TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh có chức năng giảm vận tốc chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định.
Hệ thống phanh ôtô là một trong những yếu tố quan trọng nhất, đảm bảo an toàn khi vận hành ở tốc độ cao Việc duy trì hiệu suất phanh tốt không chỉ giúp bảo vệ tính mạng mà còn nâng cao năng suất vận chuyển, tăng tốc độ trung bình của xe.
Hệ thống phanh chính (phanh chân)
Hệ thống phanh dừng (phanh tay)
Hệ thống phanh dự phòng
Hệ thống phanh rà hay chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) sử dụng trên các xe cỡ lớn và trên các dốc dài
1.1.2.2 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 dẫn động cơ khí
Hệ thống phanh dẫn động thủy lực
Hệ thống phanh dẫn động khí nén
Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén
Hệ thống phanh điện hiện đây đang là xu thế của thời đại
1.1.2.4 Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh:
Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh
Hệ thống phanh có trợ lực
Hệ thống phanh không có trợ lực
1.1.2.6 Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh:
Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS).
-Làm việc bền vững, tin cậy.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm.
-Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiên nghĩ và an toàn cho hành khách và hàng hóa.
Để đảm bảo an toàn, cần giữ cho ô tô và máy kéo đứng yên khi cần thiết mà không bị giới hạn thời gian Việc này giúp duy trì tính ổn định và khả năng điều khiển của phương tiện khi phanh.
- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng
-Hệ số ma sát giữa má phanh và trỗng phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sửdụng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bản đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ
Để đảm bảo an toàn và độ tin cậy cao trong mọi tình huống, hệ thống phanh của ô tô máy kéo luôn được trang bị tối thiểu ba loại phanh.
Phanh làm việc là loại phanh chính, được sử dụng thường xuyên trong mọi chế độ chuyển động của phương tiện Loại phanh này thường được điều khiển bằng bàn đạp, do đó còn được gọi là phanh chân.
- Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng.
Phanh dừng, hay còn gọi là phanh phụ, là thiết bị giúp giữ xe đứng yên khi dừng hoặc không hoạt động Phanh này thường được điều khiển bằng tay, do đó còn được gọi là phanh tay.
Phanh chậm dần là một hệ thống phanh quan trọng trên các ô tô và máy kéo tải trọng lớn, như xe tải nặng hơn 12 tấn và xe khách nặng hơn 5 tấn, đặc biệt là khi hoạt động ở vùng đồi núi và di chuyển xuống dốc dài Hệ thống này giúp duy trì tốc độ an toàn khi xe xuống dốc hoặc giảm tốc độ trước khi dừng hẳn Mặc dù các loại phanh có thể chia sẻ bộ phận và chức năng, nhưng cần đảm bảo có ít nhất hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập để đảm bảo an toàn.
Để có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu
Dẫn động phanh cần có độ nhạy cao để đảm bảo phân phối mô men phanh trên các bánh xe một cách hiệu quả, tối ưu hóa trọng lượng bám và tạo ra lực phanh mạnh mẽ.
Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng bộ phận trợ lực hoặc bơm thủy lực để tăng cường hiệu quả phanh cho các xe có trọng lượng lớn.
Để đảm bảo quá trình phanh diễn ra êm dịu và người lái có thể điều khiển đúng cường độ phanh, hệ thống phanh cần có cơ cấu tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bản đạp và lực phanh tại bánh xe, đồng thời tránh hiện tượng tự siết khi phanh.
Để đảm bảo sự ổn định và kiểm soát của ô tô - máy kéo khi phanh, việc phân bố lực phanh giữa các bánh xe cần được thực hiện một cách hợp lý, đáp ứng các điều kiện cụ thể.
Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyển của mặt đường tác dụng lên chúng.
Lực phanh trên bánh xe bên phải và bên trái của cùng một cầu cần phải đồng đều, với mức sai lệch cho phép không vượt quá 15% so với giá trị lực phanh tối đa.
Khi phanh, hiện tượng tự khóa cứng không xảy ra, giúp duy trì khả năng điều khiển xe Nếu bánh xe trước trượt, xe sẽ bị trượt ngang, gây mất kiểm soát Ngược lại, nếu bánh xe sau trượt, xe có thể quay đầu, làm giảm tính ổn định Hơn nữa, việc trượt bánh xe còn dẫn đến mòn lốp và giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.
