ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE TẢI 1,5 TẤN

- KÈM BẢN VẼ CAD (NẾU TRAO ĐỔI QUA ZALO : 0985655837) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH XE TẢI 1,5 TẤNHệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đóhoặc 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 hợpvới hệ thống lái dùng để quay vòng xe.1.1.2 Yêu cầu1 Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:– Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất qũyđạo phanh ổn định khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.– Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.– Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiểnkhông lớn.– Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ.– Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàntrọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào.– Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quayvòng.– Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.– Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong khilàm việc.

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

Công dụng, yêu cầu và phân loại

– 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 Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

– Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất qũy đạo phanh ổn định khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

Phanh êm dịu trong mọi tình huống giúp duy trì sự ổn định của ôtô khi phanh Việc điều khiển nhẹ nhàng, với lực tác động vừa phải lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển, là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi lái xe.

– Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ

– Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào

– Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng

– Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

– Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trong khi làm việc

– Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe

– Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài

– Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa

1.1.3 Phân loại a Theo công dụng:

– Hệ thống phanh chính (phanh chân)

– Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

– Hệ thống phanh dự phòng

– Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) b Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

– Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

– Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

– Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải c Theo dẫn động phanh:

– Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

– Hệ thống phanh dẫn động thủy lực

– Hệ thống phanh dẫn động khí nén

– Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thủy lực

– Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa

– Hệ thống phanh dẫn động điện từ d Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:

– Phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh

– Phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh (ABS)

Kết cấu hệ thống phanh

Hệ thống phanh gồm có 2 phần chính sau:

1.2.1.1 Cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực a Sơ đồ cấu tạo:

Cơ cấu phanh được lắp đặt trên giá đỡ là mâm phanh, cố định trên mặt bích của dầm cầu Các guốc phanh đặt trên trục lệch tâm, với lò xo hồi vị giúp các má phanh ép chặt hai piston của xy lanh phanh Các má phanh luôn tiếp xúc với cam lệch tâm, giúp điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh Trên guốc phanh có các tấm ma sát, và giữa các piston của xy lanh có lò xo để đảm bảo chúng luôn tỳ sát vào guốc phanh.

Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh mòn đều nhau thì guốc phanh phía trước có má phanh dài hơn

Hình 1.2.1.1 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh thủy lực

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa 9 b Nguyên lý hoạt động

Khi bàn đạp phanh được nhấn, chất lỏng dưới áp suất cao truyền đến xy lanh, tạo áp lực lên piston để đẩy các guốc phanh vào trống phanh, gây ra hiện tượng phanh Khi nhả bàn đạp, lò xo hồi vị và lò xo giữa các piston sẽ kéo guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, hoàn tất quá trình phanh.

Trong quá trình sử dụng phanh, má phanh sẽ bị hao mòn, dẫn đến việc khe hở giữa má phanh và trống phanh tăng lên Để đảm bảo cơ cấu phanh hoạt động hiệu quả, cần điều chỉnh khe hở này bằng cách xoay cam lệch tâm và chốt lệch tâm.

1.2.1.2 Cơ cấu phanh guốc dẫn động dẫn động phanh khí nén a Sơ đồ cấu tạo

Cơ cấu phanh trên ô tô tải vừa và nặng được thiết kế với dẫn động phanh bằng khí nén, sử dụng xy lanh khí nén để điều khiển cam xoay, ép guốc phanh vào tang trống Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống, trong khi phần cố định là mâm phanh được gắn chắc chắn trên dầm cầu.

Hình 1.2.1.2 Cấu tạo cơ cấu phanh guốc dẫn động phanh khí nén b Nguyên lý hoạt động

Khi thực hiện phanh, xy lanh khí nén sẽ làm trục xoay và cam quay ngược chiều kim đồng hồ Con lăn sẽ tựa vào biên dạng cam, đẩy guốc phanh về hai phía, từ đó ép má phanh sát vào trống phanh để tiến hành quá trình phanh hiệu quả.

Khi nhả phanh, đòn trục cam xoay về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam và tách má phanh ra khỏi trống phanh.

1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa gồm các bộ phận chính :

– Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe

– Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xy lanh bánh xe

– Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của xy lanh bánh xe b Nguyên lý hoạt động

Khi tác dụng lực vào bàn đạp phanh, dầu áp suất cao được bơm vào các xy lanh, đẩy các piston ép vào má phanh Đầu piston gắn các tấm ma sát, chúng ép sát vào má phanh để thực hiện quá trình phanh Khi nhả bàn đạp, dầu hồi về bình chứa, làm cho các tấm ma sát tách ra khỏi má phanh, kết thúc quá trình phanh.

1.2.2 Sơ đồ cấu tạo một số dạng cơ cấu dẫn động phanh

1.2.2.1 Dẫn động cơ khí a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.2.2.1 Sơ đồ dẫn động phanh bằng cơ khí

2 – Thanh dẫn 8,10 – Dây cáp dẫn động phanh

3,5–Con lăn của dây cáp 9 – Thanh cân bằng

4 – Dây cáp phía trước 12 –Trục lệch tâm của thanh ép

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa 12 b Nguyên lý hoạt động:

Thanh dẫn cùng tay phanh 1 nằm dưới bảng điều khiển, trong khi thanh dẫn 2 kết nối với dây cáp Các con lăn 3, 5 có nhiệm vụ dẫn hướng cho dây cáp Dây cáp 4 được gắn vào mút thanh dẫn trung gian 6, với trục 7 được lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9 Thanh dẫn 6 được lắp với bản lề trên giá đỡ, và thanh cân bằng 9 giúp phân bố đều lực phanh qua dây cáp 8.

