ưu P = .G phụ thuộc vào tải trọng G tác dụng lên
bánh xe và phụ thuộc vào hệ số bám  giữa bánh xe tiếp xúc với mặt đường.
Khi xe chạy trên đường trọng tải chuyên chở tác dụng lên các bánh xe có thể
thay đổi (chạy không chở tải, chở non tải, chở đủ tải, chở quá tải) và khi
phanh trọng lượng lại dồn lên cầu trước và giảm tải cho cầu sau tuỳ theo
cường độ phanh, đường xá cũng rất khác nhau nên hệ số bám  thay đổi
cũng khác nhau tuỳ theo đường nhựa, đường đá, đường đất…
Như vậy lực phanh sinh ra sao cho phải phù hợp với hai thông số trên.
Nếu lớn quá thì bánh xe dễ bị trượt làm hao mòn lốp, tổn hao nhiên liệu làm
ảnh hưởng đến kinh tế. Nếu nhỏ quá thì lực phanh sinh ra không đủ để hãm
phanh làm ảnh hưởng đến an toàn chuyển động vì quãng đường phanh, thời
gian phanh sẽ lớn. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe còn tuỳ thuộc vào áp
suất p1, p2 truyền ra bánh xe trước và bánh xe sau. Vì vậy điều hoà lực phanh
sao cho để có lực phanh tối ưu ở các bánh xe là rất cần thiết.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 68
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
3.3. Bộ điều hòa lực phanh theo tải kiểu pit tông – vi sai
Hình 3.8 Cấu tạo bộ điều hoà kiểu piston- vi sai
Nguyên lý hoạt động:
Khi lò xo cảm biến tải tì vào một đầu của piston. Tuỳ theo mức độ
chở tải mà lực tác dụng lên piston nhiều hay ít.
Khi chưa hoạt động, lò xo đẩy piston lên trên làm piston không tiếp
xúc với phớt nên đường dầu thông từ xilanh chính ra xilanh bánh sau.
Khi áp suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên đầu trên của
piston sẽ cân bằng với lực đẩy lên (lực đẩy của lò xo cảm biến tải, của lò xo,
của áp suất dầu tác dụng lên đầu dưới của piston) nên piston tiếp xúc với
phớt ngăn không cho dầu ra bánh sau do đó p2 được hạn chế. Sau đó, nếu
tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu vào p1 tăng làm cân bằng trên bị phá vỡ khi
đó piston mở ra và p2 lại tăng lên cho đến khi đạt được sự cân bằng mới.
Quá trình van đóng mở được lặp đi lặp lại như vậy, ứng với các áp suất dầu thay đổi.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 69
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ P (KG/cm )2 2 G b ® a ® uêng ®Æ c tÝnh lý tuëng G d 0 c ®uêng ® Æ c tÝnh ® iÒu chØ nh 0 P (KG/cm )2 1
Hình 3.9 Đường đặc tính bộ điều hoà piston – vi sai
3.4. Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh
3.4.1. Các thông số cần xác định
Áp suất trong đường ống phanh ở các bánh xe trước và sau, được xác
định bằng công thức sau : Gr  h 4  b bx g P      P 1 r 2  L L  10H C d td1 1 1   (1) Gr  h  bx 4 a g P       P 2 r 2  L L  20H 2 C  d td 2 2   (2) Trong đó :
 hệ số bám  = 0,1 ÷ 0,8
G : trọng lượng của ô tô khi không tải, G = 18737 (N)
p10H , p20H - áp suất dư trong hệ thống phanh, p10H = p20H = 0,2 (MPa)
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 70
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
rbx : bán kính làm việc của bánh xe rbx = 388,15 (mm)
rtd1 : bán kính trung bình của tấm ma sát bánh xe trước và sau rtd1 = rtd2 = 135 (mm)
d1, d2 : Đường kính xi lanh ở các bánh xe trước và sau; d1 = 55(mm);
d2=48 (mm); hg= 800 (mm); a=1434 (mm); b= 1416 (mm); L = 2850 (mm)
C1 : hệ số chuyển đổi cơ cấu phanh cầu trước: 1,61 1,61.0,3 C   1  ,18 1 0,71  0,71 0,3
: hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống  = 0,3.
