Tải bản đầy đủ

thiết kế hệ thống phanh xe 12 tấn dựa trên xe tham khảo hd 210

MỤC LỤC

1


LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ôtô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói
chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát
triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát
triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt bậc đáng kể. Các
thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng
như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô.
Ở nước ta hiện nay, các xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là của nước ngoài, được lắp
ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe nhập cũ, các loại xe trên rất đa
dạng về chủng loại mẫu mã cũng như chất lượng. Trong các loại xe trên thì xe tải đóng
một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước. Xe tải phục vụ chủ yếu
trong các ngành khai khoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá. Với đặc thù của địa hình Việt
Nam với 70% diện tích là đồi núi. Đường xá thường là khó khăn có nhiều dốc cao và dài,
trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải. Do đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh
tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao được hiệu quả phanh và độ ổn
định khi phanh.

Trên cơ sở đó em được giao đề tài : ”Tính toán thiết kế tính toán hệ thống
phanh cho xe tải 12 tấn dựa trên xe cơ sở HYUNDAI Hd210” . Sau hơn ba tháng thực
hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án
tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn thầy Thiều Sỹ Nam và các thầy trong bộ môn đã
giúp đỡ, hướng dẫn
tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Ngày tháng năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trần Đức Quyền

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1. CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU
1.1.1 Công dụng
Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển động của Ôtô hoặc làm giảm bớt
tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho ôtô dừng được trên đường
có độ dốc nhất định, chất lượng của hệ thống phanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ
chuyển động trung bình của ôtô. Hệ thống hãm ôtô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an
toàn của ôtô tránh được những tai nạn xẩy ra trên đường.
1.1.2. Phân loại
- Phân theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân và phanh tay.
- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh ở trục
truyền động (sau hộp số).
- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa.
- Phân theo phương thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, chất lỏng, khí
nén, hoặc liên hợp.
1.1.3. Yêu cầu
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng "an toàn
chủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
+ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp là:
- Quãng đường phanh ngắn
- Thời gian phanh ít nhất.
- Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh.
+ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.
+ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái.
+ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.
+ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc
sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ.


+ Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết.
+ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt.
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định.
+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở
cơ cấu phanh.
+ Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao.

3


+ Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng.
1.2. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanh chính
thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh phụ thường là phanh tay,
phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh
xe.
Việc dùng cả hai phanh chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtô khi chuyển
động và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động
phanh.
1.2.1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra Mômen phanh cần thiết và nâng cao tính ổn định
trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh
xe ôtô.
Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bên trong được sử
dụng rộng rãi. Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh còn phải đảm bảo yêu cầu sau,
như Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế độ phanh
thay đổi (như tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trường)
1.2.1.1. Cơ cấu phanh guốc
1.2.1.1.1. Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía các lực dẫn
động bằng nhau.

Hình 1.1: Cơ cấu phanh bánh trước xe GAZ-53A
1: Cam lệch tâm

2: Chốt có vòng đệm lệch tâm

4


Với các bố trí như vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số của guốc phanh
giống nhau thì Momen ma sát ở trên guốc phanh trước lớn hơn của guốc phanh sau. Sở dĩ
như vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốc phanh trước có xu hướng cường hoá cho lực dẫn
động, còn ở phía phanh sau có xu hướng chống lại lực dẫn động khi xe chuyển động lùi
sẽ có hiện tượng ngược lại.
Cơ cấu phanh này được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần phanh khi xe
chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sát trước lớn hơn tấm ma
sát sau rất nhiều. Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm ma sát, khi sửa chữa có thể thay
thế cùng một lúc, người ta làm tấm ma sát trước dài hơn tấm sau. Kết cấu của loại cơ cấu
phanh này ở (hình 1) khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng
cam lệch tâm còn định tâm guốc phanh bằng chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định.
1.2.1.1.2. Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh
có dịch chuyển gốc như nhau:
Hình 1.2:Kết cấu phanh xe ZIL-

131

1: Cam quay
2: Lò xo
4: Trống phanh
5: Chốt lệch tâm
6: Bầu phanh

Cơ cấu phanh này (hình 1.2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh là bằng
nhau. Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu phanh này có cường
độ ma sát ở các tấm ma sát như nhau và được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ
thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) do profin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh
có dị chuyển góc như nhau.
Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấu trục vít, bánh
vít nhằm thay đổi vị trí của Cam ép và chốt lệch tâm ở điểm đặt cố định.

