Đề tài Thiết kế tính toán cải tiến hệ thống phanh xe UAZ-469

Lời nói đầu Cùng với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, công nghệ chế tạo ô tô trên thế giới cũng không ngừng cải tiến và hoàn thiện, đáp ứng yêu cầu của người sử dụng và tính kinh tế cao. ở nước ta ngày càng xuất hiện nhiều các liên doanh sản xuất ô tô với các hãng ô tô nổi tiếng của: Nhật bản, Hoa kỳ, Đức, Italya, Hàn quốc …, đem lại những tiến bộ nhảy vọt cho nền công nghiệp ô tô nước ta. Tuy nhiên do điều kiện địa lý, mức thu nhập của người dân nên hiện nay một số xe ô tô được sản xuất tại Liên xô(cũ), đặc biệt là loại xe UAZ- 469 vẫn được sử dụng khá phổ biến trong quân đội, công an, và các vùng miền núi. Với giá thành rẻ, thuận tiện khi sử dụng, cũng như khi sửa chữa. Tuy nhiên, nó cũng tồn tại những nhược điểm: hệ thống phanh xe UAZ- 469 là hệ thống phanh dẫn động một dòng, không có trợ lực, do đó lực bàn đạp lớn, làm giảm tính an toàn của hệ thống phanh, hiệu quả phanh giảm. Ngày nay, loại xe UAZ đã và đang được cải tiến hoàn thiện để nâng cao độ tin cậy khi sử dụng, điều kiện sử dụng ngày càng thoải mái, tiện nghi hơn. Dựa trên sự phát triển về khoa học kỹ thuật và công nghệ ngành ô tô. Đường xá ngày càng tốt hơn, cho phép xe ô tô chạy với tốc độ cao hơn. Vì vậy hệ thống phanh cần phải hoàn thiện, tin cậy hơn. Do nước ta còn sử dụng nhiều xe UAZ đời cũ, với những kiến thức đã được tiếp thu trong 5 năm học tại trường. Từ những thực tế trên, em chọn đề tài: “ Thiết kế tính toán cải tiến hệ thống phanh xe UAZ-469 ’’. Chương I Tổng quan về hệ thống phanh 1.1. công dụng, phân loại và yêu cầu 1.1.1 Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn sự chuyển động của ô tô. Ngoài ra nó còn có tác dụng giữ cho ô tô đứng yên ở trên đường có độ dốc nhất định. - Hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển. 1.1.2 . Phân loại Tuỳ theo cách bố trí cơ cấu phanh, chúng ta nghiên cứu một số cách phân loại cơ bản sau: Theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực: - Phanh bánh xe (Phanh chân) - Phanh truyền lực (Phanh tay) Theo bộ phận tiến hành phanh (Cơ cấu phanh): - Cơ cấu phanh guốc (phanh tang trống) - Cơ cấu phanh đai - Cơ cấu phanh đĩa Theo dẫn động phanh: - Phanh dẫn động cơ khí - Phanh dẫn động thuỷ lực - Phanh dẫn động khí nén - Phanh dẫn động liên hợp 1.1.3. Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh ngặt trong trường hợp nguy hiểm. - Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh. - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn. - Dẫn động phanh có độ nhạy lớn. - Đảm bảo việc phân bố mô men trên các bánh xe phải theo quan hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào. - Không có hiện tượng tự siết khi phanh. - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt. - Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng. - Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe. - Có khả năng phanh ô tô khi đứng trong thời gian dài. 1.2. Kết cấu hệ thống phanh Hệ thống phanh trên ô tô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay thường gọi là phanh chân) và phanh phụ (phanh truyền lực hay còn gọi là phanh tay). Sở dĩ phải làm cả phanh chính và phanh phụ là để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động. Hệ thống phanh gồm có hai phần chính: cơ cấu phanh và dẫn động phanh. 