C2: hệ số chuyển đổi cơ cấu phanh cầu sau: 1,61 1,61.0,3 C '   0  ,48 1 0,717   0,71 0,3 C ' C 0,48 1  ,18 1 1 C   0  ,83 2 2 2  4 2  4 p 2,88.10 . .
G   5,1.10 .G.  0,2(MPa) 1  4 2  4 p  5,38.10 . .
G  9,66.10 .G. 0,2(MPa) 2
Để xác định áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe ta lập bảng xác
định cho từng trường hợp cụ thể khi xe không tải và đầy tải với từng loại
đường có hệ số bám khác nhau.
Ta lập bảng giá trị áp suất phân bố ra cầu trước và cầu sau khi xe chạy
không tải và đầy tải phụ thuộc vào hệ số bám φ. Áp suất tạo nên trong dẫn
động phanh ở các cơ cấu phanh của xe sẽ có các giá trị khác nhau.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 71
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ φ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 đầy tải 1.47 2.87 4.41 6.09 7.90 9.85 11.93 14.15 P1 không tải 1.21 2.33 3.55 4.89 6.33 7.88 9.53 11.30 đầy tải 2.35 4.24 5.88 7.27 8.41 9.29 9.91 10.29 P2 không tải 1.91 3.42 4.72 5.83 6.73 7.43 7.93 8.23
Từ các kết quả tính được ở bảng trên ta vẽ được đồ thị các đường đặc
tính biểu diễn giữa áp suất cần thiết tác dụng lên các cơ cấu phanh cầu trước
p1 và các cơ cấu phanh cầu sau p2 ở hai trường hợp xe đầy tải và xe không tải
có hệ số bám φ khác nhau. P2 12.00 b 10.00 a b' 8.00 a' 6.00 4.00 2.00 0.00 P1 0.00 5.00 10.00 15.00
Hình 3.10 Đường đặc tính quan hệ áp suất
3.4.2. Chọn đường đặc tính điều chỉnh:
- Vẽ đường đặc tính thực tế khi không có bộ điều hoà lực phanh (đặc
tính không điều chỉnh) bằng cách vẽ một đường thẳng nghiêng với trục hoành một góc 450.
- Qua đồ thị ta có thể xác định được điểm bắt đầu làm việc của bộ
điều hoà lực phanh ở chế độ không tải và đầy tải:
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 72
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
+ Điểm a’: Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ không tải.
+ Điểm : Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở a chế độ đầy tải.
Ta có thể xác định được điểm a, a’ bằng cách lấy giao điểm của
đường đặc tính thực tế và hai đường đặc tính lý tưởng khi xe không tải và đầy tải.
Với mục đích của bộ điều hoà lực phanh là điều chỉnh áp suất dầu dẫn
đến cơ cấu phanh sau khi tải trọng phân bố lên cầu sau thay đổi trong quá
trình phanh. Điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh là điểm mà áp
suất dầu dẫn đến cơ cấu phanh sau trên đường đặc tính lý tưởng bắt đầu
giảm xuống và nhỏ hơn áp suất dẫn đến cơ cấu phanh trước.
Các điểm b, b’ là những điểm với áp suất dầu cực đại p1, p2 ở ống dẫn
dầu đến cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau khi xe không tải và đầy tải. Áp
suất này được lựa chọn trước theo từng loại xe khác nhau ở chế độ không tải và đầy tải.
Như vậy đặc tính của bộ điều hoà lực phanh nằm trong khoảng và ab
a’b’. Ứng với tải trọng khác nhau sẽ có những đường tương tự với những
đường xiên khác nhau xen kẽ giữa hai đường đặc tính điều chỉnh và ứng a, b
với một hệ số Kđ nhất định. (Kđ là hệ số độ dốc của đường quan hệ: p2= f(p1))
Từ đồ thị quan hệ ta có: p1a = p2a p1a’ = p2a’
Trong đó: p1a, p2a - áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu
trước và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi đầy tải.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 73
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
p1a’, p2a’ - áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh
cầu trước và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi không tải.  
3.4.3. Xác định hệ số bám
đạt hiệu quả phanh cao nhất ( TN ):
Từ quan hệ p1a = p2a ta lập được một biểu thức quan hệ áp suất trong
dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau. 