5


1.2.1.1.3. Cơ cấu guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động bằng
nhau:

Hình 1.3: Kết cấu phanh xe UAZ-452
1: Xy lanh

3: Cam lệch tâm

2: ốc xả khí

4: ốc xả khí

5: Chốt cố định

Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cường độ hao mòn của các tấm ma sát giống
nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh như nhau khi xe chuyển động lùi, mômen
phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanh khi tiến và lùi rất khác nhau.
Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là cam lệch tâm và chốt
lệch tâm.
1.2.1.1.4. Cơ cấu phanh loại bơi:
Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lên đầu trên và
đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép
má phanh sát vào trống phanh. Nhờ sự ma sát nên các guốc phanh bị cuốn theo chiều của
trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụng lên piston một lực và đẩy ống xi lanh làm việc
tỳ sát vào điểm cố định, với phương án kết cấu này hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi
bằng nhau. (Sơ đồ cơ cấu phanh này ở hình 4).

6


Hình 1.4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi
1: Xi lanh phanh

2: Lò xo

1.2.1.1.5. Cơ cấu phanh tự cường hoá

Hình 1.5: Cơ cấu phanh xe GAZ
1: Lò xo

3: Lò xo

2: Xi lanh

4: ốc điều chỉnh

Theo kết cấu thì guốc phanh sau được tỳ vào chốt cố định và bản thân guốc phanh
sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trước. Lực dẫn động của guốc phanh sau
là lực dẫn động của guốc phanh trước thông qua chốt kỳ trung gian, từ điều kiện cân bằng

7


theo phương ngang các lực tác dụng lên guốc phanh trước có thể xác định được lực tác
dụng lên guốc trước.
Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốc phanh sau sẽ
lớn hơn guốc phanh trước rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh Mp sẽ giảm đi nhiều. Do
guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trước nên tấm ma sát gốc phanh sau dài hơn
tấm ma sát guốc phanh trước.
Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu ren trong chốt
tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này.
1.2.1.2. Cơ cấu phanh loại đĩa

Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trước Xe VAZ-2101
Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa: Loại đĩa
quay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều ưu điểm so với phanh guốc áp suất trên bề mặt
ma sát của má phanh giảm và phân bố đều, má phanh ít mòn và mòn đều hơn nên ít phải
điều chỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn, mômen phanh khi tiến cũng như khi lùi đều như
nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân bằng có khả năng làm việc với khe hở bé nên
giảm được thời gian tác dụng phanh.
Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ được sạch trên các bề mặt ma sát.
Trên hình 1.6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa hai tấm ma sát 2
và 5 khi phanh, áp lực dầu trong các xi lanh 3 và 6 tăng lên, đẩy các piston 4 và 7 ép tấm
ma sát vào đĩa.

8


1.2.1.3. Phanh dừng (phanh tay)

Hinh 1.7: Phanh tay kiểu tang trống
1: Má phanh

7: Vành rẻ quat.

2: Tang trống

8: Ti

3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới

9: Cần

4:Trục thứ cấp hộp số

10: Răng rẻ quạt

5: Lò xo hồi vị

11: Tay hãm

6: Trục quả đào

12: Tay kéo phanh

Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh hay lắp ngay
sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí. Hình 1.7 là hình vẽ của cơ cấu phanh dừng
kiểu tang trống được lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp số phanh dừng tác động lên guốc
phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay, cũng có loại dẫn
động bằng khí nén và lò xo.
1.2.2. Dẫn động phanh
1.2.2.1. Dẫn động cơ khí
Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động
cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh vì nó.
Khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững của các thanh dẫn
động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ
cấu. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng ở hệ thống phanh chính
mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng.