Để đáp ứng các yêu cầu an toàn, các xe hiện đại được trang bị bộ điều chỉnh lực phanh và hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS).
Yêu cầu về việc điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được xác định thông qua lực tối đa cần thiết tác động lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển, cùng với hành trình tương ứng của chúng.
Để đáp ứng các yêu cầu an toàn, các xe hiện đại được trang bị bộ điều chỉnh lực phanh và hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS).
KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô Trên sơ đồ cấu tạo, có thể thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính:
Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ô tô.
Dẫn động phanh là hệ thống truyền và khuyếch đại lực từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh, có thể được chia thành các dạng như cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc kết hợp Trong hệ thống dẫn động cơ khí, các thành phần bao gồm bàn đạp và các thanh đòn cơ khí Ngược lại, trong hệ thống dẫn động thủy lực, dẫn động phanh bao gồm bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn.
Cấu tạo và hoạt động của hệ thống phánh khí nén
Cơ cấu phanh bánh xe bao gồm
Hình 1.1:Hệ thống phanh trên ô tô
Mâm phanh được lắp chặt với trục bánh xe, trên mâm phanh có lắp xi lanh bánh xe
Trục cam lắp trên mâm phanh có vai trò quan trọng trong việc dẫn động, giúp đẩy hai guốc phanh và má phanh để thực hiện quá trình phanh hiệu quả.
Guốc phanh và má phanh được gắn lên mân phanh thông qua hai chốt lệch tâm, trong khi lò xo hồi vị giữ cho hai guốc phanh luôn tách biệt với tang trống Bên cạnh đó, hệ thống còn bao gồm các cam lệch tâm và chốt điều chỉnh để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình1.2: Hệ thống phanh khí nén trên ô tô
Dẫn động phanh bao gồm
Máy nén khí lắp phía trên động cơ, dùng để nén không khí đạt áp suất quy định (0,6 –0,8 MPa) sau đó nạp vào bình chứa khí nén.\
Bình chứa khí nén dùng để chứa khí nén (đủ cho 10 lần đạp phanh, khi máy nén khí hỏng).
Van điều chỉnh áp suất được lắp đặt trên đường ống khí nén từ máy nén đến bình chứa khí nén, nhằm mục đích ổn định áp suất trong hệ thống phanh, đạt mức 0,6 – 0,8 MBa.
Bàn đạp phanh, đồng hồ báo áp suất và đường ống dẫn khí nén.
Van điều khiển được lắp đặt dưới bàn đạp phanh, có chức năng phân phối khí nén đến các bầu phanh của bánh xe và xả khí nén ra ngoài khi không còn áp lực phanh.
Bầu phanh bánh xe lắp cở gần bánh xe có tác dụng dẫn động trục cam phanh thực hiện quá trình phanh ô tô
1.2.2 Kết cấu hệ thống phanh a)Cơ cấu phanh bánh xe
Cơ cấu phanh là bộ phận sinh ra mô men phanh và chuyển động năng của ô tô thành dạng năng lượng khác (thường chuyển thành nhiệt năng).
Trên ô tô, ma sát là yếu tố chính để tạo ra hệ thống phanh hiệu quả Các loại cơ cấu phanh phổ biến được sử dụng bao gồm phanh tang trống, phanh đĩa và phanh dải.
Bánh xe là một thành phần quan trọng trong hệ thống chuyển động của ô tô, đóng vai trò là phần cuối của hệ thống truyền lực Chức năng chính của bánh xe là chuyển đổi năng lượng từ động cơ thành chuyển động, giúp xe di chuyển hiệu quả trên mọi địa hình.
Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của ô tô, nhờ chuyểnđộng của nó mà ô tô có thể thực hiện di chuyển trên đường,
Đỡ toàn bộ trọng lượng của ô tô,
Kết hợp với hệ thống treo thực hiện giảm tải trọng va đập lên xe và giúp cho ô tô lăn êm trên nền đường
Hệ thống lái của ô tô đảm bảo khả năng chuyển hướng hiệu quả, trong khi bánh xe đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối chuyển động của xe với các hệ thống khác Bánh xe được thiết kế với lớp vỏ cao su bên ngoài và chứa khí nén bên trong, ngày càng được cải tiến để nâng cao hiệu suất và độ bền.
Hình 1.4:Bố trí bánh xe trên ô tô
Kết cấu bố trí bánh xe trên ô tô, như thể hiện trong hình 1.4, cho thấy toàn bộ bánh xe quay trên mo bánh xe và chịu tác động của các lực, mô men từ thân xe cùng với các phản lực và mô men từ mặt đường.
Phân loại theo đặc điểm làm việc của bánh xe: dẫn hướng, không dẫn hướng:
Theo kết cấu: bánh xe có săm, kh hat o ng săm, bánh xe có khoá vành, không có khoá vành
Bánh xe được cấu tạo từ nhiều thành phần quan trọng, bao gồm vành, lốp, săm (hoặc không săm), lớp lót vành và van khí Hình 13.2 minh họa rõ ràng cấu trúc của bánh xe với mặt cắt ngang thể hiện sự khác biệt giữa lốp có săm và lốp không săm.
Theo số lượng bố trí bánh xe trên một đầu trục: bánh đơn, bánh kép,
Theo công dụng chia ra: bánh xe cho ô tô chở người, cho ô tô tải
Bánh xe dẫn hướng là loại bánh xe có khả năng quay quanh trục của nó và đồng thời quay quanh một trụ đứng, giúp cải thiện khả năng điều hướng Ngược lại, bánh xe không dẫn hướng chỉ thực hiện việc quay quanh trục của chính nó mà không có khả năng xoay quanh trụ đứng.
Bánh xe ô tô cần đáp ứng các yêu cầu quan trọng như khả năng chịu tải trọng, độ bền mòn cao, trọng lượng nhẹ, và khả năng bám đường tốt Ngoài ra, bánh xe cũng phải có độ đàn hồi hợp lý để giảm thiểu tiêu hao năng lượng và tiết kiệm nhiên liệu Cuối cùng, bánh xe cần giảm thiểu tải trọng va đập khi chịu tải thay đổi, đồng thời đảm bảo sự cân bằng tốt về kích thước và khối lượng.
Hình 1.5: Cấu tạo của má phanh
Má phanh gồm các tấm ma sát và xương má phanh Tấm ma sát dầy khoảng
Xương má phanh có độ dày từ 9 đến 10 mm và được làm từ thép tấm dày khoảng 2 đến 3 mm Chúng được kết nối bằng phương pháp tán và lắp đặt trên giá xi lanh công tác thông qua rãnh hướng tâm, với sự hỗ trợ của các chốt định vị hoặc mảnh hãm Mỗi má phanh đều được trang bị chốt báo hết, khi má phanh mòn đến chiều dày từ 1 đến 4 mm, chốt này sẽ tiếp xúc với đĩa phanh để cảnh báo tình trạng mòn của má phanh.
Xi lanh bánh xe là thành phần quan trọng trong hệ thống phanh tang trống, hoạt động dựa trên nguyên lý dẫn động thủy lực Khi áp lực chất lỏng (dầu phanh) tác động lên pit tông trong xi lanh, nó sẽ đẩy pit tông và guốc phanh di chuyển, từ đó thực hiện hiệu quả quá trình phanh tang trống.
Cấu tạo của các loại xi lanh bánh xe bao gồm hai dạng chính: xi lanh đơn và xi lanh kép Xi lanh đơn được sử dụng trong cơ cấu phanh đối xứng qua tâm trục với một pit tông, trong đó lực điều khiển từ hệ thống dẫn động tác dụng riêng biệt lên một guốc phanh Do đó, mỗi cơ cấu phanh thường có hai xi lanh cho hai guốc phanh.
Hình 1.6: Các dạng xylanh phanh bánh xe
Xi lanh kép có thể là dạng trụ đối xứng (a) hoặc dạng trụ có bậc (c).