+ Giá trị TN là hệ số bám của xe với mặt đường ở thời điểm bộ
điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc ở chế độ đầy tải tức là điểm a nằm trên đường đặc tính. 2 p 6  ,78. 1  2,01. 0,2 1 2
p  12,67. 22,74. 0,2 2 Do đó: 2 2
6,78.  12,01.  0,2  12,67.  22,74.  0,2 2 19,45.  10,73. 0    0  ,55 TN , 
+ Tương tự ta xác định được TN ở chế độ không tải: 2 p
5, 4.  9,56.  0, 2 01 2 p
 10,08. 18,1. 0,2 02 Do đó: 2 2
5,40.  9,56.  0,2 10,08.  18,1.  0,2 2 15,48.  8,54. 0 
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 74
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ '   0  ,55 TN '  
Vậy tại các giá trị TN và TN thay vào các phương trình p1, p2 và p01, p02 ta có: 
Tại TN : p1 = p2 = 8,86 (MPa) ' 
Tại TN : p01= p02 = 7,09 (MPa)
Như vậy, ở chế độ không tải và đầy tải, khi xe chạy trên đường có hệ số bám
φ = 0,55 thì phanh đạt hiệu quả cao nhất.
3.4.4. Xác định hệ số Kđ
Kđ: là hệ số góc của đường quan hệ p2 = f(p1) p  p 10,29  8,86 2max 2a K   0,27 đ p  p 14,15  8,86 1max 1a Kđ = tg ≈ tg150
p1max: áp suất cực đại trong dẫn động phanh ra cầu trước
p2max: áp suất cực đại trong dẫn động phanh ra cầu sau
p1a= p2a= 8,86 (Mpa) điểm bộ điều hòa lực phanh bắt đầu làm việc
3.4.5. Lập phương trình quan hệ áp suất p1 , p2 của đường đặc tính điều chỉnh
Đường đặc tính của bộ điều hoà lực phanh là những đường xiên tạo
với đường biểu diễn áp suất p1 những góc . Do đó có thể lập phương trình cho đường xiên đó. p2 = A.p1+B Trong đó :
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 75
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
A: hệ số góc, A = tg = 0,27
B = Yb – Xb.tg = 10,29 – 14,15.0,27 = 6,47
p2 = 0,27.p1 + 6,47 (Mpa)
Mối quan hệ này biểu thị sự quan hệ áp suất trong dẫn động của cơ
cấu phanh cầu sau. Mối quan hệ này biểu thị bằng đường đặc tính điều chỉnh
của bộ điều hoà lực phanh khi làm việc, như vậy p2 phụ thuộc p1, tức là phụ
thuộc vào cường độ phanh và sự phân bố tải trọng tác dụng lên các cầu xe khi phanh.
3.4.6. Chọn và xác định thông số kết cấu
Gọi D là đường kính của piston vi sai, chọn D = 30 (mm) 1 S A t  g  S Ta có: 2 Trong đó:
A- Hệ số góc hay độ dốc của đường đặc tính điều chỉnh so với đường
biểu diễn của áp suất p1 D tg A 0  ,27 S P2
1 – Diện tích của mặt dưới của piston
S2 – Diện tích của phần đỉnh piston   2 2 . D  d  S  d 1 4 P1   2 2 . D  d '  S  2 4 Q
D - Đường kính piston
d - Đường kính cổ piston Hình 4.11 Sơ đồ tính toán bộ piston vi sai
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 76
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
d’ - Đường kính chiết tỳ (tỳ lên ụ hạn chế), chọn d’ = 5 (mm)
Thay các giá trị S1, S2 vào ta có: d ≈ 16 mm.
Như ta đã nói ở trên bộ điều hoà lực phanh làm việc theo hai thông số:
 Áp suất phanh (qua lực tác dụng lên bàn đạp)
 Tải trọng tác dụng lên cầu sau
Tải trọng tác dụng lên cầu sau là thông số được đánh giá gần đúng
thông qua tín hiệu phản hồi bằng cách thay đổi khoảng cách f giữa vỏ xe và
vỏ cầu. Sự thay đổi này là thông tin tác dụng vào bộ đàn hồi của bộ điều hoà
lực phanh từ đây tín hiệu được truyền tới cụm van thuỷ lực dưới tác dụng của lực đàn hồi.
3.4.7. Xây dựng đường đặc tính hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng và lực phanh.
Để xây dựng đường đặc tính biến dạng của hệ thống treo ta dùng công thức .