Cơ cấu phanh bánh xe phía sau bao gồm 10 bộ phận, trong đó có đòn dây cáp kết nối với đòn bẩy ép Đòn bẩy ép tác động lên guốc phanh thông qua tấm đỡ, và hoạt động lắc trên trục lệch tâm 12.

Khi kéo phanh 1, dây cáp tác động lên đòn bẩy và hãm bánh xe lại, thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh, đòn bẩy ép trở về vị trí ban đầu dưới tác động của lò xo hồi vị, kết thúc quá trình phanh c Đặc điểm:

Chủ yếu dùng cho phanh tay

1.2.2.2 Dẫn động thủy lực a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.2.2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực

1 – Bàn đạp 4 – Xy lanh phanh bánh xe

2 – Xy lanh phanh chính 5 – Má phanh

3 – Đường dẫn dầu b Nguyên lý hoạt động:

Khi đạp phanh, dầu phanh được ép với áp suất cao qua thanh đẩy piston trong xy lanh chính, tác động lên bề mặt của các piston Hai piston này sẽ thắng lực lò xo hồi vị, đẩy hai má phanh ép sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh Khi nhả bàn đạp, nhờ vào sự hồi dầu và lực của lò xo, hai má phanh sẽ tách khỏi trống phanh, kết thúc quá trình phanh Đặc điểm quan trọng là áp suất truyền đến các xy lanh làm việc là như nhau, và lực phanh trên các bánh xe phụ thuộc vào đường kính piston của xy lanh công tác Để có mômen khác nhau giữa cầu trước và cầu sau, chỉ cần thay đổi đường kính các piston của xy lanh công tác, trong khi lực tác dụng lên cơ cấu phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền động.

Tất cả các bánh xe đều được phanh đồng thời do áp suất trong đường ống chỉ tăng lên khi tất cả các má phanh tiếp xúc với trống phanh, không phụ thuộc vào kích thước xy lanh hay khoảng cách giữa trống phanh và má phanh.

1.2.2.3 Dẫn động khí nén a Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.2.2.3 Sơ đồ dẫn động khí nén

1 – Máy nén khí 4 – Lò xo hồi vị

2 – Bộ điều chỉnh áp suất 5 – Bầu phanh

3 – Bình khí nén 6 – Tổng van phanh b Nguyên lý hoạt động

Khi người điều khiển tác động vào bàn đạp phanh, van tổng 6 sẽ mở, cho phép khí nén áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến bầu phanh 5 Áp suất khí nén này tác động lên màng bầu phanh, làm đẩy cần đẩy và xoay cam của cơ cấu phanh, từ đó tạo ra hiệu ứng phanh hiệu quả.

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 sẽ ngắt kết nối giữa bình chứa khí và ống dẫn, cho phép ống dẫn thông với khí quyển Khí nén từ các bầu phanh sẽ được thoát ra, dẫn đến việc guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc quá trình phanh.

Hệ thống có cấu tạo đơn giản và dễ lắp ráp, nhưng độ an toàn và tin cậy lại không cao Độ nhạy của hệ thống cũng thấp, dẫn đến thời gian phản ứng chậm Với nhiều chi tiết, kích thước và trọng lượng lớn, hệ thống này thường được sử dụng trên xe tải.

1.2.2.4 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.2.2.4 Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy khí kết hợp

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động :

Xi lanh chính Bình chứa dầu

Bánh xe trước Bánh xe sau Đường khí Đường dầu

– Dẫn động thủy lực: có hai xy lanh chính dẫn hai dòng đầu đến các xy lanh bánh xe phía trước và phía sau

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí và các xy lanh nén khí b Nguyên lý hoạt động

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén

Phần xy lanh chính loại đơn và các xy lanh bánh xe hoạt động dựa trên nguyên lý của hệ thống dẫn động thủy lực Hệ thống này sử dụng dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng, với van phân phối khí dạng kép, bao gồm hai xy lanh chính và hai xy lanh khí.

Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các xe tải

1.2.2.5 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không a Sơ đồ cấu tạo

Hình 1.2.2.5 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực có trợ lực chân không

1 Bánh xe 4 Xy lanh chính 7 Má phanh sau

2 Đĩa phanh 5 Bàn đạp 8 Trợ lực phanh

3 Xy lanh bánh trước 6 Xy lanh bánh sau b Nguyên lý hoạt động

Khi không phanh lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước và phanh sau Đối với cơ cấu phanh trước và phanh sau ta lựa chọn cơ cấu phanh guốc Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa…

Qua việc phân tích cấu trúc của các cơ cấu phanh guốc, chúng ta nhận thấy rằng hiệu quả phanh (mô-men phanh) sẽ khác nhau tùy thuộc vào cách bố trí guốc phanh và vị trí điểm tựa, mặc dù kích thước của guốc phanh vẫn giữ nguyên.