CÁC HỆ THỐNG PHANH HIỆN ĐẠI
1.3.1 BỘ CHỐNG HÃM CỨNG BÁNH XE KHI PHANH ABS
Trong quá trình phanh xe, nếu bánh xe bị trượt lết, khả năng bám đường sẽ giảm đáng kể so với khi bánh xe ở giới hạn trượt lết, dẫn đến hiệu quả phanh kém Hơn nữa, khi bánh xe trượt, khả năng điều khiển hướng chuyển động của xe cũng bị mất, làm giảm chất lượng phanh.
Bộ ABS điều chỉnh áp suất phanh cho từng bánh xe dựa trên độ trượt khi phanh, giúp ngăn chặn hiện tượng trượt và nâng cao hiệu quả phanh Hiện nay, nhiều quốc gia tiên tiến chỉ cho phép nhập khẩu ô tô được trang bị hệ thống ABS.
Cấu tạo hệ thống ABS
Hệ thống phanh ABS trên xe ô tô được cấu thành từ các bộ phận: cảm biến tốc độ, van thủy lực và hệ thống điều khiển.
Cảm biến tốc độ là thành phần quan trọng trong hệ thống ABS, giúp nhận diện tình trạng bó cứng của các bánh xe Các cảm biến này được lắp đặt trên mỗi bánh xe hoặc tại bộ vi sai, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn.
Van thủy lực là thiết bị điều khiển áp lực phanh ở từng bánh xe, với ba vị trí cơ bản: van mở cho phép áp lực phanh tương ứng với lực tác động của người lái; van khóa khi áp lực phanh vượt quá lực tác động; và van nhả khi áp lực phanh thấp hơn lực tác động của người lái.
Máy tính trong hệ thống điều khiển có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các cảm biến tốc độ, từ đó tính toán và điều chỉnh áp lực phanh tối ưu cho từng bánh xe.
Hệ thống chống bó cứng ABS trên xe mang lại hiệu quả vượt trội khi phanh trên đường trơn hoặc khi phanh gấp, giúp duy trì sự ổn định của ô tô Điều này không chỉ tạo thêm thời gian cho tài xế xử lý tình huống mà còn bảo vệ an toàn cho hành khách trên xe.
Hình 1.23: đồ thị quan hệ giữa hệ số bám với hệ số trượt
Hình1.24:Sơ đồ dẫn động phanh ABS
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hình 1.25:Sơ đồ hệ thống phanh khẩn cấp BA
7- Bộ xử lý trung tâm
Hệ thống phanh BA được cấu tạo từ cảm biến kiểm soát trạng thái bàn đạp phanh, bộ khuếch đại lực phanh bằng khí nén, và các van điện điều khiển bởi ECU trung tâm.
Hình1.26:Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh BA
Hệ thống phanh khẩn cấp BAS (Brake Assist System) kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-force Distribution) giúp xe dừng lại nhanh chóng và cân bằng tốt hơn Khi cảm biến phát hiện tài xế phanh gấp, BAS tự động hỗ trợ để tăng tốc độ phanh Bộ xử lý trung tâm kích hoạt van điện cấp khí nén vào bộ khuếch đại lực phanh, cho phép tài xế tạo lực phanh mạnh mẽ và dừng xe kịp thời Hệ thống BAS tự động ngừng hoạt động khi tài xế nhả chân phanh, và trên các mẫu xe hạng sang, nó còn có khả năng ghi nhớ thao tác phanh của tài xế để nhận diện tình huống khẩn cấp nhanh chóng hơn.
Khi bộ khuếch đại đạt mức tối đa, có thể gây ra tình trạng bó cứng phanh, do đó hệ thống phanh BAS cần được lắp đặt đồng bộ với hệ thống chống bó cứng phanh ABS Tính năng này giúp ngăn chặn hiện tượng rê bánh, đảm bảo hiệu quả phanh gấp tối ưu trên bề mặt trơn trượt.
Hình 1.27:Dừng xe với hệ thống BA
Một thử nghiệm thực tế cho thấy, khi phanh một chiếc xe đang chạy với tốc độ 100 km/h trên cùng một mặt đường, hệ thống phanh truyền thống cần quãng đường 70m để dừng lại, trong khi xe được trang bị BAS chỉ cần dừng lại trước đó 30m Mặc dù một số tài xế dày dạn kinh nghiệm có thể dừng xe kịp thời trong các tình huống khẩn cấp mà không cần đến hệ thống này.