G a  g .L P .h 2 j g f   L.C L.C 2 p p2 (1)
trong đó : g2: trọng lượng phần không được treo, g2 = 3,5 5% trọng 
lượng thiết kế của ôtô du lịch  g2 = 940 N. Pj : lực quán tính. G P  j j g (2)
G: trọng lượng của ôtô khi đầy tải
g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 77
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
j: gia tốc chậm dần của ôtô khi phanh
gia tốc chậm dần lớn nhất khi xe sử dụng toàn bộ trọng lượng bám của xe. jmax=.g (3)
: hệ số bám của xe (max=0,8) G
 P   .g   .g p j p g (4)
pp: lực phanh ở các bánh xe
Thay công thức ( 4) vào công thức (1) ta có : .
G a  g .L .G.h 2 g f   L.C L. 2 C p p2 (5)
Trong công thức (5) các giá trị G, a, L, g2, hg, Cp2 đối với xe là cố định nên f = A – B.
Cp2: độ cứng tổng cộng của hệ thống treo sau, theo xe tham khảo ta có Cp2 = 50 N/mm
Dựa vào công thức (5) ta sẽ tính được độ võng f của hệ thống treo cầu
sau khi không tải và khi đầy tải. Khi tính độ võng ta tính cho các điểm a, a’,
b, b’ căn cứ vào hàm P2= f(p1).
Ta đã biết các điểm a, a’, b, b’ ứng với hệ số bám  bao nhiêu thì ta
tính được f ở các điểm a, a’, b, b’. Từ các giá trị này ta xây dựng được đồ thị
quan hệ trên trục hoành là áp suất p1 trục tung là độ võng f
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 78
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ f(mm) 100 A B , 80 A , B 60 40 20 0 422 965 1092 1289 P1(N/cm2)
Hình 3.12 Đồ thị đặc tính biến dạng của hệ thống treo.
fa = A – B.a .
G a  g .L 23544.1434  940.2850 2 A   2  18,13(mm) . L C 2850.50 p2 . G hg 23544.800 B   132  ,18( ) mm L.C 2850.50 p2
fa = 218,13 – 132,18.0,55 = 145,31 (mm)
fb = A – B.b = 218,13 – 132,18.0,8 = 112,39 (mm) f , , , ,
a = A – B .a ,
G .a  g . ,
L 18737.1434  850.2850 0 2 A   1  71,55(mm) L.C 2850.50 2 p
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 79
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ G .h 0 g 18737.800 B '  105,19(mm) LC 2850.50 p2 f ,
a = 171,55 – 105,19.0,55 = 113,7 (mm) f ,
b = 171,55 – 105,19.0,8 = 87,4 (mm)
Xác định các thông số điều chỉnh: Kx = Cx.ix (6)
Kx: thông số kết cấu được xuất phát từ điều kiện cân bằng của piston
bộ điều chỉnh bắt đầu làm việc tại điểm a.
Cx: chuyển vị của lò xo hồi vị khi đóng mở van là không đáng kể
ix: tỷ số truyền của cơ cấu dẫn động bộ điều chỉnh . Q  Q F  F b a K  l 1 x lx2 K  x S  S x f Ta xác định như sau: b a hoặc 1 (7) Trong đó
Qa, Qb: là tải trọng tác dụng lên cầu sau thay đổi khi phanh.
Sa, Sb: là hiệu số biến dạng của hệ thống treo từ điểm a  b
Flx1: lực tác dụng của lò xo hay thanh đàn hồi lên piston tại điểm a ( chở đầy tải) F ’
lx2 : lực tác dụng của lò xo hay thanh đàn hồi lên piston tại điểm a (không chở tải )
f1 : độ dịch chuyển của hệ thống treo tại hai điểm và a a’
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 80
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 2 d F  p l 1 x 4 1a 2 d F  p 2 lx 4 ' 1a (8)
d: đường kính piston, d = 16 mm
p1a: áp suất trong cơ cấu phanh cầu trước tại điểm a p ’
1a : áp suất trong cơ cấu phanh cầu sau tại điểm a’ 2 3,14.16 F  .8,86 4  701,65(N) l 1 x 4 2 3,14.16 F  .7,09 3  762,38(N ) l 2 x 4 4701,65  3762,38 K  1  6(N / mm) x 58,7
3.4.8. Kiểm tra lại đường kính D của piston vi sai:
- Ta đã chọn và tính sơ bộ đường kính D và của piston vi sai theo d công thức gần đúng.