So với phanh guốc đối xứng qua trục, phanh đối xứng qua tâm có ưu điểm về hiệu quả phanh cao hơn khi ô tô di chuyển tiến, mặc dù hiệu quả phanh khi lùi có thể giảm nhưng không đáng kể do tốc độ thấp Tuy nhiên, nhược điểm của loại phanh này là kết cấu phức tạp, nên thường chỉ được sử dụng ở cầu trước của ô tô du lịch và ô tô tải nhẹ, trung bình, nơi yêu cầu momen phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ.

Kết luận: Khi thiết kế phanh cho xe tải 1,5 tấn, việc lựa chọn cơ cấu phanh cầu trước và cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực là rất quan trọng.

2.2 Lựa chọn phương án dẫn động

Có ba phương án dẫn động phanh chính: dẫn động cơ khí, dẫn động bằng khí nén và dẫn động thủy lực Dẫn động cơ khí yêu cầu hệ thống phức tạp, phù hợp cho phanh tay Dẫn động phanh khí nén cần máy nén khí và bình chứa, thường sử dụng cho xe tải trung bình và lớn Trong khi đó, dẫn động thủy lực với cấu trúc nhỏ gọn và độ nhạy cao là lựa chọn tối ưu cho xe thiết kế Bài viết này sẽ phân tích các phương án dẫn động thủy lực để xác định phương án phù hợp nhất cho xe.

Phương án 1: Dẫn động thủy lực một dòng a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp;

6 Xi lanh bánh sau; 7 Má phanh sau b Nguyên lý hoạt động

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe, đảm bảo sự phân phối lực đồng đều và hiệu quả trong hệ thống truyền động.

Khi không phanh lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống

Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, lực tác động qua thanh đẩy vào piston trong xi lanh, làm dầu trong xi lanh phanh chính được đẩy qua các đường ống dẫn Dưới áp suất cao, chất lỏng sẽ tác động lên các piston ở xi lanh bánh xe và cụm má phanh Hai piston này sẽ vượt qua lực lò xo, đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, từ đó thực hiện quá trình phanh hiệu quả.

Khi người lái nhả phanh, lò xo hồi vị sẽ đẩy dầu từ xi lanh bánh xe và xi lanh phanh đĩa trở về xi lanh chính Ưu điểm của hệ thống này là khả năng phục hồi nhanh và hiệu quả trong việc điều chỉnh lực phanh.

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản;

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh trên bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu

- Tỷ số dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh;

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp;

Hệ thống phanh có độ an toàn không cao, bởi vì nếu bất kỳ ống dẫn dầu nào tới các xi lanh bánh xe bị rò rỉ, dầu trong hệ thống sẽ mất áp suất, dẫn đến việc tất cả các bánh xe đều không còn áp suất.

Phương án 2: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt không có trợ lực a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh bánh sau; 7 Má phanh sau b Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thủy lực hai dòng tương tự như một dòng, nhưng khác biệt ở chỗ nó có hai đường dầu độc lập từ đầu ra của xi lanh tới các bánh xe ôtô Để tạo ra hai đầu ra độc lập, có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với bộ chia dòng hoặc xi lanh chính kép (loại tăng đem) Ưu điểm của hệ thống này là nếu một dòng bị hỏng hoặc rò rỉ dầu, cầu xe của dòng còn lại vẫn có khả năng phanh hiệu quả.

Nhược điểm của hệ thống phanh là nếu đường dẫn động cầu trước bị hỏng, xe có thể quay ngang khi phanh Ngoài ra, nếu đường dầu dẫn động cầu sau gặp sự cố, xe sẽ mất tính ổn định khi phanh gấp.

Phương án 3: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.3 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh bánh sau; 7 Má phanh sau; 8 Trợ lực phanh b Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống dẫn động thủy lực hai dòng khác biệt so với một dòng ở chỗ nó có hai đường dầu độc lập từ đầu ra của xi lanh, dẫn tới các bánh xe ô tô Cụ thể, đường dầu thứ nhất kết nối với hai bánh xe cầu trước, trong khi đường dầu thứ hai kết nối với hai bánh xe cầu sau Hệ thống này không chỉ kế thừa các ưu điểm của dẫn động phanh một dòng mà còn có thêm lợi ích từ trợ lực chân không, mang lại hiệu suất phanh tốt hơn và độ an toàn cao hơn cho phương tiện.

- Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của dòng còn lại;

- Dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực giúp người lái giảm sức lao động khi đạp phanh;

Hỏng đường dẫn động cầu trước có thể dẫn đến hiện tượng xe quay ngang khi phanh, trong khi hỏng đường dầu dẫn động cầu sau có thể làm mất tính ổn định khi phanh gấp.

- Kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động thủy lực một dòng

Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không a Sơ đồ cấu tạo b Nguyên lý hoạt động

Xi lanh có hai đường dầu độc lập dẫn đến các bánh xe ôtô, với mỗi dòng dầu từ xi lanh chính tới bánh xe trước và bánh sau ở vị trí so le Ưu điểm của hệ thống này là cải thiện khả năng điều khiển và độ ổn định của xe.

- Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng thì ô tô vẫn được phanh ở một bánh trước và một bánh sau ở phía so le;

Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vết bánh xe khác nhau nhiều

Hình 2.4 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh bánh sau; 7 Má phanh sau; 8 Trợ lực phanh Nhược điểm:

- Khi một dòng bị hư hỏng thì có thể làm quay ngang xe hoặc mất ổn định hướng khi phanh xe;

Phân tích các phương án dẫn động thủy lực cho thấy rằng việc sử dụng hệ thống dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu độc lập với trợ lực chân không không chỉ đảm bảo an toàn mà còn mang lại hiệu quả phanh cao và phanh nhẹ nhàng.

Kết luận phương án dẫn động: Qua phân tích ở trên =>chọn dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động phanh, sau đây là phương án phù hợp nhất cho xe cần thiết kế

- Cơ cấu phanh trước: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực;

- Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

Về dẫn động phanh: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh

1 Bánh xe ; 2 xi lanh phanh trước; 3.Má phanh trước; 4 Xy lanh chính; 5 Bộ phận trợ lực; 6 Bàn đạp phanh; 7 Xy lanh phanh sau; 8.Má phanh sau

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

Các thông số

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật xe

STT Đặc tính kỹ thuật

3 Chiều rộng cơ sở trước, sau(mm) 1590/1650

5 Trọng lượng phân bố cầu trước(N) 10030

6 Trọng lượng phân bố cầu sau (N) 23950

11 Chiều cao trọng tâm h g (mm) 1000

12 Phanh chính Trước,sau : tang trống

Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1 Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe

Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Khi ô tô phanh trên đường bằng, nó chịu tác động của các lực trọng lượng G, phản lực từ mặt đường lên các bánh xe trước và sau là Z1 và Z2, cùng với lực quán tính Pj do xe đang phanh với gia tốc chậm dần Trong phân tích này, chúng ta bỏ qua lực cản lăn Pf và lực cản không khí Pw.

Hình 3.1- Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh Để xác định Z 1 ta lấy mô men các lực tại điểm tiếp xúc bánh sau với mặt đường:

Tương tự ta có 2 Ga P h j g

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp tại các bánh xe thì momen phanh tính toán cần sinh ra ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:

G- Trọng lượng ôtô khi đầy tải G = 33980 (N)

L- Chiều dài cơ sở của ôtô: L = 3000 (mm) a,b- Là khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước, sau h g - Chiều cao trọng tâm xe: h g = 1 (m)

G  - Phân bố tải trọng ra cầu trước G 1 = 10030 (N)

G  - Phân bố tải trọng ra cầu sau G 2 = 23950 (N)

 G   j max - Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe với đường

=> j max = g.φ = 9,81.0,5 = 4,905 (m/s 2 ) φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường

Chọn φ = 0,5 r bx - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe g- Gia tốc trọng trường: g = 9,81 (m/s 2 )

- r bx : Bán kính làm việc của bánh xe xác định từ ký hiệu loại lốp là 6.5-16/5-13 x ( ).25, 4. b 2 b

 B: Bề rộng của lốp (inch)

 d: Đường kính vành bánh xe (inch)

  b : Hệ số tính đến sự biến dạng của lốp

3.2.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước a Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

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

Với: β 1 - Góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát β0- Góc ôm của tấm ma sát β 2 = β 1 + β 0

Bán kính ρ của lực tổng hợp:

Hình 3.3- Các thông số hình học của cơ cấu phanh

Với: rt- Bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự)

Theo tài liệu đường kính tang trống nằm trong khoảng

(0,8 0,9) r (0,8 0,9).0,346 0, 277 0,311 t bx d       (m) chọn d t 00(mm) Đường kính tang trống pha r t = 0,15 (m)

*) Xác định góc  ở các cơ cấu phanh:

Sau khi xác định các thông số kết cấu như β1, β2, β0 và r1, chúng ta có thể tính toán góc δ và bán kính ρ Từ đó, chúng ta xác định được hướng và vị trí tác động của lực N1, với lực N1 hướng vào tâm O.

Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T

Góc  được xác định như sau: 1 1

Hệ số ma sát giữa tấm ma sát và tang trống được xác định là μ = 0,3, cho phép tính toán góc  = 16,7° Góc này xác định hướng của lực R1 Cả má phanh trước và sau đều có góc  giống nhau do có cùng hệ số ma sát Bước tiếp theo là xác định bán kính r0.

Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe là:

Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:

* Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực sử dụng một xi lanh công tác chung cho cả hai piston, điều này đảm bảo các lực tác động lên guốc phanh trước và sau là bằng nhau.

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh

 Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P;

 Tính góc  và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R;

 Tính góc  và vẽ phương của lực R Kéo dài phương của R t và P cắt nhau tại O ’ , kéo dài phương của P và R s cắt nhau tại O ’’ ;

 Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: PRU 0;

Ba lực này cần tạo thành một tam giác khép kín, nghĩa là khi kéo dài chúng, phải cắt nhau tại một điểm, cụ thể là các điểm O’ và O’’ Để xác định phương của lực U, chỉ cần nối điểm O’ với O1 và O’’ với O2.

Trên hình vẽ, hai đoạn lực P bằng nhau được đặt song song và ngược chiều Từ các lực P này, ta xây dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên sơ đồ.