1.2.1. Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh thường dùng loại guốc và gần đây sử dụng loại đĩa tương đối phổ biến. a. Cơ cấu phanh guốc Cơ cấu phanh loại guốc có thể kết cấu theo nhiều dạng khác nhau. b. Cơ cấu phanh đĩa Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên ô tô. Có hai loại phanh đĩa: loại đĩa quay và loại vỏ quay. Loại đĩa quay với các guốc phanh ở phía ngoài có trọng lượng nhỏ, thường dùng làm phanh tay ở một số ô tô tải. Phanh đĩa có ưu điểm so với phanh guốc là: áp suất trên bề mặt ma sát của các má phanh giảm và phân bố đều, do đó má phanh ít mòn và mòn đều (ít phải điều chỉnh), điều kiện làm mát tốt, đảm bảo mô men phanh như nhau khi tiến cũng như khi lùi, lực chiếu trục tác dụng lên đĩa được cân bằng, có khả năng làm việc với các khe hở bé nên giảm được thời gian tác dụng phanh. Dẫn động phanh a. Dẫn động bằng chất lỏng (phanh dầu) ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh qua chất lỏng ở các đường ống. Dẫn động chất lỏng có các ưu điểm sau: - Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo yêu cầu. - Hiệu suất cao - Độ nhạy tốt - Kết cấu đơn giản - Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh. Khuyết điểm của dẫn động chất lỏng: - Không thể làm tỉ số truyền lớn, vì thế phanh dầu không có cường hoá chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ. Lực tác dụng lên bàn đạp lớn. - Phanh dẫn động một dòng, khi có chỗ nào bị rò rỉ thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được. Để khắc phục hiện tượng này thì hiện nay có xu hướng làm dẫn động hai dòng thay cho dẫn động một dòng. * Dẫn động hai dòng Để tăng độ an toàn của hệ thống phanh ngày nay dùng dẫn động hai dòng và vẫn có cơ cấu điều khiển chung. Dẫn động hai dòng có thể làm theo nhiều sơ đồ khác nhau với mục đích đảm bảo tính ổn định và tính phanh cực đại của ô tô. Trong dẫn động hai dòng mà vẫn dùng xilanh chính loại bình thường như ở dẫn động một dòng thì sẽ có thêm bộ phận chia. Bộ phận chia dòng để phân chia dầu tác dụng lên các bánh xe trước và sau theo các đường riêng rẽ với nhau. Mục đích để tăng tính an toàn cho xe, vì khi đường dẫn nào bị hỏng thì đường dẫn kia vẫn truyền cho các bánh xe khác, và vẫn phanh được xe, tuy hiệu quả phanh có kém. b. Dẫn động khí nén (phanh khí) Phanh khí dùng trên xe ô tô và đoàn xe có trọng lượng trung bình và lớn. Do áp suất của không khí ít hơn so với áp suất chất lỏng ở phanh dầu ( từ 10->15 lần ) cho nên trọng lượng của dẫn động phanh khí lớn hơn rất nhiều. Hệ thống phanh khí có ưu điểm là lực tác dụng lên bàn đạp bé, vì vậy nó được trang bị cho ô tô tải tải trọng lớn, có khả năng điều khiển hệ thống phanh rơ moóc bằng cách nối hệ thống phanh của rơ moóc với hệ thống phanh của ô tô kéo. Dẫn động phanh bằng khí nén đảm bảo chế độ phanh rơ moóc khác ô tô kéo, do đó phanh đoàn xe ổn định, khi rơ moóc bị tách khỏi ô tô kéo thì rơ moóc bị phanh một cách tự động. Ưu điểm nữa của hệ thống phanh khí là có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí .v.v… Khuyết điểm của hệ thống phanh khí là số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng chung khá lớn, giá thành cao, độ nhạy kém, nghĩa là thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng lên khá lớn. 1.3. giới thiệu về xe uaz - 469 1.3.1. Giới thiệu chung uaz - 469 là loại xe do Liên xô sản xuất. Đây là loại xe hai cầu, có tính năng việt dã cao, hoạt động tốt trên địa bàn xấu, tuy nhiên vẫn còn nhiều nhược điểm đặc biệt là lực bàn đạp và hành trình bàn đạp còn quá lớn làm cho người lái nhanh mệt mỏi. Để đạt hiệu quả cao, an toàn phải tiến hành cải tiến một số bộ phận trên xe như: lái, treo, phanh. . . 1.3.2. Giới thiệu về hệ thống phanh xe uaz- 469 a. Bố trí chung Hình 1-1: Bố trí chung Hệ thống phanh xe UAZ- 469 gồm có: Hệ thống phanh chính (phanh chân), các cơ cấu phanh đặt ở bánh xe và hệ thống phanh dừng (phanh tay) được bố trí sau hộp phân phối. Sở dĩ phải làm cả hai loại phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động. Phanh chính được dẫn động bằng thuỷ lực, một dòng, kết cấu gọn, độ nhạy tốt, cơ cấu phanh dùng phanh guốc, lắp trên tất cả các bánh xe để tận dụng hết lực bám của xe khi phanh. Ưu điểm của hệ thống phanh chính là kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa. Phanh dừng được dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay. Ưu điểm là phanh dừng xe trong thời gian ngắn, độ tin cậy cao. Nhược điểm là kết cấu phức tạp. b. Cơ cấu phanh * Cơ cấu phanh bánh trước 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 Hình 1-2: Cơ cấu phanh bánh trước Cơ cấu phanh bánh trước là cơ cấu phanh guốc, hai guốc phanh được dẫn động bằng hai xi lanh riêng rẽ và đặt trên hai chốt lệch tâm khác phía, do đó thì hiệu quả phanh tốt, nhưng xe chạy lùi thì hiệu quả phanh thấp hơn. Nhược điểm này không quan trọng lắm đối với ô tô có trọng lượng nhỏ, hơn nữa khi ô tô chạy lùi tốc độ cũng thấp cho nên yêu cầu mô men phanh ít hơn. - Trống phanh được đúc bằng gang, mặt trong được gia công nhẵn để tiếp xúc với tấm ma sát, trống phanh được lắp với moayơ bánh xe. Là chi tiết cùng với má phanh tạo ra mô men ma sát, tiêu thụ động năng của xe khi phanh. - Mâm phanh: Được chế tạo bằng thép tấm có các lỗ để lắp ghép các chi tiết, đồng thời để bảo vệ các chi tiết bên trong. - Guốc phanh: Được chế tạo bằng thép, trên mặt có gia công các lỗ để lắp đinh tán dùng để gắn tấm ma sát lên guốc phanh, đinh tán làm bằng nhuôm, được tán thấp hơn bề mặt ma sát từ 1,5->2 mm. - Má phanh làm bằng Ferađô , chiều dày má phanh là 5,5mm, rộng 50mm, đường kính ngoài là297mm, góc ôm β=120o. - Cam lệch tâm: Luôn tỳ vào guốc phanh và được cố định nhờ lò xo, tác dụng của cam lệch tâm là điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang trống. - Lò xo hồi vị: Mỗi cơ cấu phanh trước có hai lò xo hồi vị để kéo guốc tỳ sát vào đầu píttông của xi lanh bánh xe và tỳ sát vào cam lệch để tâm đảm bảo khe hở cần thiết giữa má phanh và tang trống. * Cơ cấu phanh sau: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Hình 1-3: Cơ cấu phanh sau Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc trên hai chốt tựa cùng phía và có cùng chung một xilanh làm việc. Cấu tạo cơ cấu phanh sau cơ bản giống cơ cấu phanh trước, chỉ khác một số điểm sau: - Má trước là má siết, má sau là má nhả, để cho má trước và má sau mòn đều nhau nên má trước làm dài hơn má sau. - Cả hai chốt tựa cùng nằm ở phía dưới. - Mỗi cơ cấu phanh có lò xo chung cho cả guốc trước và guốc sau. Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên, ta phải điều chỉnh lại khe hở này, điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh bằng cách xoay cam lệch tâm 7 và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm. Khi điều chỉnh khe hở trên khoảng 0,25mm, khe hở dưới khoảng 0,12mm * Phanh dừng: Dùng để phanh trên dốc và khi đỗ xe và để phanh xe khi gặp nguy hiểm. c. Dẫn động phanh: Dẫn động của hệ thống phanh chính bao gồm bàn đạp phanh, xi lanh chính, cơ cấu phanh, các đường ống dẫn và các thiết bị nối, các xi lanh công tác ở các bánh xe. * Xi lanh chính: - Nhiệm vụ của xi lanh chính là nhận lực từ bàn đạp phanh, tạo ra dầu có áp suất cao truyền tới các xi lanh công tác ở các bánh xe. - Thân xi lanh: Được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ cấp dầu và bù dầu, có lỗ ren để bắt ống nối, đường kính xi lanh 32 mm. - Píttông: Được chế tạo bằng hợp kim nhôm, có các gờ để lắp gioăng làm kín, đỉnh píttông được khoan 8 lỗ nhỏ f 1,8 mm để dẫn dầu trong hành trình trả. - Bát cao su: Làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển cùng với píttông có tác dụng làm kín dầu có áp suất cao ở hành trình nén. * Xi lanh công tác: - Được đúc bằng gang xám GX 18-36, có đường kính trong là 32 mm, có lỗ ren M10 để bắt vít xả khí và lỗ ren M12 để lắp đầu nối. Xi lanh công tác có tác dụng cùng với píttông nhận lực thông qua phần dẫn động truyền tới guốc phanh. 1.3.3. Nguyên lý hoạt động: B A Hình 1- 4: nguyên lý hoạt động - Khi đạp phanh: Người lái tác động lên bàn đạp phanh, qua cần đẩy làm cho píttông dịch chuyển sang trái, bát cao su nhanh chóng bịt kín lỗ cất dầu, ép dầu trong xi lanh tạo ra áp suất cao, mở van thuận, dầu có áp suất cao theo đường ống tới xi lanh công tác thực hiện phanh xe. - Khi thôi phanh: Người lái nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vi kéo cần đẩy về vị trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe được hồi về xi lanh chính qua van nghịch kết thúc quá trình phanh. Tuy nhiên dầu phanh chảy từ xi lanh bánh xe về ngay lập tức, nên áp suất dầu trong xi lanh chính giảm nhanh chóng tạo ra độ chân không. Kết quả là, dầu trong bình chứa sẽ chảy vào xi lanh qua cửa vào và dầu từ khoang B qua các lỗ ở đỉnh píttông làm cong phớt cao su đi vào khoang A. Như vậy khoang A được bổ sung dầu tức thời đảm bảo đủ dầu cho lần đạp phanh tiếp theo, điều quan trọng là phải đảm bảo áp suất dư 5O – 8O KN/cm2 để tránh lọt khí vào trong đường ống. 1.3.4. Các thông số của xe UAZ – 469 - Trọng lượng xe: 2350 kg. + Tự trọng : 1500 kg. + Trọng lượng phân bố cầu trước: 970 kg. + Trọng lượng phân bố cầu sau: 1380 kg. - Kích thước xe: + Chiều dài: 4025 mm. + Chiều rộng: 1805 mm. + Chiều cao: 2020mm. + Chiều dài cơ sở: 2380mm. + Chiều rộng cơ sở: 1442 mm. - Vận tốc cực đại: 100Km/h. - Công suất cực đại: 75 mã lực. - Mô men xoắn cực đại: 17,5kg/m. - Ký hiệu lốp: 8,4 – 15. - Kích thước hệ thống phanh: + Đường kính xi lanh chính: 32mm. + Đường kính xi lanh bánh xe: Đường kính trong: 32mm. Đường kính ngoài: 42mm. + Đường kính tang trống: Đường kính trong: 280mm. Đường kính ngoài: 292mm. + Chiều rộng má phanh: 50mm. + Chiều dày má phanh 5 mm. + Tấm ma sát cơ cấu phanh trước: Má phanh trước và má phanh sau: b0 = 1200 b1 = 2Oo ; b2 = 14Oo + Tấm ma sát cơ cấu phanh sau: Má trước:bo = 125o ; b1 =15o ; b2 = 14Oo Má sau: bo = 8Oo ; b1 = 4O0 ; b2 = 12Oo + Tỷ số dẫn động từ bàn đạp đến xi lanh chính: 300/50mm. Chương II Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe uaz - 469 2.1. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh 2.1.1. Xác định toạ độ trọng tâm của xe L b a G 2 G G 1 Hình 2-1: Sơ đồ tọa dộ trọng tâm MA = G . a - Z2 . L = 0 MB = G . b - Z1 . L = 0 ; Trong đó: + Z1 = G1 = 970KG + Z2 = G2 = 1380 KG + L = 2,38 m. a,b - Khoảng cách từ toạ độ trọng tâm đến cầu trước và cầu sau: * Xác định bán kính làm việc trung bình của bánh xe: ký hiệu lốp 8,4 - 15 Với: + B = 8,4 - Bề rộng lốp. + d = 15 - Đường kính vành xe. r1 = r0 . l l= 0,935 - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp. r1 = 0,4 . 0,935 = 0,374 m 2.1.2 . Xác định mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh Mô men phanh sinh ra ở cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ của xe hoặc dừng hẳn xe với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép. Để tránh hiện tượng trượt lê bánh xe trong quá trình phanh, thì mô men sinh ra ở các bánh xe được xác định theo điều kiện bám. a. Mô men phanh bánh xe trước áp dụng công thức: b. Mô men phanh bánh xe sau - Hệ số phân bố lại tải trọng khi phanh lên cầu trước và cầu sau: Trong đó: + Jmax = 5,8 m/s2 - Gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh. + g = 9,81 m/s2 - Gia tốc trọng trường. +hg = 0,5 m - Chiều cao trọng tâm của xe. + a = 1,39; b = 0,98 - Các kích thước toạ độ trọng tâm đến cầu trước và cầu sau. Do đó m1 = 1+ = 0,7 m2 = 1 - = 1,212 M’P = . 0,6 . 0,374 = 76,18(KG.m) M’’ P = . 0,6 . 0,374 = 187,66 (KG.m) 2.2. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh 2.2.1. Các thông số của cơ cấu phanh - Đường kính trống phanh: 280 mm. Đường kính xi lanh bánh xe: + Đường kính trong: 32mm. + Đường kính ngoài: 42mm. - Chiều dày guốc phanh: 5 mm. - Chiều rộng má phanh: 50 mm. Tấm ma sát phanh bánh xe trước: + góc ôm tấm ma sát: b0 = 1200 b1 = 200 ; b2 = 1400 - Tấm ma sát phanh bánh xe sau: + Má trước: b0 = 1250 ; b1 = 150 ; b2 = 1400 + Má sau: b0 = 800 ; b1 = 400 ; b2 = 1200 2.2.2. Xác định lực - Khi phanh guốc phanh chịu tác dụng của lực P, lực tổng hợp R của N và T từ trống phanh tác dụng lên guốc phanh và phản lực U tại chốt phanh. - Góc và bán kính để xác định lực tổng hợp tác dụng lên má phanh được xác định theo công thức sau: Trong đó: + b0 - góc ôm tấm ma sát. + b1 góc tính từ tấm chốt quay của guốc đến chỗ tán tấm ma sát. + b2 = b1 + b0 - góc từ tâm chốt tựa đến cuối tấm ma sát. + rt - Bán kính của tang trống. - Từ các công thức trên ta tính được: a. Đối với má trước, má sau của cơ cấu phanh trước: d = 5,80 r = 163 mm b. Đối với phanh sau: Cơ cấu phanh có hai guốc phanh chung một xi lanh bánh xe. Má trước là má siết, má sau là má nhả, để cho tấm ma sát trước và sau mòn đều nhau thì má ở trước làm dài hơn má ở sau. Thay số liệu vào công thức sau ta tính được: Má trước: tg d1 = = 0,118 d1 = 6,750 r1 = 164 mm - Má sau: d1 = 8,250 r1 = 151 mm Từ góc d và bán kính r ta xác định được điểm đặt và hướng của lực Lực tổng hợp của và tạo với lực một góc j xác định như sau: Với : m = 0,3 - Là hệ số ma sát giữa tấm ma sát và tang trống. j = 16,690 c. Khi tính toán cơ cấu phanh chúng ta cần xác định lực tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ở cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau bằng mô men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe. - Đối với cơ cấu phanh trước: M’p = M’p1 + M’p2 = R1.r0 + R2.r0 = 2. R.r0 d. Xây dựng họa đồ lực của cơ cấu phanh trước và phanh sau: Vì xi lanh như nhau nên lực đẩy guốc phanh là như nhau đối với các guốc phanh Trên mỗi guốc phanh có 3 lực tác dụng P’ , R’1, U’1 hoặc P, R2,U2 . Từ tâm chốt quay 01, 02 kẻ đường qua tâm ô ta có các trục Y1 Y1 và Y2 Y2 . - Từ tâm 0 kẻ đường qua vuông góc tương ứng với các trục Y1 Y1 và Y2 Y2 ta có trục X1 X1 và X2 X2 - Hướng của lực N1 tạo với trục X1 X1 góc d1 - Hướng của lực N2 tạo với trục X2 X2 góc d2 - Điểm đặt lực N1và N2 tại có bán kính là p1, p2 - Kẻ vuông góc với N1và N2 tại góc của nó ta có lực T1, T2 - Hợp lực R1, R2 tương ứng của N1, T1 và N2, T2 tạo với N1, N2 tương ứng với góc j. - Kéo dài lực P, lực R1 , R2 các lực này cắt nhau 0’ và 0’’ ta nối tới tâm chốt quay má phanh trước và sau,ta có các phản lực U1, U2. - Xây dựng đa giác lực bằng cách lấy hai đoạn P = 80 mm để thực hiện lực ,ta được đa giác lực ,,hoặc ,,. - Từ toạ độ lực ta có tỷ số: + Đối với cơ cấu phanh trước: P 1 o R 1 N 1 X 1 T 1 d O 1 Y 1 R 1 U 1 P 1 U 1 Hình 2-2: Họa đồ tấm ma sát phanh trước R1 = R2 d1 j1 r + Đối với cơ cấu phanh sau: R1 = 2,28 . R2 Hình 2-3: Họa đồ tấm ma sát phanh sau - Đối với cơ cấu phanh trước, ta có: - Đối với cơ cấu phanh sau, ta có: M’’P = 2,28 . R2 . r01 + R2 . r02 R1 = 2,28 . R2 = 2,28 . 702,6 = 1602 kg - Tỷ lệ xích hoạ đồ cơ cấu phanh trước: - ở cơ cấu phanh trước: P1 = P2= P = 80 . m = 80 . 5,16 = 412 Kg R1 = R2 = R = 1425 kg U1 = U2 = 205 . 5,16 = 1075 Kg. - ở cơ cấu phanh sau: P = 80 . m = 80 . 5,8 = 464Kg R1 = 276 . 5,8 = 1601,8 kg; R2 = 633 kg O T 1 N 1 R 1 P Y U 1 O 1 U 1 R 1 P 8,5° U1 = 504 . 5,8 = 292 Kg. P R 1 U 1 O 1 6,75° U 1 Y 1 P R 1 N 1 T 1 O P X 1 Y 2 T 2 X 2 N 2 R 2 8,25° U 2 U 2 P R 2 Hình 2- 4: Họa đồ lưc phanh cơ cấu phanh trước Hình 2- 5: Họa đồ lưc phanh cơ cấu phanh sau 2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh 2.3.1. Xác định áp suất trong hệ thống phanh: - Từ hoạ đồ lực. ở trên ta đã xác định được lực ép cần tác dụng lên guốc phanh trước và phanh sau: + Đối với phanh trước: P1 = P2 = 412 KG + Đối với phanh sau: P1 = P2 = 464 KG Theo thiết kế thực tế của xe, ta thấy các xi lanh bánh xe có đường kính như nhau. Do đó, ta lấy lực P = 464 KG của cơ cấu phanh sau để xác định áp suất trong hệ thống dẫn động, vì để đảm bảo cho bánh trước không bị trượt lê. - Lực ép lên guốc phanh: Trong đó: + d = 32 mm - Đường kính xi lanh bánh xe. + P = 464 KG. + Pi = áp suất dầu trong hệ thống cần đạt được. Trong đó: + D = 32 mm - Đường kính xi lanh chính. + Pi = 52,3 KG/cm2 + L, = 50 mm - Kích thước bàn đạp. +l = 300 mm - Kích thước bàn đạp. +h = 0,92 - Hiệu suất dẫn động thuỷ lực. - Nhận xét: Với áp suất yêu cầu trong hệ thống là pi = 52,3 KG/cm2 thì lực bàn đạp thực tế Qmax = 75 KG > [ Qmax] = 50 KG. Do đó, ta thấy hệ thống lực bàn đạp phải lớn thì mới đảm bảo mô men phanh yêu cầu. Để giảm nhẹ lực bàn đạp cho người lái, tăng tính an toàn, tăng hiệu quả phanh, khi sử dụng phanh ta cần cải tiến hệ thống phanh cũ, thiết kế trợ lực phanh cho xe này. 2.4. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh 2.4.1. Xác định hành trình píttông của xi lanh bánh xe trước và sau Trong đó: + x1 = x2 - hành trình dịch chuyển của píttông công tác ( mm ). . + d = 0,3 - Khe hở trung bình giữa má phanh và trống phanh. + l = 1 mm - Độ mòn hướng kính cho phép của má phanh. + a = 110 mm - Khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P. + c = 113 mm - Khoảng cách từ tâm trống đến chỗ cố định của má phanh. D d X1 X1 Q bđ Hình 2-6: Sơ đồ hành trình bàn đạp 2.4.2. Xác định hành trình cực đại bàn đạp phanh Trong đó: + d1,d2 = 32 mm - Là đường kính xi lanh làm việc của cơ cấu phanh trước và phanh sau. + D = 32 mm - Đường kính xi lanh chính. + x1,x2 = 5,13 mm - Hành trình của píttông trong xi lanh bánh xe trước và sau. + hb = 1,05 - Hệ số bổ xung khi phanh ngặt thể tích của dẫn động chất tăng lên. + d = 1,5 mm - Khe hở giữa thanh đẩy với píttông ở xi lanh chính d = 1,5 mm. = 108 h= 108 mm - Nhận xét: Hành trình bàn đạp phanh của xe đảm bảo yêu cầu Ê 150á170mm 2.5. Tính bền cơ cấu phanh 2.5.1. Xác định công ma sát riêng Xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau: Trong đó: + G - Trọng lượng toàn bộ ôtô khi đầy tải G = 2350 Kg. + V0 - Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh V0 = 50 km/h = 13,89 m/s. + g = 9,81 m/s2 - Gia tốc trọng trường. + Fồ - Diện tích toàn bộ của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh. Fồ = ồb0i . rt . bi Trong đó: + m = 8 - Số lượng má phanh. + b0i - Góc ôm của má phanh tính thép rad. + rt = 140 mm - Bán kính tang trống. + bi = 50 mm - Chiều rộng của má phanh thứ i. Fồ = 0,108 m2 L Ê [ L ] = 400 J/cm2. 2.5.2. Tính áp suất trên bề mặt ma sát Trong đó: + MP - Mô men phanh của một má phanh. + m = 0,3 - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh. + rt = 0,14 m - Bán kính tang trống. + b0 - Góc ôm tấm ma sát tính bằng rad. - ở cơ cấu phanh trước: - ở cơ c ấu phanh sau: M’’P1 = R1 . r01 = 1425 . 0,047 = 67KG.m. M’’P2 = R2 . r02 = 702 . 0,043 = 30,2 KG.m. Ta có: Vậy áp suất má phanh trên bề mặt đều đảm bảo yêu cầu Ê 2 MN/m2 2.5.3.Tính thời gian làm việc của má phanh theo tỷ số p : Trong đó: + M = 1900 KG - Trọng lượng của xe khi đầy tải. + Fồ = 0,108 m2 - Diện tích toàn bộ các tấm ma sát. 2.5.4. Tính nhiệt phát ra trong quá trình : Trong quá trình phanh động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra môi trường không khí. Phương trình cân bằng nhiệt năng: Trong đó: + G = 2350 KG - Trọng lượng khi xe đầy tải. + g = 9,81 m/s2 + v1 = 30 km/h = 8,3 m/s - Vận tốc ban đầu khi phanh. + v2 = 0 - Vận tốc cuối quá trình phanh. + m1 = 18 kg - Khối lượng các trống phanh và các chi tiết liên quan bị nung nóng. + c - Nhiệt dung riêng của các chi tiết bị nung nóng, đối với thép và gang c = 500J/ KG độ = 50 KG.m/KG độ. + t0 - Sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trường không khí. + ft - Diện tích làm mát của trống phanh. + kt - Hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí. + t - Thời gian phanh. Số hạng thứ nhất ở vế phải của phương trình trên, là phần năng lượng làm nung nóng trống phanh, còn số hạng thứ hai là phần năng truyền ra không khí. Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do đó, ta xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh như sau: Như vậy là đảm bảo yêu cầu. 2.5.5. Kiểm tra điều kiện tự xiết : Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị áp sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát, mà không cần tác động của lực P của dẫn động lên guốc phanh. Hiện tượng tự xiết xảy ra khi có điều kiện sau: C . ( cosd + m . p ) - m . p = 0 Trong đó: + c = 113 mm - Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt quay của má phanh. + d - các góc được xác định theo công thức (1) đã được xác định ở phần trước: d , = 5,80 ; d ,,1 = 6,750 ; d ,,2 = 8,250 + p - Bán kính xác định lực tổng, đã được xác định theo công thức (2) ở phần trước: r , = 163,4 mm; r ,,1 = 164,75 mm; r ,,2 = 151 mm. - ở cơ cấu phanh trước: - ở cơ cấu phanh sau: Ta thấy tất cả các giá trị của m vừa tìm được đều khác với giá trị m = 0,3. Vậy hiện tượng tự siết không xảy ra đối với các cơ cấu phanh. 2.5.6. Tính bền trốn g phanh áp suất trong trống phanh được tính theo công thức và kết quả đã được tính ở phần 2: + ở cơ cấu phanh trước: q, = 16.104 KG/m2 + ở cơ cấu phanh sau: q1,, = 10,5.104 KG/m2 q2,, = 6,6.104 KG/m2 Ta chỉ cần tính bền cho phanh trước, vì có áp suất lớn nhất. - ứng suất hướng tâm tính theo công thức: - ứng suất hướng tâm tính theo công thức: Trong đó: + a , = 140 mm - Là bán kính trong của tang trống. + b , = 146,8 mm - Là bán kính ngoài của tang trống. + r - Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính, khi r = a , thì sn và st đạt được giá trị