- Tới đây ta tính chính xác đường kính của piston vi sai để thoả mãn điều kiện làm việc.
Theo phương trình cân bằng lực tại điểm : b p . p  F 2b 2 S 1b  2 S  2 S  LX Trong đó:
p1b, p2b – áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau tại . b S1 d
- Diện tích tiết diện của piston có đường kính (cm) S2 D
- Diện tích tiết diện của mặt piston ( cm )
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 81
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
FLX – Lực đàn hồi của lò xo phụ thuộc vào độ võng f của hệ thống treo sau (KG) Từ đó ta có: 2  2 2  . D  D  d  p .  p  
   Q '  K . 2 1 2 f b b a x  4  4 4    Trong đó:
Q’a – Lực ép của lò xo vào piston vi sai tại điểm a
f2 – Độ biến dạng của điểm b a’
so với điểm của hệ thống treo cầu sau. 2 2 d 3,14.16 F p . 7  ,09 37662,  38(N) LXa ' 1a ' 4 4
Biến đổi và thay vào phương trình trên ta có: Q  K f  a x  4 2 ' . . p .d 2 2  1b D  p  p 2b 1b    4 2 1040 16.1,31  14,15.16 3,14  782 10,29 14,15  D 2  8(m ) m d' D d
Hình 4.15 Kiểm tra lại đường kính piston
Trên đỉnh piston vi sai có kết cấu làm ụ tỳ hạn chế có đường kính 5
mm, để đảm bảo diện tích tiếp xúc ta tăng kích thước đường kính D lên một giá trị:
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 82
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 2 2 .D .D 2 .5 x   4 4 4 2 2 2 2
 D  D  5  28  5 28, 44(m ) m x Ta chọn D = 30 (mm)
3.4.9. Kiểm tra đặc tính điều chỉnh của bộ điều hoà áp lực phanh:
Khi lập đường đặc tính điều chỉnh ta cố gắng làm cho đường này càng
gần đường đặc tính lý tưởng càng tốt.
Ta tính cho xe đầy tải và xe không tải sai số chỉ nằm trong giới hạn cho phép 5  8  %
Để kiểm tra sự trùng nhau của đường đặc tính lý tưởng trên khoảng
a’b’ và đường đặc tính điều chỉnh ta phải xác định được tung độ điểm b. Theo công thức: 2 2 ' D  d
1,27(Q  K . f ) ' ' a x 3 2 p  1 p b  2 b 2 D D Trong đó:
Q’a – Lực ép của lò xo vào piston vi sai tại điểm a’
f3 - Độ biến dạng của hệ thống treo.
D - Đường kính của piston vi sai.
d – Đường kính của cổ piston vi sai.
p’1b – áp suất trong đường ống của cơ cấu phanh trước tại b’ phù hợp
với đặc tính điều chỉnh.
Kx - Thông số kết cấu của bộ điều hoà.
Thay các giá trị vào ta có: 2 2 30  16 1, 27 ' 1040 16.26,3 p  11,30  3  ,69 2b 2 2 30 30
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 83
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
Trên đồ thị đặc tính điều chỉnh trị số áp suất của cơ cấu phanh cầu sau
khi xe không tải ở vị trí b’ = 3,57 MPa. Sự không trùng nhau của đường đặc
tính lý tưởng và đặc tính điều chỉnh thực tế là: 3,69  3,57 .100% 3  , 25% 3,69
So sánh ta thấy 3,25% < 5 8  %
Vậy sai số này nằm trong giới hạn cho phép.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 84
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ CHƯƠNG IV
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH
4.1. Các hư hỏng thường gặp trong hệ thống phanh dầu
4.1.1. Đạp phanh không ăn
* Nguyên nhân và sửa chữa:
- Hành trình tự do của bàn đạp quá lớn → chỉnh lại hành trình tự do
- Lượng dầu trong hệ thống thiếu → bổ xung dầu
- Phớt làm kín quá mòn → thay mới
- Van một chiều tổng bơm bị hỏng → thay thế
- Khe hở giữa má phanh và tang đĩa phanh quá lớn → điều chỉnh lại
- Má phanh và đĩa phanh dính dầu mỡ → tháo và rửa sạch bằng xăng
- Đường ống dẫn dầu bị tắc hoặc vỡ → thông rửa hoặc thay thế
- Diện tích tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh quá ít → rà lại bằng giũa, giấy nháp
- Trong hệ thống có không khí → xả khí khỏi hệ thống
* Tác hại: không an toàn khi xe chạy trên đường, giảm năng suất vận chuyển
4.1.2. Chảy dầu phanh
* Nguyên nhân và sửa chữa