Dựa vào tỷ lệ trên họa đồ, chúng ta có thể xác định giá trị của các lực tác dụng cần tìm Đo trực tiếp các hình trên đoạn R’ và R’’ để tính toán tỷ lệ.

Ta tính được giá trị các lực :

Ta có bảng thông số các kích thước của cơ cấu phanh như sau

Thông số Cơ cấu cầu trước

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa 35 c Kiểm nghiệm hiện tƣợng tự xiết

Khi thiết kế và tính toán cơ cấu phanh, cần tránh hiện tượng tự xiết, xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần lực tác động từ dẫn động Hiện tượng này có thể khiến xe vẫn bị phanh ngay cả khi người lái nhả phanh, do đó cần phải được loại bỏ trong hệ thống phanh Như hình 3.3 đã chỉ ra, hiện tượng tự xiết không xảy ra khi phương của lực R đi qua phía trên tâm quay của guốc phanh, giúp má phanh trở về vị trí ban đầu khi ngừng tác động lực P Ngược lại, nếu lực R đi qua tâm hoặc dưới tâm quay của guốc phanh, đặc biệt là guốc phanh bên trái, momen phanh sẽ tăng lên vô hạn, dẫn đến việc xe vẫn bị phanh khi người lái nhả phanh Guốc phanh bên phải luôn tránh được hiện tượng tự xiết.

- Ta có công thức tính momen phanh đối với guốc sau:

Từ họa đồ ta có thể thấy ρ” – c.sinδ” >0 trong mọi trường hợp vì vậy: c.cosδ” + μ(ρ” – sinδ”) >0

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

Nếu điều kiện c(cosδ’ + μsinδ’) – μρ’ = 0 được thỏa mãn, thì mômen phanh M’ P sẽ tiến tới vô cùng, dẫn đến hiện tượng tự xiết xảy ra trên guốc phanh phía trước Điều này cho thấy rằng để hiện tượng tự xiết diễn ra, cần có những điều kiện nhất định.

SVTH: Nguyễn Đăng Khoa 36 c- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt 0,8.150 122 cos10 cos10 c a  

Theo tính toán ở trên ta có:

Trên đồ thị lực phanh, nếu đường kéo dài phương của R’ đi qua hoặc nằm dưới tâm quay của guốc phanh O1, hiện tượng tự xiết sẽ xảy ra.

   => guốc trước của cơ cấu phanh trước không xảy ra hiện tượng tự xiết khi phanh

Kết luận: Với cơ cấu phanh thiết kế, không xảy ra hiện tượng tự xiết

3.2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh sau a Xác định góc δ, bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

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

Với: β1- Góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát β 0 - Góc ôm của tấm ma sát β 2 = β 1 + β 0

Bán kính ρ của lực tổng hợp:

Hình 3.3- Các thông số hình học của cơ cấu phanh

Với: rt- Bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tương tự)

Theo tài liệu đường kính tang trống nằm trong khoảng

(0,8 0,9) r (0,8 0,9).0, 2746 0, 22 0, 25 t bx d       (m) chọn d t $0(mm) Đường kính tang trống pha r t = 0,12 (m)

*) Xác định góc  ở các cơ cấu phanh:

Khi xác định các thông số kết cấu (β1, β2, β0, r1), ta có thể tính toán góc δ và bán kính ρ, từ đó xác định được hướng và vị trí của lực N1, với lực N1 hướng vào tâm O.

Gọi R là lực tổng hợp của hai lực N và T

Góc  được xác định như sau: 1 1

Hệ số ma sát giữa tấm ma sát và tang trống được ký hiệu là μ, thường có giá trị khoảng 0,3 Từ đó, chúng ta xác định được góc φ là 16,7 độ, giúp xác định hướng của lực R1 Góc φ của má phanh trước và má phanh sau là như nhau do có cùng hệ số ma sát Bước tiếp theo là xác định bán kính r0.

Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe là:

Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:

* Xây dựng họa đồ lực phanh:

Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực sử dụng một xi lanh công tác chung cho cả hai piston, giúp dẫn động đồng thời guốc phanh trước và sau với các lực tác động bằng nhau.

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh

 Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P;

 Tính góc  và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R;

 Tính góc  và vẽ phương của lực R Kéo dài phương của R t và P cắt nhau tại O ’ , kéo dài phương của P và R s cắt nhau tại O ’’ ;

 Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: PRU 0;

Ba lực này cần tạo thành một tam giác khép kín, nghĩa là khi kéo dài chúng, các lực phải giao nhau tại một điểm, cụ thể là các điểm O’ và O’’ Để xác định phương của các lực U, ta chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2.

Trên hình vẽ, hai đoạn lực P bằng nhau được đặt song song và ngược chiều Từ các lực P này, ta xây dựng các tam giác lực cho guốc phanh bằng cách vẽ các đường song song với các lực R và U đã có trên sơ đồ.

Tính toán dẫn động phanh

Quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực có nhiệm vụ xác định các thông số cơ bản như đường kính xylanh công tác, đường kính xylanh chính, tỷ số truyền dẫn động, lực tác động và hành trình của bàn đạp.

