Đồ án Thiết kế cơ cấu phanh xe tải, công thức bánh xe 4x2, trọng tải 4 tấn

häc viÖn kTQS céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam Khoa: §éng lùc §éc lËp - Tù do - H¹nh phóc NHIÖM Vô ®å ¸n Hä vµ tªn : NGuyÔn Kim Long Líp : xe qu©n sù-K37 1. §Çu ®Ò thiÕt kÕ TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh xe t¶i, c«ng thøc b¸nh xe 4x2, träng t¶i 4 tÊn. 2. C¸c sè liÖu ban ®Çu TT Th«ng sè kÝ hiÖu Gi¸ trÞ §¬n vÞ 1 Träng l­îng toµn bé cña xe G 74000 N 2 Träng l­îng ph©n bè lªn cÇu tr­íc Gt 18100 N 3 ChiÒu dµi c¬ së cña «t« L 3.7 m 4 HÖ sè b¸m gi÷a lèp – mÆt ®­êng 0.75 5 Gia tèc cùc ®¹i Jpm· 6 m/s 6 C«ng thøc cña lèp xe 8.25 - 20 inch 3. Néi dung thuyÕt minh - Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cña c¬ cÊu phanh. - TÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh. 4. C¸c b¶n vÏ ( ghi râ c¸c lo¹i b¶n vÏ vÒ kÝch th­íc c¸c b¶n vÏ). - B¶n vÏ kÕt cÊu c¬ cÊu phanh cÇu sau (A0) - B¶n vÏ s¬ ®å hÖ thèng phanh dÉn ®éng thuû lùc (A3) 5 . C¸n bé h­íng dÉn . ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6 . Ngµy giao nhiÖm vô thiÕt kÕ : . . …………………………….. 7. Ngµy hoµn thµnh nhiÖm vô …………10/7/2006…………….. Ngµy …10……th¸ng …7…..n¨m 2006 . c¸n bé h­íng dÉn (Ký vµ ghi râ hä tªn ) Vâ Quèc §¹i KÕt qu¶ ®¸nh gi¸ : - Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ …………….. - §iÓm thuyÕt minh…………….. - B¶n vÏ thiÕt kÕ………………… Ngµy ….th¸ng …n¨m 2006 Häc viªn ®· hoµn thµnh Ngµy ……th¸ng……n¨m 2006 (ký tªn ) Môc lôc NhiÖm vô ®å ¸n. Lêi nãi ®Çu. Ch­¬ng I: Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu c¬ cÊu phanh 1. C«ng dông. 2. Yªu cÇu 3. Ph©n tÝch kÕt cÊu c¬ cÊu phanh. 4. C¨n cø chän c¬ cÊu phanh 4.1. C¬ cÊu phanh cã chèt tùa cïng phÝa vµ lùc ®Èy lªn c¸c guèc b»ng nhau. 4.2. C¬ cÊu phanh cã chèt tùa kh¸c phÝa vµ lùc ®Èy lªn c¸c guèc b»ng nhau. 4.3. C¬ cÊu phanh cã chèt tùa mét phÝa vµ chuyÓn dÞch c¸c guèc b»ng nhau. 4.4. C¬ cÊu phanh c­êng ho¸ vµ cã chèt tùa chung cho c¶ hai guèc. Ch­¬ng II: TÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh 1. Môc ®Ých vµ nhiÖm vô tÝnh to¸n 1.1. Môc ®Ých 1.2. NhiÖm vô tÝnh to¸n 2. Th«ng sè ban ®Çu dïng ®Ó tÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh 3. X¸c ®Þnh m« men cÇn sinh ra c¬ cÊu phanh 4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña c¬ cÊu phanh 4.1. C¬ cÊu phanh cÇu tr­íc 4.1.1. Chän th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu phanh 4.1.2. X¸c ®Þnh m« men phanh do mçi guèc phanh sinh ra 4.2. C¬ cÊu phanh cÇu sau 4.2.1. Chän th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu phanh 4.2.2. X¸c ®Þnh m« men phanh do mçi guèc phanh sinh ra 5. KiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¬ cÊu phanh 5.1. TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng ma s¸t riªng. 