- Đường ống bị nứt, đầu nối (racko) bị chờn ren hoặc bắt không chặt
→ thay thế hoặc siết lại racko
- Piston, xylanh của tổng phanh và xylanh con mòn → thay thế
- Các phớt bao kín bị mòn hỏng → thay mới
* Tác hại: lãng phí dầu phanh, hiệu quả phanh không cao, xe hoạt động không an toàn
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 85
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 4.1.3. Phanh bị bó
Biểu hiện tốc độ xe giảm, có mùi khét, đĩa phanh bị nóng
* Nguyên nhân và sửa chữa
- Hành trình tự do của bàn đạp không có hoặc quá nhỏ → điều chỉnh lại
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh quá nhỏ → điều chỉnh lại
- Lỗ điều hòa trên tổng phanh bị tắc → thông rửa
- Cupen (phớt dầu) bị trương nở, kẹt → thay thế
* Tác hại: xe không phát huy hết công suất và tốc độ, tiêu hao nhiên liệu,
các tấm má phanh, đĩa phanh mòn nhanh
4.1.4. Phanh ăn lệch về một phía
Biểu hiện khi phanh có hiện tượng quay vòng
* Nguyên nhân và sửa chữa
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh của các bánh xe không đều nhau → điều chỉnh lại
- Một trong các bánh xe bị dính dầu mỡ → rửa sạch bằng xăng
- Đường ống dẫn tới một phanh nào đó bị tắc hoặc thủng → sữa chữa như trên
- Diện tích tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh ở các bánh xe không
đều nhau→ rà lại bằng giũa, giấy nháp
- Áp suất hơi trong các bánh xe ở hai bên không đều nhau → bơm lại
các lốp xe với áp suất đều nhau
* Tác hại: không an toàn khi xe chạy trên đường 4.1.5. Phanh nặng
Bộ trợ lực phanh bị hỏng, không hoạt động, thường là trợ lực chân không
hoặc khí nén. Bộ trợ lực chân không hỏng do rách màng ngăn, van chân
không và khí trời bị hở → thay thế.
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 86
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
4.2. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh dầu 4.2.1. Xả khí
- Đổ đầy dầu phanh đúng loại vào bình (không để dầu phanh chảy và dính vào sơn)
* Xả khí tổng phanh:
- Tháo các đường phanh tới các bánh xe. Từ từ đạp bàn đạp phanh và giữ nguyên.
- Dùng ngón tay bịt các lỗ dầu ra các bánh xe
- Lập lại các bước trên vài lần sau đó giữ nguyên bàn đạp ở vị trí đạp
và lắp ống (tuy ô) tới các bánh xe
* Xả khí ở các bánh xe
- Lắp một ống nhựa dài khoảng 1 m có đường kính 5 ÷ 8 mm, một
đầu lắp vào vít xả khí còn đầu kia cắm vào lọ chứa dầu phanh
- Kiểm tra trong bình phải đầy dầu, nếu thiếu phải bổ sung
- Xả khí cho xylanh bánh xe có đường dầu dài nhất trước, xả từng xylanh một
Cần hai người để tiến hành việc xả khí: một người đạp phanh và một người xả khí:
- Từ từ đạp phanh vài lần
- Nới vít xả khí cho đến khi dầu lẫn bọt khí phun ra, vặn vít xả vào
- Lặp lại các bước trên cho đến khi không còn bọt khí trong hệ thống
- Lặp lại công việc trên cho từng bánh xe
- Đối với hệ thống phanh có trợ lực van điều hòa lực phanh ta cũng phải xả khí như trên
4.2.2. Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp phanh
* Kiểm tra và điều chỉnh chiều cao bàn đạp phanh
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 87
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
- Dùng thước đặt thẳng vuông góc với sàn xe, đo từ sàn xe tới bàn đạp
phanh, chiều cao này phải đúng quy định. Nếu không đúng cần điều chỉnh lại bằng cách:
+ Nới lỏng đai ốc hãm công tắc đèn phanh
+ Xoay cần đẩy bàn đạp phanh và xoay công tắc đèn phanh cho thân
công tắc chạm vào cần bàn đạp. Kiểm tra lại chiều cao bàn đạp đảm bảo thì hãm lại
* Kiểm tra và điều chỉnh hành trình tự do - Kiểm tra:
+ Tắt máy, đạp bàn đạp vài lần đến khi hết độ chân không
+ Dùng thước lá đặt vuông góc với sàn xe và tỳ vào bàn đạp phanh
+ Dùng tay ấn vào bàn đạp phanh đến khi thấy nặng thì dừng lại.