3.3.1 Tính toán đường kính các xi lanh a Tính đường kính xi lanh công tác

Hình 3.8- Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh thủy lực

- Đường kính xi lanh công tác của bánh trước được tính toán dựa trên lực P đã xác định ở trên dựa trên phương pháp họa đồ lực phanh: 4.

P- lực ép của xi lanh lên guốc phanh: P= 5463 N p i - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn p i = 7 MPa

- Đường kính xi lanh công tác của bánh sau được tính toán dựa trên lực P đã xác định ở trên dựa trên phương pháp họa đồ lực phanh:

P- lực ép của xi lanh lên guốc phanh: P= 6496 N p i - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn p i = 7 MPa

   Chọn d = 35 mm b Tính đường kính xi lanh chính

Xét điều kiện cân bằng tại xi lanh chính:

Q bd - lực tác động từ bàn đạp Chọn Q bd = 750 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

50 l l  D- đường kính xi lanh chính

Chọn D ( (mm) c Hành trình làm việc của các piston trong xi lanh

Hành trình bàn đạp gồm 2 phần:

- Hành trình tự do để khắc phục khe hở δ giữa ti đẩy và piston

Khi xem chất lỏng là không nén được và các ống dẫn là cứng nhắc, toàn bộ thể tích chất lỏng từ xy lanh chính sẽ được chuyển vào xy lanh công tác, gây ra sự dịch chuyển x1 và x2 của các pit tông trong các xy lanh này.

Mặc dù chất lỏng thường không bị nén nhiều, nhưng thực tế vẫn có sự nén nhẹ và ống dẫn sẽ giãn nở dưới áp suất Do đó, hành trình của pittong sẽ tăng lên một chút với hệ số λ dao động từ 1,05 đến 1,10.

Trong đó x 1 và x 2 là hành trình của các piston công tác được xác định theo công thức sau:

(δ 0 là khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phần giữa của má)

Từ đây ta tính được hành trình bàn đạp:

Vậy S bd  [S bd ] 0 (mm) thỏa mãn điều kiện d Tính bền đường ống dẫn động phanh

Coi đường ống dẫn động là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu có chiều dài khá lớn Ứng suất vòng được tính như sau:

Trong đó: p= 7 MPa : áp suất trong đường ống

R = 2,2 mm: bán kính trong của đường ống s = 0,8 mm: chiều dày đường ống

Khi cắt ống theo mặt phẳng vuông góc với trục của ống, ứng suất pháp  n trên thành vỏ ống cần phải cân bằng với áp suất của chất lỏng tác động lên diện tích mặt cắt ngang của ống.

Vậy:    n 2  t 2  19,25 2 9,625 2 21,52( MN m / 2 )   Đường ống làm bằng hợp kim đồng có     26( MN m / 2 )

3.3.2 Tính toán thiết kế cường hóa chân không a Phân tích phương án trợ lực chân không

Hiện nay, ô tô hiện đại được trang bị nhiều hệ thống nhằm giảm cường độ lao động cho người lái, giúp họ ít mắc sai sót kỹ thuật và nâng cao an toàn khi di chuyển Các thiết kế như cường hóa lái, cường hóa phanh và bộ chống hãm cứng bánh xe đã góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông Do đó, việc thiết kế bộ cường hóa phanh để hỗ trợ người lái là rất cần thiết, trong đó bộ trợ lực chân không đóng vai trò quan trọng.

Hình 3.9 Bộ trợ lực chân không

1 Vít điều chỉnh; 2 Phớt thân trợ lực; 3 Lò xo màng; 4 Ống nối; 5 Thân sau trợ lực;

6 Màng trợ lực; 7 Thân trước trợ lực; 8 Tấm đỡ lò xo; 9 Thân van; 10 Bu long;

11 Phớt thân van; 12 Cần điều khiển; 13 Lò xo hồi van khí; 14 Lọc khí; 15 Lò xo van điều khiển; 16 Van điều khiển; 17 Van khí; 18 Đĩa phản lực

Trong trạng thái không đạp phanh, van nối 17 kết nối với cần điều khiển van và bị kéo sang phải nhờ lò xo hồi van khí 13 Đồng thời, van điều khiển 16 bị đẩy sang trái bởi tác động của van điều khiển.

Van khí 17 sẽ tiếp xúc với van điều khiển 16, ngăn khí từ bên ngoài qua lọc khí không vào buồng thay đổi áp suất D Khi van chân không tách ra khỏi van điều khiển 16, các cửa thông khí giữa buồng D và buồng áp suất không đổi A được mở, dẫn đến không có sự chênh lệch áp suất giữa hai buồng này Kết quả là piston trợ lực sẽ bị đẩy sang phải bởi lò xo màng.

Khi đạp phanh, van đẩy van khí 17 sẽ dịch chuyển sang trái, khiến van điều khiển 16 bị ép vào van khí bởi lò xo van điều khiển 15 cho đến khi tiếp xúc với van chân không Quá trình này làm cho đường thông giữa hai khoang A và D bị đóng lại Khi van khí 17 tiếp tục dịch chuyển sang trái, nó sẽ tách ra khỏi van điều khiển.

Mở đường thông khí trời với buồng áp suất thay đổi D tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa khoang A và khoang D Áp suất trong khoang A là áp suất họng hút, trong khi áp suất trong khoang D là áp suất khí trời Sự chênh lệch này dẫn đến việc ép màng trợ lực sang trái, đồng thời làm cho ty đẩy dịch chuyển sang trái, từ đó bổ sung lực tác dụng lên piston sơ cấp trong xi lanh chính.

Trạng thái giữ chân phanh xảy ra khi người lái đạp phanh và giữ bàn đạp ở vị trí trung gian, khiến van điều khiển và van khí 17 dừng lại và ty đẩy tiến thêm một chút do chênh áp Điều này ngăn không cho không khí lọt vào khoang D, giữ nguyên lực phanh hiện tại mà không làm dịch chuyển tỳ đẩy nữa.

Khi nhả phanh, van khí dịch chuyển sang phải do cần điều khiển, trong khi van điều khiển bị lò xo kéo sang trái, vẫn giữ đường khí vào khoang D đóng Tuy nhiên, khi van khí kéo van điều khiển tách ra khỏi van trợ lực, khoang A và D sẽ thông nhau, dẫn đến việc không còn chênh áp, khiến piston trợ lực và van điều khiển trở về trạng thái không phanh.

Từ công thức xác định trên bàn đạp:

Q bd - lực do người lái sinh ra tại bàn đạp Chọn Q bd = 300 N

D- đường kính xi lanh chính: D= 28 mm p i - áp suất dầu sinh ra trong hệ thống l,l ’ - kích thước các đòn của bàn đạp phanh

Khi sử dụng trợ lực, lực bàn đạp tối đa của người lái đạt 300 N, kết hợp với lực từ bộ trợ lực trong hệ thống phanh, tạo ra áp suất cực đại lên tới 7 MPa trong trường hợp phanh gấp Áp suất này được sinh ra cho người lái trong quá trình phanh.

.0,92 2,69( / ) 3,14.28 50 p i   N mm Áp suất do bộ cường hóa sinh ra sẽ là:

7 2,69 4,31( / 2 ) c t i p  p  p    N mm p t - áp suất tổng cực đại cần thiết sinh ra khi phanh ngặt, p t = 7 MPa.

- Xác định kích thước màng trợ lực

Lực do bộ cường hóa sinh ra là:

Xét sự cân bằng của màng: Q c ( p 0  p F ' ) m  P LX c m LX

Khi trợ lực làm việc

Khi không có trợ lực

Hình 3.10 Đường đặc tính bộ trợ lực

Q c - lực do bộ cường hóa sinh ra p 0 - áp suất khi quyển p ’ - áp suất chân không Δp- độ chênh áp giữa buồng trước và buồng sau: Δp= 0,05 N/mm 2

F m - diện tích màng trợ lực:

D m - đường kính màng trợ lực

P lx - lực lò xo hồi vị: P lx = 30 N

- Tính lò xo bộ cường hóa Đường kính dây lò xo:

D tb - đường kính trung bình của vòng lò xo

P lx - lực ép lò xo: P lx = 30 N k- hệ số tập trung ứng suất: k = 1,11

  c - ứng suất xoắn cho phép:   c = 600 N/mm 2

2, 4( ) 3,14.600 d   mm Do đó chọn d = 3 mm

+ Tính số vòng làm việc của lò xo:

- độ chuyển vị của lò xo:  = 15 mm

G- momen đàn hồi của vật liệu: G= 8,5.10 6 N/cm 2

+ Tính số vòng toàn bộ của lò xo

+ Tính bước của lò xo

+ Chiều dài toàn bộ của lò xo

+ Tính bền lò xo côn

Ta có    c 6.10 4 N cm / 2 nên lò xo đảm bảo yêu cầu kĩ thuật.

Thiết kế bộ điều hòa lực phanh

3.4.1 Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh

Mômen phanh cực đại trên mỗi bánh xe chỉ đạt được khi bằng với mômen bám của bánh xe đó Để đạt được mômen phanh cực đại cho toàn bộ xe, mômen phanh từ các cơ cấu phanh trên mỗi bánh xe cần phải tương ứng với trọng lượng phân bố lên từng bánh Tuy nhiên, trọng lượng này có thể thay đổi trong quá trình hoạt động của xe do nhiều yếu tố khác nhau.

Tải thay đổi (giá trị và cách phân bố tải trên xe)

Khi phanh xe đang di chuyển, lực quán tính sẽ làm thay đổi tải trọng của xe: cầu trước sẽ chịu tải trọng tăng lên, trong khi cầu sau sẽ giảm tải so với trạng thái xe di chuyển với vận tốc đều.

Do địa hình đường mấp mô khi phanh có một bánh xe nào đó không tiếp xúc với mặt đường

Momen phanh trên các cơ cấu phanh thông thường thường có sự chênh lệch nhất định, nhưng tỷ lệ này không thay đổi trong quá trình sử dụng Điều này dẫn đến tình trạng momen phanh trên một số bánh xe có thể vượt quá lực bám, gây trượt bánh, trong khi các bánh xe khác vẫn chưa đạt đến giá trị lực bám tối ưu.

Trong một chiếc xe có hai cầu, trọng lượng tổng thể là G, trong đó trọng lượng cầu trước và cầu sau khi phanh lần lượt là G 1p và G 2p Momen phanh tối đa trên các cơ cấu phanh của cầu trước và cầu sau được tính bằng công thức M 1p = G 1p φ.r bx và M 2p = G 2p φ.r bx.