9


Hình 1.8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.
1: Tay phanh

5: Trục

8,9: Dây cáp dẫn động phanh

2: Thanh dẫn

6: Thanh kéo

10: Giá

3: Con lăn dây cáp

7: Thanh cân bằng 11,13: Mâm phanh

4: Dây cáp

12: Xilanh phanh bánh xe

Nguyên lý làm việc. Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 được truyền qua
dây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốc phanh,
vị trí của cần phanh tay 1 được định vị bằng cá hãm trên thanh răng 2.
* Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn
động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.
* Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lực không cao,
thời gian phanh lớn.
1.2.2.2. Phanh dẫn động thuỷ lực
Dẫn động phanh thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên hệ thống phanh chính của các
loại ô tô du lịch, trên ô tô vận tải nhỏ và trung bình.
Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng trên bàn đạp đến cơ
cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh, ở phanh dầu
chất lỏng được sử dụng để truyền dẫn lực tác dụng nêu trên. Đặc điểm quan trọng của
dẫn động phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống
chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh. Dẫn động phanh
dầu có các ưu điểm sau.

10


- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo đúng
yêu cầu thiết kế.
- Có hiệu suất cao.
- Độ nhậy tốt.
- Kết cấu đơn giản.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu
phanh.
Nhược điểm:
- Không thể tạo được tỷ số truyền lớn, vì thế phanh đầu không có cường hoá chỉ
dùng ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Đối với dẫn động phanh 1 dòng khi có chỗ nào bị rò (chảy dầu) thì tất cả hệ thống
phanh đều không làm việc, để khắc phục khuyết điểm này người ta dùng loại dẫn động
hai dòng, loại này cơ ưu điểm là khi 1 dòng bị hỏng thì dòng còn lại vẫn làm việc bình
thường tuy nhiên hiệu quả phanh có giảm, đảm bảo an toàn khi chuyển động.
* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng.

1
4
2
3

Hinh 1.9: Sơ đồ dẫn đông phanh thuỷ lực một dòng
1: Bàn đạp

3: Đường ống dẫn

2: Xilanh chính

4: Cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc:
Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đẩy piston của xi lanh chính
2, do đó đều được ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh và các đường ống dẫn dầu 3

11


chất lỏng với áp suất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽ thắng lực của lò xo và tiến hành ép
guốc vào trống phanh.
Khi không phanh nữa người lái không tác dụng vào bàn đạp các lò xo hồi vị của bàn
đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị kéo guốc phanh vào vị trí cũ.
* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng:

1
3

6

5
4

2

I

II
Hình 1.10: Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng.
I: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe trước
II: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe sau
1: Bàn đạp

4,6: Van

2: Tổng phanh

5: Cơ cấu xy lanh bánh xe

3: Bộ phận chia dòng
+ Xi lanh chính hai piston

a) Sơ đồ nguyên lý

b) Cấu tạo cua xy lanh

Hình 1.11: Xy lanh chinh hai piston

12


Cấu tạo: Cơ cấu gồm có piston chính 1 được nối với bàn đạp, và piston trung gian 2
được đặt tự do ở phía giữa của xilanh, piston 2 chia không gian xilanh thành hai khoang
riêng biệt để nối với các dòng dẫn động phanh, mỗi dòng được cung cấp dầu bởi 1 bầu
chứa riêng.
Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái đạp vào bàn đạp làm cho piston chính 1 sẽ
dịch chuyển về phía trái tạo nên áp suất cao ở khoang I, qua piston trung gian 2 tạo nên
áp suất cao ở khoang II.
Khi xẩy ra hư hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch một cách tự do cho
đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy của xilanh, sau đó trong buồng
xilanh của dòng không hư hỏng sẽ tạo nên áp suất làm việc khi đó xe vẫn được phanh
nhưng hiệu quả không cao người lái sẽ cảm thấy hư hỏng của hệ thống vì hành trình bàn
đạp tăng lên.
+ Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng.

a) Sơ đồ

b) Cấu tạo

Hình 1.12: Bộ chia
1: Piston
2:Đầu nối tới dòng sau

3: Đầu nối tới dòng trước
4: Từ xy lanh chính tới

Khi phanh chất lỏng từ xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tác dụng lên
các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đến khi cân bằng với áp
suất trong khoang, khi xẩy ra hư hỏng ở một phớt nào đó thì còn thứ II vẫn làm việc bình
thường song hiệu quả phanh của cả xe có giảm và người lái cũng nhận biết về phía hành
trình bàn đạp tăng.