Nếu hành trình này không đúng cần điều chỉnh lại như sau:
+ Nới lỏng êcu hãm ở cần đẩy bàn đạp phanh hãm chạc chữ U
+ Xoay cần bàn đạp phanh vào hoặc ra thì hành trình tự do thay đổi
+ Muốn hành trình tự do lớn ta nới ra (tăng chiều dài cần đẩy) và ngược lại
+ Sau khi chỉnh được thì hãm chặt êcu lại
4.2.3. Kiểm nghiệm hệ thống phanh
Mục đích đánh giá chất lượng sau sửa chữa, điều chỉnh và cần thiết thì
điều chỉnh sửa chữa lại. Có hai phương pháp kiểm nghiệm hệ thống phanh:
kiểm nghiệm trên đường và trên băng thử.
* Phương pháp kiểm nghiệm trên đường
Cho xe chạy trên đường thẳng và bằng phẳng với tốc độ quy định và
thực hiện phanh. Kiểm nghiệm phải đảm bảo yêu cầu:
- Các bánh xe phải ăn đều không bị lệch và 4 bánh xe phải lết
- Đĩa phanh không nóng quá quy định
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 88
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ 1 1
- Khi đạp bàn đạp phanh thì hành trình bàn đạp là 1 hoặc 2 là đạt
(phương pháp này chỉ áp dụng cho những nơi không có băng khảo nghiệm
và những loại xe không có bộ phận chống hãm cứng bánh xe)
* Phương pháp kiểm nghiệm trên băng
Phương pháp này ta chỉ việc cho xe vào băng khảo nghiệm sau đó đạp
bàn đạp phanh. Qua băng khảo nghiệm cho ta biết mômen phanh của từng
bánh xe rồi so sánh với quy định. Nếu không đúng phải điều chỉnh và sửa
lại. Phương pháp này ưu điểm là kiểm nghiệm được tất cả các loại xe, an
toàn cho xe và người lái xe.
4.3. Hư hỏng sửa chữa xylanh chính * Hư hỏng
- Cặp piston xylanh bị mòn, xước
- Lỗ điều hòa tắc, bẩn
- Lò xo hồi vị yếu, gẫy
- Bát cao su (cupen) bị mòn, rách, xước, trương nở
- Cụm van liên hợp bị hỏng, lò xo van yếu, gẫy
Nguyên nhân: do ma sát, sử dụng lâu ngày, dầu có nhiều cặn bẩn, tạp chất và
dầu không đúng chủng loại.
Tác hại: hiệu quả phanh kém, chảy dầu, bó phanh * Kiểm tra
Tháo rời các chi tiết rửa sạch bằng nước sau đó dùng khí nén thổi khô (tuyệt
đối không được dùng xăng, dầu diesel để rửa)
- Quan sát xem cupen bị hỏng, piston bị cào xước, lỗ điều hòa bị tắc bẩn không
- Kiểm tra độ mòn của piston và xylanh bằng panme và thước cặp
- Kiểm tra tính đàn hồi của lò xo bằng lực kế * Sửa chữa
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 89
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
- Xylanh mòn ít không quá 0,05mm, vết xước nhỏ thì dùng giấy nháp
mịn đánh bóng. Nếu mòn lớn hơn 0,05mm, vết xước sâu thì doa rộng và
thay piston mới hoặc thay cặp piston xylanh mới
- Van một chiều, bát phanh hỏng phải thay mới, lò xo yếu gãy thay mới
- Chú ý khi lắp: lắp đúng chiều cupen, bôi một lớp dầu phanh vào
xylanh, piston và các chi tiết khác
* Hư hỏng và sửa chữa xylanh con
- Các chi tiết trong xyalnh con bị hỏng tương tự như trong xylanh tổng phanh
- Má phanh mòn, nhô đinh tán, bị nứt vỡ, dính dầu mỡ
- Lò xo kéo má phanh yếu, gãy
Nguyên nhân: do lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh khi phanh, do sử
dụng lâu ngày, vật liệu bị mỏi do lực phanh tác dụng đột ngột
Tác hại: hiệu quả phanh kém hoặc bó phanh, chảy dầu, lãng phí và không an toàn * Kiểm tra
- Xylanh con kiểm tra và sửa chữa tương tự xylanh chính