BA Tuy vậy, việc phát triển rộng rãi hệ thống BA trên toàn bộ các mẫu xe ngày nay vẫn là điều cần thiết.
Cấu tạo của hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD
Cấu tạo hệ thống phân phối lực phanh điện tử
Cảm biến tốc độ bánh xe (WSS) là thiết bị điện tử quan trọng, có chức năng theo dõi tốc độ của các bánh xe Thiết bị này truyền thông tin đến bộ điều khiển ECU, giúp phát hiện tình trạng bất thường khi người lái đạp phanh, từ đó nâng cao độ an toàn cho phương tiện.
Cảm biến tốc độ bánh xe được cấu tạo từ một nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi từ, với vị trí lắp đặt khác nhau tùy thuộc vào từng kiểu xe.
Bộ điều khiển lực phanh là thiết bị quan trọng giúp điều chỉnh lực phanh phù hợp với từng vị trí khác nhau trên xe Nó hoạt động bằng cách bơm dầu vào hệ thống đường dẫn, kích hoạt các xi lanh phanh để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu.
Bộ điều khiển ECU (Electronic Control Unit) là thiết bị điện tử quan trọng, nhận tín hiệu từ các cảm biến tốc độ để so sánh tốc độ bánh xe với tốc độ tổng thể của xe ô tô Khi phát hiện bánh xe bị trượt, ECU sẽ điều chỉnh lực phanh một cách chính xác để giảm tốc độ hoặc dừng xe hoàn toàn, đảm bảo an toàn cho người lái.
ECU đóng vai trò như bộ não của động cơ, kiểm soát các hoạt động thông qua việc tiếp nhận dữ liệu từ cảm biến và xử lý tín hiệu để đưa ra quyết định cho các bộ phận như góc đánh lửa, phối cam, ga động lực, điều khiển nhiên liệu và lực phanh Ngày nay, ECU ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên ô tô, điều khiển nhiều hệ thống khác nhau nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động, tăng cường tiện nghi và an toàn cho xe Các xe ô tô hiện đại có thể được trang bị hàng trăm hộp ECU để tối ưu hóa hiệu suất.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
XE THAM KHẢO
Kiểu 4 xi lanh thẳng hàng, SOHC, i-VTEC
Dung tích xy lanh (cc) 1799
Công suất cực đại 62/6000 (KW/rpm)
Momen xoắn cực đại (Nm) 119/4800 (Nm/rpm) Đường kính x hành trình piston (mm) 81x87,3
Thiết kế tăng áp (Turbo)
Tốc độ tối đa (km/h) 220 (km/h)
Thời gian tăng tốc từ 0 đến 100 km/h
(giây) Hộp số truyền động
Kiểu dẫn động Cơ khí
Tỷ số truyền 3,142;1,869;1,235;0,948;0,727;3,307 Nhiên liệu
Hệ thống nạp nhiên liệu EFI: Phun nhiên liệu điện tử Mức tiêu thụ nhiên liệu
Chiều dài cơ sở (mm) 2450
Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm) 1511
Khoảng sáng gầm xe (mm) 170
Phân bố trọng lượng cầu trước và cầu sau (N)
Bán kính quay vòng tối thiểu 5,8 m
Dung tích bình nhiên liệu (lít) 50
Phanh - Giảm sóc - Lốp xe
Giảm sóc trước Độc lập / Lò xo
Giảm sóc sau Tay đòn kép / Lò xo
Vành mâm xe La răng đúc
THỐNG SÔ KỸ THUẬT THEO ĐỀ BÀI
Momen xoắn cực đại của động cơ :M emax = 119/4800 (Nm/rpm)
Công suất cực đại :N emax 62/6000 (KW/rpm)
Chiều dài – chiều rộng cơ sở :2455 – 1511 (mm)
Hệ thống phanh :Đĩa – Đĩa
Tốc độ tối đa :V max = 210 km/h
Khối lượng không tải của ô tô :979 kg
Khối lượng toàn tải của ô tô :1419 kg
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN
2.3.1 Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh
Mô men phanh là yếu tố quan trọng trong các cơ cấu phanh, giúp giảm tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô một cách an toàn Nó đảm bảo quá trình giảm tốc diễn ra với gia tốc chậm dần, trong giới hạn tốc độ cho phép, từ đó nâng cao hiệu quả và an toàn khi lái xe.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:
a - khoảng cách từ trọng tâm Xe tới cầu trước: a=
G (m) b - Khoảng cách từ trọng tâm Xe tới cầu sau: b = L - a (m)
- Hệ số bám của bánh xe với mặt đường: = 0,7 r bx - Bán kính lăn của bánh xe
Với cỡ lốp bánh trước và bánh sau 175/65R18
B 1 - bề rộng của lốp , d – đường kính vành bánh xe
- Hệ số kể đến biến dạng của lốp: = 0, 93
Mô men phanh cần sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh trước là :
Mô men phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh sau là:
Tính toán thiết kế xy lanh chính
Trên những xe không trang bị bộ cường hóa phanh, lực đạp của người lái có thể đạt từ 60 đến 80 kg, tương đương với 588,6 đến 784,8 N khi thực hiện phanh gấp Áp suất dầu trong hệ thống phanh lúc này đạt khoảng 70 đến 90 kg/cm².
Ta có công thức xác định lực bàn đạp phanh là:
Q bd - Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp được chọn không được vượt quá 60÷80kg 588,6÷784,8N p i - áp suất cực đại cho phép trong hệ thống phanh, p i = 8.10 6 N/m 2
D - Đường kính xy lanh chính (mm) l, l’ - Các kích thước của đòn bàn đạp chọn l ' = 300 (mm); l= 80(mm)
- Hiệu suất dẫn động thuỷ lực, = 0,92
(m) Với D = 27 (mm), ta có lực cần thiêt tác dụng lên bàn đạp là:
Lực do bộ trợ lực tạo ra
Q bd - lực tác dụng cần thiết thực tế lên bàn đạp, Q N bd ( )
Q bdn – lực trên bàn đạp phanh qua các đòn bàn đạp
l l, l’ - Các kích thước của đòn bàn đạp chọn l ' = 300 (mm); l = 80(mm) (Tham khảo xe Honda Civic)
Q bdn - lực bàn đạp cực đại của người lái
Khi có đặt bộ trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng
Q tl – lực tác dụng của trợ lực phanh
Tính toán thiết kế đĩa phanh
Đường kính ngoài D của đĩa phanh thường chọn phụ thuộc vào đường kính ngoài của bánh đà động cơ hoặc xác định theo công thức kinh nghiệm sau:
M e - Momen xoắn cực đại của động cơ (Nm)
A – Hệ số kinh nghiệm Ô tô du lịch: A = 0,3
Đường kính trong d của đĩa phanh xác định theo công thức sau:
Chọn bề dày của đĩa phanh: (mm)
Tính toán thiết kế xy lanh phanh bánh xe
2.6.1 Tính toán thiết kế xy lanh phanh bánh trước
Momen sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay được xác định như sau:
M m R m – Số lượng đôi về mặt ma sát, m = 2
R tb - Bán kính đặt lực
R 1 – Bán kính trong của đĩa phanh, R 1 (mm)
R 2 – Bán kính ngoài của đĩa phanh, R 2 (mm)
Q 1 – Lực ép tại mỗi cơ cấu phanh bánh trước, ép má phanh vào với đĩa phanh
Q p d n n – Số lượng ống xy lanh làm việc, n = 1 p 0 - Áp suất chất lỏng trong hệ thống ( p 0 50 80 KG / cm 2 )
Chọn p 0 = 80 KG/cm 2 = 8.10 6 N/m 2 d 1 – Đường kính xy lanh phanh bánh trước
Đường kính xy lanh phanh bánh trước:
2.6.2 Tính toán thiết kế xy lanh phanh bánh sau
Momen sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay được xác định như sau:
M m R m – Số lượng đôi về mặt ma sát, m = 2
R tb - Bán kính đặt lực
R 1 – Bán kính trong của đĩa phanh, R 1 (mm)
R 2 – Bán kính ngoài của đĩa phanh, R 2 (mm)
Q 2 – Lực ép tại mỗi cơ cấu phanh bánh trước, ép má phanh vào với đĩa phanh
Q p d n n – Số lượng ống xy lanh làm việc, n = 1 p 0 - Áp suất chất lỏng trong hệ thống ( p 0 50 80 KG / cm 2 )
Chọn p 0 = 80 KG/cm 2 = 8.10 6 N/m 2 d 2 – Đường kính xy lanh phanh bánh trước
Đường kính xy lanh phanh bánh trước:
Vì xe du lịch cỡ nhỏ nên chọn đường kính xy lanh phanh bánh xe đồng nhất, do đó đường kính xy lanh phanh bánh xe d 1 d mm 2 ( )
Tính toán thiết kế trợ lực phanh
Ta có sơ đồ tính toán bộ trợ lực phanh chân không như sau:
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 2.7.1 HỆ SỐ CƯỜNG HÓA CỦA TRỢ LỰC
Ta có công thức xác định lực bàn đạp :
Khi có đặt bộ trợ lực ta chọn lực bàn đạp cực đại của người lái khoảng
10 KG, kết hợp với lực của bộ trợ lực sinh ra thì trên hệ thống phanh đạt được
Khi chọn Q bdn =N ta xác định được áp suất p i do người lái sinh ra lúc đạp phanh là:
D - Đường kính xi lanh chính , D =0,026 m l, l’ - Các kích thước của đòn bàn đạp chọn l ' = 300 (mm); l = 80(mm) (Tham khảo xe Honda Civic)
Như vậy , áp suất còn lại do bộ trợ lực sinh ra là : p c = p t - p i p t – áp suất tổng cực đại cần thiết sinh ra khi phanh ngặt
80 90 / (8 9).10 / p t KG cm N m p i – áp suất do người lái sinh ra lúc đạp phanh p i = (N/m 2 )
Hệ số cường hoá được tính như sau : t c i k p
p Yêu cầu của bộ cường hóa thiết kế là luôn phải đảm bảo hệ số cường hoá trên
Ta xây dựng được đường đặc tính của bộ cường hoá như sau: Đồ thị của bộ cường hóa lực phanh
Bộ cường hóa phanh cần đảm bảo hệ số cường hóa đã được tính toán Để xác định kích thước màng 3 của bộ cường hóa, cần tạo ra lực tác dụng lên thanh đẩy piston thủy lực thông qua độ chênh áp giữa buồng A và buồng B, từ đó tạo ra áp lực tác động lên piston 1.
Xét sự cân bằng của màng 3 ta có phương trình sau :
p - Độ chênh áp phía trước và phía sau màng 3
F 3 - Diện tích hữu ích của màng 3 (m 2 )
P lx - Lực lò xo ép màng 3
Chọn P lx = 150 (N) (Tham khảo xe Honda Civic)
Q c - Lực tác dụng lên piston thuỷ lực được tính theo công thức :
F 1 - Diện tích của piston xylanh chính
p c - áp suất do trợ lực phanh tạo ra, p c = (N/m 2 )
- hiệu suất dẫn động thuỷ lực , = 0,95
Từ phương trình cân bằng màng 3 ta có :
Vậy ta có đường kính màng 3 là :
Như vậy màng 3 của bộ cường hoá có giá trị bằng … mm để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại p c
Hành trình của piston trong xy lanh chính
Hành trình của xy lanh lực đối với piston cần có độ lớn đủ để đảm bảo không gian phía trước piston trong quá trình dịch chuyển phải bằng hoặc lớn hơn tổng thể tích dầu đi vào các xi lanh làm việc trong hệ thống phanh Điều này được thể hiện qua phương trình sau:
Khoảng cách dịch chuyển của piston trong xi lanh chính được ký hiệu là x1, trong khi khoảng dịch chuyển của piston trong các xy lanh làm việc ở bánh xe là x2 Cụ thể, x1 và x2 đều có giá trị là 7 mm Đường kính của các xy lanh phanh bánh xe trước và sau lần lượt được ký hiệu là d1 và d2.
D- Đường kính của xi lanh chính, D = 26 (mm)
b - Hệ số bổ sung khi phanh ngặt, b 1,05
Hành trình của bàn đạp phanh
Hành trình của bàn đạp trong hệ thống phanh bằng chất lỏng được xác định dựa trên biến dạng đàn hồi của dẫn động chất lỏng và thể tích chất lỏng cần ép ra khỏi xi lanh chính Đối với ô tô có phanh đặt ở tất cả các bánh xe, hành trình bàn đạp h được tính toán theo các yếu tố này.
Trong đó : d 1 - Đường kính xi lanh phanh bánh trước, d 2 - Đường kính xi lanh phanh bánh sau, x 1 - Hành trình piston của xi lanh phanh ở cơ cấu phanh bánh trước
Chọn x 1 = 7 (mm). x 2 - Hành trình piston của xi lanh phanh ở cơ cấu phanh bánh sau
0 - Khe hở giữa piston của xi lanh chính và thanh đẩy nối với bàn đạp;
D - Đường kính xilanh phanh chính
b - Hệ số bổ sung, khi phanh ngặt thể tích của dẫn động chất lỏng tăng lên
b , chọn b 1,1 l, l’ - Các kích thước của đòn bàn đạp chọn l ' = 300 (mm); l = 80(mm) (Tham khảo xe Honda Civic)
Hành trình cực đại của bàn đạp phanh của ô tô con không quá 150 (mm)
Do đó thoả mãn về hành trình bàn đạp phanh.
Tính bền đường ống dẫn động phanh
Đường ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 100 KG/cm 2
Đường ống dẫn dầu có thể được xem như một vỏ mỏng kín hai đầu với chiều dài lớn Ứng suất vòng trong đường ống được tính bằng công thức: σ = t p.R s.
Trong đó: p - áp suất bên trong đường ống, p = 80 KG/cm 2
R - Bán kính bên trong đường ống dẫn, R = 3 (mm) = 0,3 (cm). s - Chiều dày của ống dẫn, s = 0,5 (mm) = 0,05 (cm).
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.
(KG/cm 2 ) Vậy ta có:
2 2 2 2 σ = σ + σ = 240 + 480 = 536,65 n t (KG/cm 2 ) Đường ống làm bằng hợp kim đồng có = 2600 (KG/cm 2 )
Như vậy đường ống dẫn động đủ bền.
Tính toán kiểm tra nhiệt độ của cơ cấu phanh
Trong quá trình phanh ô tô, động năng của xe được chuyển hóa thành nhiệt năng tại các cơ cấu phanh Nhiệt năng này chủ yếu làm nóng đĩa phanh, trong khi một phần khác tỏa ra môi trường xung quanh.
Trong tình huống phanh gấp, thời gian phanh ngắn dẫn đến lượng nhiệt tỏa ra ngoài không khí rất ít, có thể xem như không đáng kể Do đó, mức gia tăng nhiệt độ của đĩa phanh so với môi trường xung quanh được xác định dựa trên yếu tố này.
Sự tăng nhiệt độ của đĩa phanh trong môi trường không khí phụ thuộc vào tốc độ của ô tô khi bắt đầu và kết thúc quá trình phanh, cùng với khối lượng của đĩa phanh Khi ô tô bắt đầu phanh với tốc độ v1 và giảm xuống tốc độ v2, nhiệt độ của đĩa phanh sẽ tăng lên do lực ma sát và năng lượng sinh ra trong quá trình này Khối lượng của đĩa phanh cũng ảnh hưởng đến khả năng tản nhiệt, từ đó tác động đến hiệu suất phanh và an toàn khi lái xe.
Chọn: m t = 30 kg (tham khảo xe Honda Civic) c - Nhiệt dung riêng của vật liệu làm đĩa phanh phanh, đối với gang và thép: c = 500 (J/kg)
Với v 1 = 30 (km/h) = 8, 33 (m/s) và v 2 = 0 thì mức gia tăng nhiệt độ cho phép:[ ] 0
Cơ cấu phanh đảm bảo thoát nhiệt tốt