13


1.2.2.3. Dẫn động phanh khí nén
Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và trung bình,
đặc biệt lớn. Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của khí nén, lực
của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà giảm được sức
lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có
thể là một dòng hoặc 2 dòng.
* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi
1: Máy nén khí

5: ống dẫn hơi

2: Bình chứa

6: Bàn đạp phanh

3: Van phân phối

7: Đồng hồ kiểm tra áp suất

4:Bầu phanh
Nguyên lý:
Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở cho khí
nén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiến hành phanh. Khi thả
bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với đường ống dẫn và mở
đường ống của bầu phanh thông với không khí bên ngoài, khí nén thoát ra ngoài và guốc
phanh nhả ra khỏi trống phanh.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung.
- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo được lực phanh lớn.
- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô.
- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận như hệ thống treo loại khí.

14


* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén.
- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn, giá
thành cao.
- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái tác dụng vào bàn
đạp khá lớn.
1.2.2.4. Dẫn động phanh liên hợp
Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó phần thuỷ lực
có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độ nhậy của hệ thống cao,
phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và
khả năng huy động, điều khiển phanh rơ moóc.
Dẫn động phanh liên hợp thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn và áp
dụng cho xe nhiều cầu như: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320….

Hình 1.14: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô URAL-4320
1: Máy nén khí

2: Bộ điều chỉnh áp suất

3: Van bảo vệ 2 ngả

4: Van bảo vệ 1 ngả

5: Bình chứa khí nén

6: Phanh tay

7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc
9: Đầu nối

8: Van tách
10: Đồng hồ áp suất

11: Tổng van phanh

12: Xy lanh khí nén

13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe

14: Đầu nối phân nhánh

15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu

16: Bàn đạp phanh

15


* Nguyên lý làm việc:
Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16 để mở van
phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van phanh vào cơ cấu.
Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/cm2) đẩy
piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suất cao như các đường
ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van bảo vệ 2 ngả có tác dụng tách
dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì
sự làm việc của dòng không hỏng.
Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động là phần khí
nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì được chia làm hai
dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trước và sau.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.
- Kết hợp được nhiều ưu điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắc
phục được những nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập.
* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.
- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp,
rất khó khăn khi bảo dưỡng sửa chữa.
- Khi phần 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 cơ cấu dẫn động khí nén.
- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và có rất nhiều
cụm chi tiết đắt tiền
1.3. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO HD210 VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG
ÁN THIẾT KẾ
1.3.1. Các thông số cơ bản về xe hyundai
Xe Hyundai 210 là loại xe tải do hãng Hyundai của Hàn Quốc sản xuất. Đây là loại
xe được dùng để chuyên chở các vật liệu và các phụ kiện có kích thước lớn nhằm phục
vụ các công trình xây dựng và các nơi có không gian vừa và lớn. Xe có công suất lớn, độ
bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng vững gồm nhiều thiết bị hiện đại được trang bị trên xe
và đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong các điều kiện đường sá, khí hậu có phần
khắc nghiệt.
Với đề tài được giao là nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống phanh dùng cho xe
tải loại 12 tấn dựa trên cơ sở là xe Hyundai do hãng Hyundai của Hàn Quốc sản xuất.

16


Hình 1.15: Sơ đồ bố trí chung xe Huyndai 210
Thông số cơ bản về xe Hyundai 210
Chiều dài toàn bộ

mm

10625

Chiều rộng toàn bộ

mm

2490

Chiều cao toàn bộ

mm

2835

Chiều dài cơ sở

mm

5950

Vết bánh trước

mm

2.040

Vết bánh sau

mm

1.850

Trọng lượng bản thân

N

117679

Trọng lượng toàn bộ

N

218000

Phanh chính loại

Dẫn động liên hợp

17


Kiểu động cơ

Phanh trước

Tang trống

Phanh sau

Tang trống

Động cơ diegen, 4 kỳ, phun nhiên
liệu trực tiếp

Số xy lanh

8

1.3.2. Giới thiệu về hệ thống phanh xe hyundai 210
1.3.2.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai 210
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