- Kiểm tra má phanh dùng thước lá xác định độ mòn của tấm ma sát,
độ thụt sâu của đinh tán không nhỏ hơn 1mm
- Kiểm tra tính đàn hồi của lò xo bằng lực kế
- Quan sát hư hỏng, nứt, vỡ, mòn trơ đinh tán, dính dầu mỡ của má phanh * Sửa chữa
- Xylanh con sửa chữa như xylanh chính tổng phanh
- Kiểm tra má phanh, nếu mòn ít, độ thụt sâu của đinh tán còn lớn hơn
1mm, chỉ dính dầu mỡ thì dùng xăng để rửa và lấy giấy nháp đánh sạch rồi
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 90
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
dùng tiếp. Nếu má phanh mòn, nứt, vỡ, độ thụt sâu của đinh tán nhỏ hơn 1mm thì thay mới
4.4. Hư hỏng, kiểm tra, sửa chữa bộ trợ lực a) Hư hỏng
- Màng trợ lực buồng chân không bị thủng, rách, rạn nứt - Van bị mòn, hở
- Các phớt làm kín mòn, rách, xước, biến cứng
- Các van không khí, chân không bị mòn hở
- Màng của cụm van điều khiển bị thủng, rách, rạn nứt
- Lò xo của các van và màng điều khiển bị yếu, gãy b) Kiểm tra
* Kiểm tra hoạt động bộ trợ lực trên xe
- Đạp bàn đạp phanh vài lần khi động cơ không làm việc thì không có
sự thay đổi hành trình dự trữ của bàn đạp
- Đạp bàn đạp phanh và khởi động động cơ nếu bàn đạp dịch chuyển
xuống dưới một chút thì chứng tỏ bộ trợ lực phanh làm việc bình thường
* Kiểm tra độ kín không khí
- Khởi động động cơ sau một hay hai phút thì tắt máy, từ từ đạp bàn
đạp phanh vài lần. Nếu bàn đạp dịch chuyển xuống thấp hơn so với bàn đạp
phanh đầu tiên thì trợ lực phanh không bị lọt khí
- Đạp phanh khi động cơ đang làm việc và tắt máy giữ nguyên bàn
đạp, nếu không có sự dịch chuyển của bàn đạp sau 30s thì bộ trợ lực phanh không bị lọt khí
Nếu có hiện tượng ngược lại chứng tỏ có hư hỏng cần tháo ra kiểm tra các bộ phận
- Quan sát phát hiện các hư hỏng của màng trợ lực, các phớt làm kín
như bị mòn, rách, rạn nứt
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 91
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ
- Kiểm tra các van một chiều bằng khí nén, đối với van lắp với động
cơ thì khí phải thông từ phía trợ lực đến động cơ, ngược lại khí không được
chảy từ động cơ đến trợ lực
- Kiểm tra tính đàn hồi của các lò xo bằng lực kế * Sửa chữa
- Các màng và các phớt làm kín hỏng thì thay mới
- Các van khí hỏng thay mới
- Các lò xo yếu, gãy thay mới
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 92
Thiết kế hệ thống phanh trên xe 7 chỗ TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Trọng Hoan, Tập bài giảng thiết kế tính toán ô tô, Hà Nội, 2011
2. Nguyễn Khắc Trai, Kết cấu ô tô, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, 2010
3. Dương Đình Khuyến, Hướng dẫn thiết kế hệ thống phanh ô tô máy kéo, Hà Nội, 1985
4. Nguyễn Hữu Cẩn, Lý thuyết ô tô máy kéo, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2005
5. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và
2, Đại học Bách khoa, 2000
6. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay
công nghệ chế tạo máy tập 1, 2 và 3, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2006
Vũ Đức Nghị– KTCKĐL 1 – K55 - ĐHBKHN 93

Đồ án tốt nghiệp - Công nghiệp ô tô | Đại học Lâm Nghiệp

Thông tin :

Tài liệu liên quan: