II. Kết cấu , nguyên lý làm việc của hệ thống phanh
4. Điều hoà lực phanh
3.6. KiÓm tra bÒn mét sè chi tiÕt
3.6.1. KiÓm tra bÒn guèc phanh
1. Xác định các thông số hình học.
Guốc phanh thường có tiết diện làm theo dạng chữ T, được dùng để dán má
phanh.
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4473
X X
X1 X1
R1
R'2 RG R'1 G
a
b
d
c
Y Y
Y2 Yc1
Hình 3.11: Sơ đồ tính toán guốc phanh Chọn hệ trục toạ độ XOY nh− hình vẽ
Các kích th−ớc : a = 60 (mm); b = 6 (mm); c= 6 (mm) ; d = 40 (mm) Ta cã :
F1: Diện tích phần trên của chữ T
F1 = a.b = 60.6 = 360 (mm2) F2: Diện tích phần d−ới của chữ T
F2 = c.d = 6.40 = 240 (mm2)
Y2 : Kích th−ớc chế tạo guốc phanh : Y2 = 23 (mm) (Theo tài liệu [1] công thức (6-1) trang 85) : Yc1 =
2 1
1 2
F F
F Y
+
× = 13,8
240 360
360 .
23 =
+ (mm)
Và: YC2 = Y2 - YC1 = 23- 13,8 = 9,2 (mm) + Tính bán kính đ−ờng trung hoà:
(Theo tài liệu [1] công thức (6-2) trang 86) RTh = 126,8
114 240 137 360
240 360
' 2 2 ' 1 1
2
1 =
+
= + + +
R F R F
F
F (mm)
R’1: Bán kính trọng tâm của phần diện tích trên của tang trống đến tâm tang trống, R’1= 137 (mm)
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4474 R’2: Bán kính trọng tâm của phần tiết diện phía dưới tính đến trọng tâm của tang trèng, R’2=R’1 - Y2 = 137 - 23 = 114 (mm)
+ Kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm G của guốc phanh là:
RG = R’2 + YC1 = 114 + 13,8 = 127,8 (mm) 2) KiÓm tra bÒn guèc phanh.
- ở phần trên khi xây dựng hoạ độ lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định
đ−ợc lực:
P = 2920 (N) = 292 (KG) U1 = 7519 (N) = 751,9 (KG) R1 = 9928 (N) = 992,8 (KG) N1 = 9509 (N) = 950,9 (KG)
qN
qT
U1y U1x
Hình 3.12: Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh ở cơ cấu phanh sau.
- Lùc ®Èy P xilanh: P = 292 (KG) - Phản lực tác dụng lên chốt UX, UY.
- Lực phân bố theo chiều dài do tang trống tác dụng lên guốc phanh.
qN = 32,5
09 , 2 . 14
9 , 950 . 0
1 = =
t β r
N (KG/cm)
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4475
qT = 9,8
09 , 2 . 14
3 , 285 . 0
1 = =
t β r
T (KG/cm)
NX = 0
.180 . 14 . 5 , 32 .
.t βX βX π
N r
q = (KG)
TX = 0
.180 . 14 . 8 , 9 .
.t βX βX π
T r
q = (KG)
1
P
N A
x
Tx
Mu QY1
Nz1
B d'
d'' d
Hình 3.13 : Nửa trên của guốc phanh
* Xét sự cân bằng của đoạn trên:
NZ1 + P.cos(βX +α) + TX.cosβX /2 + NX.sinβX /2 = 0 QY1 - P.sin(βX +α) + NX.cosβX /2 +TX.sinβX /2 = 0 MU1 - P.[a- r.cos(βX +α)] + NX.d’ - TX.d’’ = 0
+ Xét cân bằng tại điểm A ta có:
Khi đó góc α = 150 ; βX =00
NZ1 + P.cosα = 0 => NZ1 = - 292.cos150 = - 282 (KG) QY1 - P.sinα = 0 => QY1 = 292.sin150 = 75,6 (KG) MU1 = 0
+ Xét sự cân bằng tại điểm B ta có:
0 1 =40
β , NX = 317,3 (mm), TX = 95,7 (KG)
NZ1 + P.cos(β1+α) + TX.cosβ1/2 +NX.sinβ1/2 = 0 QY1 - P.sin(β1+α) + NX.cosβ1/2 +TX.sinβ1/2 = 0 MU1 - P.[a- r.cos(β1+α)] + NX.d’ - TX.d’’ = 0
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4476 Ta cã: d = a- r.cos(βX +α), d’ = r.sinβX /2
d’’= r- r.cosβX /2 = r.(1- cosβX /2)
MU1 - P.[a- r.cos(β1+α)] + NX.r. sinβ1/2 - TX. r.(1- cosβ2/2) = 0 P: Lực đẩy của guốc phanh, P = 292 (KG)
a: Khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm đặt lực P đo trên xe a = 112 (mm) = 0,112 (m)
α : Góc hợp bởi trục Y và đ−ờng đi qua tâm O và điểm A trên guốc phanh, α
= 150 Thay số vào ta đ−ợc:
NZ1 =-[ 292.cos(40+15)+ 95,7.cos200+317,3.sin 200] = -365,8 (KG) QY1 = 292.sin(40+15)- 317,3.cos200 -95,7.sin200 = - 91,7 (KG) MU1 = 292.[0,112- 0.14.cos(400+150)] - 317,3.0,14.sin200 +
95,7.0,14.(1- cos200) = - 5,13 (KG.m)
* Xét sự cân bằng cho đoạn d−ới:
2
Mu
U1X U1Y C
C D
NX TX
d' d''
0
Qy2
+ Tại điểm D ta có:
δ =100, α0 =150, c = 115 (mm) = 0,115 (m), β3 =1000 NX = 793,7 (KG), TX = 239,3 (KG)
U1Y = U1.sin300 = 1104.sin300 = 552 (KG) U1X = U1.cos300 = 1104.cos300 = 956 (KG)
NZ2 = - U1Y.cosδ - U1X.sinδ - TX.cosβ3/2- NX.sinβ3/2.
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4477 QY2 = U1Y. sinδ - U1X. cosδ - NX. cosβ3 /2- TX. sinβ3/2
MU1 = - U1X.c.sin(β3 +α0)+ U1Y.c.[1- cos(β3 +α0)]- NX.r.sinβ3/2+ +TX.r.(1- cosβ3/2) Thay số vào ta đ−ợc:
NZ2 = - 1471,5 (KG) QY2 = - 1539 (KG) MU = - 136,2 (KG.m) + Tại điểm C :
β3 =00, δ =100, α0 =150 NZ2 = - U1X.sinδ - U1Y.cosδ QY2 = - U1X.cosδ + U1Y.sinδ MU2 = 0
Thay số ta đ−ợc: NZ2 = - 709,6 (KG); QY2 = -845,6 (KG) MU2 = 0
Từ các số liệu trên ta có biểu đồ nội lực:
A P B
D
C
282 365,8
709,6
1471,5 1539
845,6 91,7
C D
B
A P
Lùc tiÕp tuyÕn NZ Lùc h−íng kÝnh QY
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4478
0 136,2 5,13
0
C D
B
Mô men uốn MU
* Tính ứng suất tại mặt cắt nguy hiểm:
Dựa trên biểu đồ nội lực ta thấy tại mặt cắt D- D là nguy hiểm nhất. Ta tính ứng suất tại mặt cắt này.
+ ứng suất do lực QY và MU gây ra. (Theo tài liệu [1] công thức (6-8) trang 85) (1 )
i th U
Y
R R F
M F
Q + −
σ =
F: Diện tích của thiết diện tính toán.(F = F1 + F2 = 6 cm2) Rth : Bán kính đ−ờng trung hoà. (Rth = 126,8 mm)
Ri: Bán kính tại điểm đang xét.
QY = 1539 (KG) MU = 136,2 (KG.m)
- Xét tại điểm 1 có R1 = 140 (mm) = 14 (cm) ) 460,8
14 68 , 1 12 6 ( 13620 6
1539 + − =
σ = (KG/cm2)
- Xét tại điểm 2 có R2 = 134 (mm) = 13,4 (cm) ) 378,5
4 , 13
68 , 1 12 6 ( 13620 6
1539 + − =
σ = (KG/cm2)
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4479 - Xét tại điểm 3 có R2 = 94 (mm) = 9,4 (cm)
) 535,5 4
, 9
68 , 1 12 6 ( 13620 6
1539 + − =−
σ = (KG/cm2)
+ ứng suất cắt do lực NX gây ra. (Theo tài liệu [1] công thức (6-9) trang 90)
b J
S N
x x
.
= . τ
N: lực cắt, N = 1471,5 (KG)
Sx : Mô men tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm Jx : Mô men quán tính của tiết diện
b: Chiều dày phần bị cắt
- Xác định mômen quán tính Jx. (Theo tài liệu [1] công thức (6-10) trang 90)
Jx = 21 1
3 2 1 2 2
2 3 3
2 .
12 ).
. ( 12
).
( R R a Y F
F c Y
R R
c
c − +
+
− +
Thay số vào ta đ−ợc:
Jx = − + =
+
− +
6 , 3 . 92 , 12 0
6 ).
4 , 13 14 4 ( , 2 . 38 , 12 1
6 , 0 ).
4 , 9 4 , 13
( 3 2 3 2
18,5 (cm4) - Xác định Sx: (Theo tài liệu [1] công thức (6-11) trang 90)
Sx = Y.FC
Y: Toạ độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hoà FC: Diện tích phần bị cắt.
Trên guốc phanh hình chữ T thì tại điểm 1 và 3 có dF = 0, do đó Sx = 0 Tại điểm 2 ta có:
SX2 = Y2 . FC
Với Y2 là khoảng cách từ toạ độ trọng tâm phần hai đến đường trung hoà Y2 = Rth - R’2 = 126,8 - 114 = 12,8 (mm) =1,28 (cm) FC = F1 = 3,6 (cm2)
=> SX = 1,28.3,6 = 4,6 (cm3) b = 0,6 (cm)
- Tại điểm 2 ta có:
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4480
610
6 , 0 . 5 , 18
6 , 4 . 5 , 1471 .
. = =
= J b S N
x
τ x (KG/cm2)
+ ứng suất tổng hợp:
τth = σz2 +4.τ2
- Tại điểm 2 có: τth2 = σz2 +4.τ2 = 378,52 +4.6102 = 1277(KG/cm2) - Tại điểm 1, 3 có SX = 0 do đó τ =0 nên τth =σZ
τth1 =σ1 =460,8 (KG/cm2) τth3 =σ1 =535,5 (KG/cm2)
Với kết quả tính toán đ−ợc ta lập bảng:
Vị trí 1 2 3
σ (KG/cm2)
460,8 378,5 - 535,5
τ (KG/cm2)
0 610 0
τth(KG/cm2)
460,8 1277 535,5
Từ các giá trị trên ta vẽ đ−ợc biểu đồ phân bố ứng suất trên guốc phanh:
1 2 3
460,8 378,5
535,5
0
0
610
Hình 3.14: Biểu đồ phân bố ứng suất trên guốc phanh Ta thấy ứng suất tổng hợp tại điểm 2 là lớn nhất với:
SV: Lê Đình Thành Lớp CKGTCC– K4481 τth2= 1277 (KG/cm2) < [σK] = 4000 (KG/cm2)
Vậy guốc phanh đủ bền.