8

16

15

14

13

12

11

8

11

12

Hình 1.16: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai
1: Van phanh tay

12: Cơ cấu phanh cầu sau

2: Cơ cấu phanh bánh xe

13: Công tắc đèn báo dầu

3: Máy nén khí

14: Bình chứa dầu

4: Bình lọc hơi nước

15: Xi lanh khí nén thuỷ lực

5: Bình nén khí

16: Tổng van

6: Van ba ngả
7: Van một chiều
8: Bình chứa khí nén

*Nguyên lý làm việc:
Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suất nhất định và
được kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi được đưa tới các bình chứa khí nén.
Khi phanh, van bình chứa khí nén mở và khí nén từ bình chứa đến mở van ở các
bầu phanh chính của các cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới ép pitong màng trong bầu
phanh chính đẩy pitong dầu trong bầu phanh chính và đưa dầu tới các xy lanh bánh xe và

18


thực hiện quá trình phanh.
Khi không phanh thì nhờ các lực lò xo hồi vị kéo các guốc phanh lại và dầu hồi về
bình dầu lúc này khí nén không hồi về bình chứa mà thông với khí quyển và áp suất trong
buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩy pitong màng dịch chuyển về vị trí
ban đầu và dừng quá trình phanh.
1.3.2.2. Máy nén khí
Máy nén khí là để tạo một lượng khí nén dự trữ cố định ở các ôtô dùng hệ thống
phanh hơi và phanh liên hợp.
* Nguyên lý làm việc.
Máy nén khí được dẫn động bằng truyền động đai từ trục khuỷu động cơ. Dưới tác
dụng của độ chân không sinh ra trong xy lanh của máy nén khí, không khí được hút vào
máy nén khí và khi vào trong không khí được nén lại và có áp suất cao sau đó được đưa
tới bình chứa khí nén qua các ống dẫn động.
1.3.2.3. Bộ điều chỉnh áp suất

Hình 1.17: Bộ điều chỉnh áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xylanh của máy nén khí, nó có tác dụng giữ
nguyên áp suất khí nén trong một giới hạn nhất định là trong khoảng (0,6 - 0,77Mpa). Áp
suất này bảo đảm cho luồng khí nén từ các bình chứa vào các bầu phanh với tốc độ giới
hạn không đổi và với lưu lượng trong một giây lớn nhất do vậy bảo đảm được thời gian
chậm tác dụng của dẫn động phanh là ngắn nhất.
1.3.2.4. Van an toàn
Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng áp suất quá
lớn trong trường hợp tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng. Van được bố trí ở bình chứa
khí nén gần máy nén khí và được điều chỉnh áp suất bị hư hỏng. Van bố trí gần nén khí và
được điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mở van khoảng 0,9 - 0,95Mpa. Van được điều chỉnh

19


nhờ áp suất khí và được hãm lại nhờ lò xo.

Hình 1.18: Van an toàn
1: Đế van

2: Thân van

5: Đai ốc hãm

3: Bi

4: Lò xo van

6: Ty điều chỉnh

1.3.2.5. Cơ cấu phanh

Hình 1.19: Cơ cấu phanh bánh xe
Cơ cấu phanh của xe tham khảo là cơ cấu phanh 2 guốc phanh được điều khiển
cùng chung 2 xi lanh.
Với đặc điểm như vậy thì khi phanh có một má xiết và một má nhả, má nhả khi làm
việc có xu hướng là đi ra xa trống phanh còn má xiết thì sẽ có xu hướng vào trống phanh
do vậy mà khi làm việc lực ma sát của má xiết và trống phanh lớn hơn của má nhả và
trống phanh.