G 1p và G 2p được xác định theo công thức:

Khi hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường φ thay đổi, ta thu được các giá trị M 1p và M 2p Các giá trị lý tưởng của mô-men phanh trên các cầu xe được biểu diễn trong hình vẽ Đường 3 thể hiện giá trị mô-men phanh thực tế do các cơ cấu phanh tạo ra.

Nguyễn Đăng Khoa 68 cho rằng momen phanh lý tưởng trên cầu trước và cầu sau của ô tô được biểu diễn qua hai đường (đường 1 và đường 2) tương ứng với xe đầy tải và không tải, trong khi giữa hai đường này có nhiều đường cong ứng với các tải khác nhau Sự khác biệt giữa momen phanh thực tế và momen phanh yêu cầu cần được khắc phục Một giải pháp là sử dụng bộ điều hòa lực phanh để phân bố lại momen phanh trên cầu trước và cầu sau, nhằm phù hợp với trọng lượng phân bố lên các cầu này.

3.4.2 Bộ điều hòa lực phanh kiểu pit tông – vi sai

Hình 3.4.2.1 Cấu tạo bộ điều hoà kiểu piston- vi sai

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 tác dụng lên đầu trên của piston sẽ cân bằng với lực đẩy từ lò xo cảm biến tải và áp suất dầu ở đầu dưới của piston, dẫn đến việc piston tiếp xúc với phớt ngăn dầu ra bánh sau, từ đó hạn chế áp suất p2 Nếu tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu vào p1 tăng lên, làm phá vỡ sự cân bằng ban đầu, khiến piston mở ra và áp suất p2 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.

P (KG/cm ) 1 2 đuờng đặc tính điều chỉnh đuờng đặc tính lý tuởng

Hình 3.4.2.2 Đường đặc tính bộ điều hoà piston – vi sai

3.4.3 Tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh

3.4.3.1 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 :

Trong đó:  hệ số bám  = 0,1 ÷ 0,8

Ô tô có trọng lượng không tải G = 18088 N với áp suất dư trong hệ thống phanh p 10H = p 20H = 0,2 MPa Bán kính làm việc của bánh trước là r bx1 = 346 mm và bánh sau là r bx2 = 275 mm Bán kính trung bình của tấm ma sát bánh trước và sau lần lượt là r t1 = 150 mm và r t2 = 125 mm Đường kính xi lanh ở các bánh xe trước và sau được xác định là d 1 = 32 mm và d 2 = 5 mm Các thông số khác bao gồm chiều cao h g = 1000 mm, a = 15 mm, b = 885 mm và chiều dài L = 3000 mm.

C 1 : hệ số chuyển đổi cơ cấu phanh cầu trước:

: hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống  = 0,3

C 2 : hệ số chuyển đổi cơ cấu phanh cầu sau:

Để xác định áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe, chúng ta cần lập bảng xác định cho từng trường hợp cụ thể, bao gồm xe không tải và đầy tải, với từng loại đường có hệ số bám khác nhau.

Chúng tôi đã lập bảng giá trị áp suất phân bố ra cầu trước và cầu sau của xe khi chạy không tải và đầy tải, dựa vào hệ số bám φ Áp suất trong hệ thống phanh sẽ khác nhau tùy thuộc vào các giá trị của φ, cụ thể là từ 0.1 đến 0.8.

Dựa trên các kết quả tính toán trong bảng, chúng ta có thể xây dựng đồ thị các đường đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa áp suất cần thiết cho các cơ cấu phanh cầu trước (p1) và cầu sau (p2) trong hai tình huống xe đầy tải và không tải với các hệ số bám φ khác nhau.

Hình 3.4.3.1 Đường đặc tính quan hệ áp suất

3.4.3.2 Chọn đường đặc tính điều chỉnh:

Khi không có bộ điều hòa lực phanh, đường đặc tính thực tế được thể hiện bằng cách vẽ một đường thẳng nghiêng tạo với trục hoành một góc 45 độ.

- 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:

+ Điểm a’: Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ không tải

+ Điểm a : Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế độ đầy tải

Điểm a và a’ có thể được xác định bằng cách tìm giao điểm giữa đường đặc tính thực tế và hai đường đặc tính lý tưởng cho xe không tải và xe đầy tải.

Bộ điều hoà lực phanh có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất dầu đến cơ cấu phanh, đặc biệt khi tải trọng phân bố lên cầu sau thay đổi trong quá trình phanh Điểm khởi đầu hoạt động của bộ điều hoà này là khi áp suất dầu tới cơ cấu phanh sau bắt đầu giảm xuống dưới mức áp suất dẫn đến cơ cấu phanh trước, đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu và an toàn cho xe.

Các điểm b và b’ thể hiện áp suất dầu tối đa p1 và p2 trong ống dẫn dầu đến hệ thống phanh cầu trước và cầu sau, tương ứng với tình trạng xe không tải và đầy tải Áp suất này được xác định trước dựa trên từng loại xe, phù hợp với chế độ hoạt động của xe trong các điều kiện khác nhau.

TRÌNH LẮP RÁP, ĐIỀU CHỈNH