20


1.3.3. Lựa chọn phương án thiết kế
1.3.3.1. Đặt vấn đề
Xe HUYNDAI tải trọng 12 tấn (xe thiết kế) là một loại xe có tính cơ động cao,
trọng tải chuyên chở tương đối lớn. Hiện nay nó là loại xe tải được sử dụng khá phổ biến
ở nước ta, sử dụng trong dân sự nơi địa hình tương đối khó khăn như ở các công trình
xây dựng… Do nhu cầu sử dụng ở địa hình bằng phẳng hoặc ở các công trình xây dựng,
nơi đông dân cư… Để đảm bảo an toàn nên ta phải thiết kế loại xe có trọng lượng tương
đương nhưng đạt hiệu quả khai thác hệ thống cao và đặc biệt là hệ thống đảm bảo an toàn
cao.
Thiết kế phanh tốt nhằm nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phần nâng cao tốc
độ kỹ thuật và nâng cao năng suất vận chuyển, tức là tăng được hiệu quả kinh tế.
Ta biết rằng xe HUYNDAI 210 tấn có hệ thống phanh dẫn động liên hợp phần dẫn
động là phần thủy lực. Có dẫn động một dòng cho cầu trước và cầu sau và cầu giữa lại
dẫn động bởi 1dòng khác, các cơ cấu phanh đặt ở tất cả các bánh xe trong cơ cấu phanh
xe có thể là loại có một hoặc hai xy lanh bánh xe, nếu là loại một xy lanh bánh xe thì 2
guốc phanh được điều khiển chung 1 xy lanh còn đối với loại 2 xy lanh thì mỗi guốc
phanh chịu sự điều khiển bởi 1 xy lanh, đối với 1 cơ cấu phanh có 1 xy lanh bánh xe thì
tạo ra một má xiết và một má nhả, má nhả chịu mômen phanh nhỏ hơn mômen phanh tác
dụng lên má xiết do vậy khi thiết kế ta chế tạo má xiết có chiều dài lớn hơn má nhả, xong
hiện nay chúng ta để tạo sự dễ dàng cho sửa chữa và thay thế thì chế tạo 2 má có cùng
kích thước, còn đối với cơ cấu phanh có 2 xy lanh bánh xe thì cả 2 guốc phanh đều là
guốc xiết do vậy mà mô men tác dụng lên 2 má giống nhau trong phần tính toán thiết kế.
Em thiết kế loại cơ cấu phanh có 1 xy lanh điều khiển 2 guốc phanh. Trong hệ thống dẫn
động và trợ lực phanh ta vận dụng triệt để của xe cơ sở HUYNDAI 210 thiết kế van bảo
vệ 2 ngả đặt trước tổng phanh điều khiển dẫn động phanh cho cầu trước và cầu sau. Tổng
phanh ta thiết kế dạng 2 tầng có tác dụng khi hỏng 1 tần trên của phanh, tầng dưới vẫn
hoạt động nhờ điều khiển cơ khí qua bu lông chặn và cần đẩy của van khi hỏng tầng dưới
và ngược lại. Còn với bầu phanh dẫn động phanh cho trục trước và trục sau của xe ta
thiết kế cơ cấu dẫn động phanh để đảm bảo an toàn và khắc phục các tính năng của xe
HUYNDAI 210 Vì vậy việc thiết kế một loại xe có tải trọng 12 tấn có đủ tính năng an
toàn là 1 việc làm cần thiết.
1.3.3.2. Phương án thiết kế
Trong hệ thống dẫn động phanh ta tận dụng triệt để các cơ cấu của xe tham khảo và
tính toán thiết kế 1 số cụm cơ cấu của hệ thống dẫn động .

21


Khi nghiên cứu kỹ xe tham khảo là xe HUYNDAI 210 trong hệ thống xe có hệ
thống dẫn động liên hợp có các cụm cơ cấu đảm bảo an toàn khi chuyển động cho xe hoạt
động trên đường.
Trong phần thiết kế hệ thống dẫn động em tính toán và kiểm nghiệm một số cụm
như sau:
- Tổng van phanh
- Cụm cơ cấu piston-xy lanh bánh xe
- Cụm cơ cấu piston thủy lực tại cụm chuyển đổi của khí nén thủy lực
- Pistong màng của bầu khí nén
- Van bảo vệ 2 ngả .
Tổng van phanh có nhiệm vụ là cung cấp khí nén cho hệ thống và tổng van phanh
có cấu tạo 2 tầng trong đó tầng trên cung cấp khí nén tới cơ cấu phanh trước và giữa còn
một tầng cung cấp khí nén cho cơ cấu phanh cầu sau. Khi không làm việc thì khoang
thông với nhau và thông với khí quyển qua van xả.

22


CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
2.1.TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
2.1.1.Xác định mômen phanh theo điều kiện bám
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc
dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
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:
M 'p =

j h
G.b 
1 + max g
2L 
g.b


ϕ .rbx


Ở cầu sau là:
M '' p =

j h
G.a 
1 − max g
2L 
g .a


ϕ .rbx


Với: G – trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 218000 (N)
a, b, hg – toạ độ trọng tâm của ôtô (mm);
G.b
= G1
L

- trọng lượng tĩnh trên cầu trước;

G1= 30%G = 0,3 . 218000 = 65400(N)
G.a
= G1
L

- trọng lượng tĩnh lên cầu sau;

G2= 70%G = 0,7 . 21800 = 152600 (N)
L – chiều dài cơ sở của ôtô, L = 5950 (mm) = 5,95 (m);
jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, lấy jmax= 6 (m/s2);
g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2 );
φ – hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi thiết kế lấy φ = 0,6;
rbx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Với cỡ lốp xe: 280 – 508 (10 - 20)
⇒ Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
rbx= λ . (H+d⁄2), (λ = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)
rbx = 0,93( 280 + 508/2 ) = 496 mm = 0,496 (m).

23


Nếu trường hợp đã biết trọng lượng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớc là G 1 và
trục sau là G2 thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một
bánh xe trước là:
M 'p =

m1 × G1
φ .rbx
2

m1 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh:
m1 = 1 +

jmax × hg
g ×b

= 1+

jmax × hg
L × G1
g
G

Với: hg – chiều cao trọng tâm của ôtô, lấy hg= 1,1m đối với ôtô tải.
m1 = 1 +

=>
M 'p =

=>

6 ×1,1
≈ 1, 38
5,95 × 6540
9,81
21800

1,38 × 6540
0, 6 × 0, 496 ≈ 1343( kG.m) = 13430( Nm).
2

m2 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh:
m2 = 1 −

jmax × hg
g×a

= 1−

jmax × hg
6 ×1,1
= 1−
≈ 0,83
L × G2
5,95 ×15260
9,81
g
G
21800

Mômen phanh ở bánh xe sau:
M '' p =

0,83 × 15260
0, 6 × 0, 496 ≈ 1885( kG.m) = 18850( Nm).
2

2.1.2. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
2.1.2.1. Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh
Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β1, β2, β0, rt) chúng ta tính được góc ma sát
ρ
và bán kính
nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N 1 (lực N1 hướng vào tâm
0).
Lực R1 là lực tổng hợp của N1 , và T1.
tg ϕ =

Góc ma sát được xác định như sau :

24

T1

N1

.


µ
µ
Với
là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường
= 0,3. Như thế là
chúng ta đá xác định được góc φ ≈ 16º41’, nghĩa là xác định được hướng của R 1. Góc φ
má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát như nhau.

2.1.2.2. Xác định bán kính r0
Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe sẽ là:
M p = M p1 + M p 2 = R1r0 + R2 r0 = ( R1 + R2 ) r0
r0 = ρ

µ
1+ µ2

Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:
a.Đối với cơ cấu phanh cầu trước:
r0't = 243.

0,3
1 + 0,32

= 70(mm).

+ Đối với má trước:
r0' s = 219.

0,3
1 + 0,32

≈ 63(mm).

+ Đối với má sau:
b.Đối với cơ cấu phanh sau:
r0''t = 243.

0,3
1 + 0,32

= 70(mm).

+ Đối với má trước:
r0''s = 219.

0,3
1 + 0,32

≈ 63(mm).

+ Đối với má sau:
2.1.2.3 Tính góc (δ) và 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):
tgδ =

cos 2 β1 − cos 2 β 2
2β 0 + sin 2 β1 − sin 2β 2

Với: δ1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát
δ1 ≈ 140 ÷ 160 ;
δ0- góc ôm của tấm ma sát;
δ2 = δ1 + δ0.

Bán kính

ρ

ρ=

2rt ( cos β1 − cos β 2 )

β + sin β 0 − 2β 0 cos( β1 + β 2 ) sin β 0
2
0

của lực tổng hợp:

25

2


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×