5.2. TÝnh to¸n x¸c ®Þnh ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh. 5.3 TÝnh to¸n x¸c ®Þnh tû sè khèi l­îng toµn bé «t« trªn tæng diÖn tÝch ma s¸t m¸ phanh. 5.4. TÝnh to¸n nhiÖt ph¸t ra trong qu¸ tr×nh phanh. 5.5 KiÓm tra hiÖn t­îng tù xiÕt cña c¬ cÊu phanh. 5.5.1. §èi víi c¬ cÊu phanh cÇu tr­íc. 5.5.2. C¬ cÊu phanh cÇu sau KÕt luËn. Tµi liÖu tham kh¶o. Lêi nãi ®Çu Ngµy nay, « t« chiÕm mét vÞ trÝ quan träng trong ngµnh kinh tÕ quèc d©n. Nã ®¶m b¶o kh¶ n¨ng vËn chuyÓn hµng ho¸ còng nh­ hµnh kh¸ch ë mäi lóc, mäi n¬i vµ ë mäi thêi ®iÓm. §èi víi mét ng­êi häc viªn th× vÊn ®Ò viÖc lµm mét ®å ¸n ®Æc biÖt cña m«n chuyªn ngµnh lµ mét c«ng viÖc rÊt quan träng. Qua ®ã ®¸nh gi¸ ®­îc kh¶ n¨ng, vµ tr×nh ®é thËt sù cña ng­êi häc viªn. ChØ cã lµm ®å ¸n m«n häc ng­êi häc míi cã thÓ hiÓu mét c¸ch ®Èy ®ñ vµ thËt s©u s¾c nh÷ng vÊn ®Ò lÝ thuyÕt §ång thêi nã còng cho phÐp ph¸t triÓn t­ duy s¸ng t¹o cña ng­êi häc. HÖ thèng phanh trªn « t« lµ mét hÖ thèng rÊt quan träng vµ c¬ cÊu phanh cña nã cã vai trß quyÕt ®Þnh trong viÖc b¶o ®¶m an toµn cho ng­êi l¸i. Nã cßn cã kh¶ n¨ng n©ng cao vËn tèc chuyÓn ®éng trung b×nh cña xe. Do vËy, ®å ¸n “ TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh cho xe t¶i, c«ng thøc b¸nh xe 4X2, träng t¶i 4 tÊn” lµ mét ®å ¸n rÊt quan träng. Néi dung cña ®å ¸n bao gåm: - PhÇn thuyÕt minh + Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cña c¬ cÊu phanh. + TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh. - PhÇn b¶n vÏ + B¶n vÏ kÕt cÊu c¬ cÊu phanh sau (A0). + B¶n vÏ s ¬ ®å hÖ thèng phanh dÉn ®éng thuû lùc (A3). Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n t«i nhËn ®­îc sù h­íng dÉn tËn t×nh thÇy gi¸o Trung uý, KS Vâ Quèc §¹i. Nh­ng do tr×nh ®é b¶n th©n, thêi gian cßn h¹n chÕ, kinh nghiÖm thùc tÕ cßn thiÕu nªn kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. RÊt mong nhËn ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy gi¸o, cïng sù gãp ý kiÕn cña c¸c b¹n trong líp. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Häc viªn thùc hiÖn NguyÔn Kim Long Ch­¬ng I Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu c¬ cÊu phanh 1. C«ng dông. - HÖ thèng phanh dïng ®Ó gi¶m tèc ®é cña «t« cho ®Õn khi dõng h¼n hoÆc ®Õn mét tèc ®é nµo ®Êy. Ngoµi ra hÖ thèng phanh cßn ®­îc dïng ®Ó gi÷ cè ®Þnh xe trong thêi gian dõng xe. - §èi víi «t«, hÖ thèng phanh lµ mét trong nh÷ng hÖ thèng quan träng nhÊt bëi v× nã ®¶m b¶o cho «t« chuyÓn ®éng an toµn ë tèc ®é cao, cho phÐp l¸i xe ®iÒu chØnh ®­îc tèc ®é chuyÓn ®éng hoÆc dõng xe trong t×nh huèng nguy hiÓm. Nhê vËy mµ n©ng cao ®­îc vËn tèc trung b×nh cña xe, chÊt l­îng vËn chuyÓn vµ an toµn cho ng­êi vµ hµng ho¸ trong qu¸ tr×nh xe chuyÓn ®éng. 2. Yªu cÇu. HÖ thèng phanh cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: - Ph¶i ®¶m b¶o hiÖu qu¶ phanh ë bÊt k× tr­êng hîp nµo c¶ khi tiÕn, khi lïi vµ dõng l¹i. - §¶m b¶o thêi gian chËm t¸c ®éng cña phanh ph¶i nhá, th­êng chñ yÕu quyÕt ®Þnh chÝnh bëi dÉn ®éng phanh . - Qu·ng ®­êng phanh ng¾n nhÊt khi phanh ®ét ngét trong tr­êng hîp nguy hiÓm. Muèn cã qu·ng ®­êng phanh ng¾n nhÊt cÇn ®¶m b¶o gia tèc chËm dÇn cùc ®¹i. - Phanh ªm dÞu trong mäi tr­êng hîp ®Ó b¶o ®¶m sù æn ®Þnh cña «t« khi phanh. - §iÒu khiÓn nhÑ nhµng, nghÜa lµ lùc t¸c dông lªn bµn ®¹p hay cÇn ®iÒu khiÓn kh«ng lín. - Ph©n bè m«men phanh trªn c¸c b¸nh xe ph¶i theo quan hÖ sö dông hoµn toµn träng l­îng b¸m khi phanh víi bÊt kú c­êng ®é nµo. - C¬ cÊu phanh tho¸t nhiÖt, bao kÝn tèt vµ cã hÖ thèng b¶o vÖ tèt. - C¸c chi tiÕt cã tuæi thä cao, ®ñ bÒn, cã träng l­îng cã kÝch th­íc nhá ®Ó gi¶m lùc qu¸n tÝnh. 3. Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÐt cÊu cña c¬ cÊu phanh C¬ cÊu phanh cã nhiÖm vô t¹o ra m« men phanh cÇn thiÕt vµ gi÷ æn ®Þnh vÒ chÊt l­îng phanh trong qóa tr×nh sö dông. C¬ cÊu phanh th­êng chia lµm 3 lo¹i c¬ b¶n: C¬ cÊu phanh guèc, c¬ cÊu phanh ®Üa vµ c¬ cÊu phanh d¶i. HiÖn nay trªn « t«, c¬ cÊu phanh b¸nh xe vµ c¬ cÊu phanh trôc truyÒn sö dông chñ yÕu lµ c¬ cÊu phanh guèc. Nã ®­îc ph©n lo¹i nh­ sau: - C¬ cÊu phanh cã chèt tùa cïng phÝa vµ lùc t¸c dông lªn guèc phanh b»ng nhau. - C¬ cÊu phanh cã chèt tùa kh¸c phÝa vµ lùc t¸c dông lªn guèc phanh b»ng nhau. - C¬ cÊu phanh cã chèt tùa cïng phÝa vµ chuyÓn dÞch cña c¸c guèc b»ng nhau - C¬ cÊu phanh cã c­êng ho¸ vµ cã chèt tùa chung cho c¶ 2 guèc phanh CÊu t¹o cña c¬ cÊu phanh guèc bao gåm: Tang phanh quay cïng b¸nh xe. C¸c guèc phanh cã g¾n c¸c bÒ mÆt ®Öm ma s¸t ®­îc bè trÝ xum quanh tang phanh, mét ®Çu quay trªn chèt, ®Çu cßn l¹i tú vµo cam phanh d­íi t¸c ®éng cña lß xo kÐo. Nguyªn lÝ lµm viÖc cña nã lµ khi ®¹p bµn ®¹p phanh, qua hÖ thèng ®ßn dÉn ®éng sÏ lµm xoay cam phanh Ðp s¸t vµo tang phanh. Do ®ã gi÷a tang phanh vµ guèc phanh xuÊt hiÖn lùc ma s¸t, t¹o ra m« men c¶n trë sù quay cña b¸nh xe vµ v× vËy gi÷a b¸nh xe vµ mÆt ®­êng xuÊt hiÖn lùc phanh Pp. Sù Ðp cña guèc phanh vµo tang phanh cµng lín th× m« men phanh do c¬ cÊu phanh(hoÆc lùc phanh Pp) cµng lín. Khi th«i t¸c dông lªn bµn ®¹p phanh th× qóa tr×nh phanh sÏ kÕt thóc. 4. C¸c c¨n cø chän lo¹i c¬ cÊu phanh Khi thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh cÇn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau: - HiÖu qu¶ ho¹t ®éng - §é æn ®Þnh lµm viÖc - §é tin cËy lµm viÖc Ngoµi ra c¬ cÊu phanh cÇn cã kh¶ n¨ng hÊp thô vµ khuyÕc t¸n n¨ng l­îng nhiÖt ®Ó kh«ng lµm gi¶m hiÖu qu¶ cña c¬ cÊu phanh khi phanh liªn tôc. CÇn ®¶m b¶o ®é cøng cña kÕt cÊu, kh¶ n¨ng lµm viÖc ªm vµ mÊt m¸t n¨ng l­îng nhá khi phanh. Do vËy khi chän d¹ng c¬ cÊu phanh cÇn ph¶i c¨n cø vµo c¸c chuÈn sau: - C¨n cø vµo kÕt cÊu cô thÓ cña « t« vµ b¸nh xe t­¬ng øng. - C¨n cø vµo m« men phanh cÇn thiÕt ë c¸c cÇu. - C¨n cø vµo ­u nh­îc ®iÓm cña tõng c¬ cÊu phanh. ViÖc ®¸nh gi¸ c¸c ­u khuyÕt ®iÓm cña tõng lo¹i c¬ cÊu phanh lµ mét c¬ së quan träng cho viÖc chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ bëi nã cho phÐp ng­êi sö dông cã c¬ së ®Ó chän lo¹i c¬ cÊu phanh mét c¸ch tèi ­u vµ phï hîp nhÊt víi nh÷ng yÕu cÇu kÜ thuËt, ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt, ph­¬ng ¸n chÕ t¹o, còng nh­ gi¸ thµnh s¶n phÈm. 4.1 Lo¹i phanh guèc cã chèt tùa cïng phÝa vµ lùc ®Èy lªn guèc b»ng nhau H×nh 1. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o c¬ cÊu phanh cã chèt tùa cïng phÝa, lùc ®Èy lªn c¸c guèc b»ng nhau. §Æc ®iÓm cña cña c¬ cÊu nµy lµ cã lùc t¸c dông lªn guèc phanh b»ng nhau P1 = P2 do ®­êng kÝnh piston xilanh c«ng t¸c nh­ nhau. Nh­ng m«men ma s¸t cña guèc phanh tr­íc lín h¬n guèc phanh sau. Do m«men ma s¸t ë trªn guèc phanh tr­íc (do ph¶n lùc tiÕp tuyÕn Y1 g©y ra) cã xu h­íng c­êng ho¸ cho lùc dÉn ®éng, cßn m«men ma s¸t ë guèc phanh sau (do ph¶n lùc tiÕp tuyÕn Y2 g©y ra) cã xu h­íng chèng l¹i lùc dÉn ®éng. ¦u ®iÓm cña lo¹i c¬ cÊu phanh nµy lµ hiÖu qu¶ phanh cña c¬ cÊu phanh t¹o ra sÏ lµ nh­ nhau khi xe tiÕn vµ xe lïi. Nh­îc ®iÓm cña nã lµ c¬ cÊu phanh kh«ng c©n b»ng v× c¸c ph¶n lùc X1, X2 vµ Y1, Y2 lµ kh«ng b»ng nhau. Do guèc phanh tr­íc cã kh¶ n¨ng c­êng ho¸ nªn guèc tr­íc sÏ mßn nhanh h¬n guèc sau nÕu nh­ c¸c guèc cã chiÒu dµi cung lµ nh­ nhau. §Ó kh¾c phôc hiÖn t­îng mßn kh«ng ®Òu nµy ta sÏ lµm chiÒu dµi guèc tr­íc lín h¬n guèc sau. Víi kÕt cÊu nh­ vËy nã th­êng ®­îc sö dông cho c¸c xe con hoÆc c¸c xe t¶i h¹ng nhÑ nh­ GAZ 66 ch¼ng h¹n: H×nh 2. C¬ cÊu phanh xe GAZ-66. 1. Xilanh phanh b¸nh xe 2. M©m phanh 3. Lß xo kÐo 4. Guèc phanh 5. TÊm ma s¸t 6.§Öm tú dÉn h­íng 7. Bul«ng lÖch t©m 8. Lß xo bul«ng lÖch t©m 9. Chèt lÖch t©m 10. §Öm lÖch t©m 11. Chèt tùa M©m phanh 2 ®­îc g¾n trªn mÆt bÝch cña dÇm cÇu. C¸c guèc phanh 4 ®­îc ®Æt trªn c¸c chèt lÖch t©m 9. D­íi t¸c dông cña c¸c lß xo kÐo 6 c¸c guèc phanh 4 ®­îc Ðp chÆt vµo c¸c cam lÖch t©m 9 vµ Ðp c¸c ®Çu tùa vµo piston trong xilanh c«ng t¸c 1 lµm cho c¸c piston trong xilanh s¸t gÇn nhau. Xilanh phanh b¸nh xe 1 ®­îc g¾n chÆt trªn m©m phanh 2. Gi÷a c¸c piston cña xilanh phanh b¸nh xe 1 cã lß xo ®Ó c¸c piston lu«n lu«n Ðp s¸t vµo guèc phanh. Trªn bÒ mÆt c¸c guèc phanh cã g¾n c¸c m¸ phanh. Sù bè trÝ cña c¬ cÊu phanh nh­ h×nh vÏ cã ®Æc ®iÓm lµ hiÖu qu¶ phanh khi tiÕn lín h¬n khi lïi, do ®ã m¸ phanh tr­íc sÏ mßn nhiÒu h¬n m¸ phanh sau. V× vËy ®Ó cho c¸c m¸ phanh mßn ®Òu h¬n nªn c¸c m¸ phanh tr­íc ®­îc lµm dµi h¬n so víi m¸ phanh sau. §Ó gi÷ cho c¸c guèc phanh cã h­íng chuyÓn dÞch æn ®Þnh trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng th× trªn m©m phanh 2 cã g¾n c¸c ®Öm tú dÉn h­íng 6. 4.2. C¬ cÊu phanh cã chèt tùa kh¸c phÝa vµ lùc t¸c dông lªn guèc b»ng nhau. H×nh 3. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o c¬ cÊu phanh cã chèt tùa kh¸c phÝa, lùc ®Èy lªn c¸c guèc b»ng nhau. §Æc ®iÓm cña c¬ cÊu nµy lµ cã hai xilanh phanh b¸nh xe ®Æt riªng rÏ cho tõng guèc vµ chèt tùa riªng rÏ ®­îc bè trÝ kh¸c phÝa. C¸c ph¶n lùc ph¸p tuyÕn tiÕp tuyÕn vµ m«men ma s¸t ë c¸c guèc phanh lµ b»ng nhau. X1 = X2 Y1 = Y2 Mms_1 = Mms_2 ¦u ®iÓm cña lo¹i nµy lµ nã thuéc lo¹i c©n b»ng, c­êng ®é hao mßn cña c¸c tÊm ma s¸t lµ nh­ nhau, do ®ã chÕ ®é lµm viÖc cña hai guèc phanh lµ nh­ nhau. Ngoµi ra hiÖu qu¶ phanh theo chiÒu tiÕn ®¹t chÊt l­îng cao do c¶ 2 guèc ®Òu lµm viÖc nh­ guèc tr­íc. Nh­îc ®iÓm cña nã hiÖu qu¶ phanh sÏ gi¶m m¹nh khi xe chuyÓn ®éng lïi vµ kÕt cÊu cña c¬ cÊu phanh phøc t¹p do ph¶i bè trÝ hai xilanh c«ng t¸c. C¬ cÊu phanh d¹ng nµy ®­îc ¸p dông trªn xe vËn t¶i cã t¶i träng trung b×nh vµ cÇu tr­íc « t« con. H×nh d­íi ®©y lµ kÕt cÊu c¬ cÊu phanh xe bäc thÐp trinh s¸t BRDM. H×nh 4. C¬ cÊu phanh cña xe BRDM. 1. Guèc phanh 2. Xilanh phanh b¸nh xe 3. Chèt tùa 4. Gi¸ ®ì dÉn h­íng 5. Kh©u nèi 6. §­êng èng dÉn dÇu 7. TÊm ma s¸t 8. Lß xo kÐo 9. Vßng ®µn håi 10. Piston xilanh c«ng t¸c δ.Khe hë Mçi mét guèc phanh 1 cã mét xilanh 2 ®Ó dÉn ®éng më vµ chèt tùa 3. Chèt tùa ®­îc liªn kÕt víi kh©u nèi 5 (kiÓu b¬i) cho phÐp t¹o lùc Ðp ®Òu h¬n lªn tang phanh. DÇu ®­îc cung cÊp ®Õn c¸c xilanh vµ gi÷a c¸c xilanh cã ®­êng èng nèi 6. C¬ cÊu phanh lo¹i nµy cã bè trÝ kÕt cÊu ®iÒu chØnh tù ®éng khe hë gi÷a m¸ phanh vµ tang phanh vµ cã sù lµm kÝn ®Ó lo¹i trõ kh¶ n¨ng v¨ng dÇu, n­íc, bôi bÈn lªn bÒ mÆt lµm viÖc cña guèc phanh vµ tang phanh b¶o ®¶m t¨ng ®­îc ®é tin cËy lµm viÖc, t¨ng tuæi thä vµ gi÷ ®­îc chÊt l­îng phanh æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh sö dông. C¬ cÊu phanh cã hai èng xilanh bè trÝ riªng rÏ ë hai guèc phanh. Mçi guèc phanh ®­îc quay quanh chèt lÖch t©m 3, bè trÝ ®èi xøng víi ®­êng trôc cña c¬ cÊu phanh. Nhê viÖc bè trÝ c¸c xilanh lµm viÖc vµ chèt lÖch t©m ®èi xøng cho nªn hiÖu qu¶ phanh cña hai m¸ phanh sÏ b»ng nhau khi trèng phanh quay bÊt kú chiÒu nµo. HiÖu qu¶ phanh khi xe chuyÓn ®éng tiÕn cao h¬n so víi khi xe chuyÓn ®éng lïi do c¶ hai guèc lµm viÖc nh­ guèc tr­íc (lùc ma s¸t cïng chiÒu víi lùc ®Èy lªn guèc phanh). 4.3. C¬ cÊu phanh cã chèt tùa mét phÝa vµ chuyÓn dÞch cña c¸c guèc b»ng nhau. H×nh 5. S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o c¬ cÊu phanh cã chèt tùa cïng phÝa vµ chuyÓn dÞch c¸c guèc b»ng nhau. §Æc ®iÓm cña c¬ cÊu phanh theo s¬ ®å nµy lµ thuêng ¸p dông cho hÖ thèng phanh khÝ nÐn víi c¬ cÊu do·ng m¸ phanh sö dông cam phanh ®èi xøng. Khi cam quay th× chuyÓn dÞch cña hai guèc vÒ hai phÝa lµ nh­ nhau, do vËy mµ ®¶m b¶o gi¸ trÞ cña ph¶n lùc tiÕp tuyÕn vµ lùc ma s¸t nh­ nhau ®èi víi c¶ guèc tr­íc vµ guèc sau, v× thÕ c¬ cÊu phanh ®­îc c©n b»ng. Lùc ®Èy tõ cam phanh t¸c dông lªn guèc ®­îc nhËn lµ kh¸c nhau: P1>P2 ¦u ®iÓm cña nã lµ c¬ cÊu phanh c©n b»ng, hiÖu qu¶ phanh theo hai chiÒu lµ nh­ nhau. Sù c©n b»ng cña c¬ cÊu phanh vµ m« men phanh do guèc tr­íc vµ guèc sau t¹o ra b»ng nhau lµ c¬ së gi÷ æn ®Þnh chÊt l­îng phanh v× vËy nã ®­îc ¸p dông trªn c¸c xe «t« lo¹i lín. Tuy nhiªn nã cã nh­îc ®iÓm lµ x¶y ra qu¸ tr×nh mßn kh«ng ®Òu gi÷a hai guèc phanh tr­íc vµ sau do ®iÓm ®Æt lùc kh«ng æn ®Þnh. C¬ cÊu phanh d¹ng nµy ®­îc ¸p dông ë cÇu tr­íc xe ZIL–131, 130, MAZ-500. H×nh vÏ d­íi ®©y lµ kÕt cÊu c¬ cÊu phanh xe Zil-131 H×nh 6. C¬ cÊu phanh cña xe ZIL-131. 1. Guèc phanh 2. Lß xo kÐo guèc phanh 3. D©y h·m 4. Cam phanh 5. Trôc cña trôc vÝt ®ßn ®iÒu chØnh 6. §ßn ®iÒu chØnh 7. Gi¸ bÇu phanh 8. Bçu phanh 9. §Öm trôc quay cña guèc 10. Trôc quay cña guèc 11. Tang phanh Khi cam quay th× chuyÓn dÞch cña hai guèc vÒ hai phÝa lµ nh­ nhau, do vËy mµ ®¶m b¶o gi¸ trÞ cña ph¶n lùc tiÕp tuyÕn vµ lùc ma s¸t nh­ nhau ®èi víi c¶ guèc tr­íc vµ guèc sau, v× thÕ c¬ cÊu phanh ®­îc c©n b»ng. 4.4. C¬ cÊu phanh cã c­êng ho¸ vµ cã chèt tùa chung cho c¶ hai guèc phanh. H×nh 7. S¬ ®å nguyªn lý vµ cÊu t¹o c¬ cÊu phanh cã chèt tùa chung vµ cã c­êng ho¸. C¬ cÊu phanh lo¹i nµy cßn gäi lµ c¬ cÊu phanh kiÓu b¬i, ë c¬ cÊu phanh kiÓu b¬i ng­êi ta sö dông lùc ma s¸t xuÊt hiÖn gi÷a tang phanh vµ guèc phanh tr­íc (khi xe tiÕn) hoÆc gi÷a guèc phanh sau vµ tang phanh (khi xe lïi) ®Ó t¸c dông lªn guèc sau hoÆc guèc tr­íc. Lóc ®ã hiÖu qu¶ phanh sÏ t¨ng lªn do guèc tr­íc cã thªm lùc ®Èy R. HiÖu qu¶ phanh theo c¶ hai chiÒu xe tiÕn vµ lïi lµ nh­ nhau. Nh­îc ®iÓm cña c¬ cÊu phanh lo¹i nµy lµ lùc phanh t¨ng m¹nh khi phanh ®iÒu nµy cã thÓ dÉn ®Õn tr­ît lÕt c¸c b¸nh xe, gi¶m chÊt l­îng phanh khi phanh liªn tôc do gi¶m hÖ sè ma s¸t khi bÞ ®èt nãng, mßn kh«ng ®Òu c¸c tÊm ma s¸t. Do vËy c¬ cÊu nµy th­êng ®­îc sö dông trªn « t« vËn t¶i lín. C¸c d¹ng s¬ ®å bè trÝ c¬ cÊu phanh cã c­êng hãa. * D¹ng 1. H×nh 8. D¹ng 1 cña c¬ cÊu phanh kiÓu b¬i Nguyªn lÝ lµm viªc: Khi trèng phanh quay ng­îc chiÒu kim ®ång hå (xe chuyÓn ®éng tiÕn), guèc phanh bªn tr¸i d­íi t¸c dông lùc cña piston ë xilanh lµm viÖc sÏ ®­îc Ðp s¸t tr­íc vµo trèng phanh lµ v× lß xo 1 yÕu h¬n lß xo 2. Khi ®ã guèc phanh nµy ®­îc trèng phanh cuèn theo vµ Ðp lªn guèc phanh sau qua thanh nèi 4, guèc phanh sau còng quay theo chiÒu trèng phanh ®Õn t× vµo chèt cè ®Þnh 3. Khi « t« chuyÓn ®éng lïi, trèng phanh sÏ cuèn guèc phanh bªn ph¶i, qua thanh nèi 4 t¸c dông vµo guèc phanh bªn tr¸i ®Ó Ðp s¸t vµo chèt cè ®Þnh 3. C¬ cÊu phanh nµy tù c­êng ho¸ ë c¶ hai chiÒu quay cña trèng phanh. C¬ cÊu phanh d¹ng nµy cã hiÖu qu¶ phanh cao vµ nh­ nhau c¶ khi tiÕn vµ khi lïi. KÕt cÊu c¬ cÊu phanh ®¬n gi¶n. Tuy nhiªn lùc phanh t¨ng m¹nh khi phanh, ®iÒu nµy cã thÓ dÉn tíi tr­ît lÕt c¸c b¸nh xe. Gi¶m chÊt l­îng phanh khi phanh xe liªn tôc do gi¶m hÖ sè ma s¸t khi bÞ ®èt nãng vµ c¸c tÊm ma s¸t bÞ mßn kh«ng ®Òu. * D¹ng 2. H×nh 9. D¹ng 2 cña c¬ cÊu phanh kiÓu b¬i Nguyªn lý lµm viÖc: Khi « t« chuyÓn ®éng tiÕn ta thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh, guèc phanh tr­íc 1 ®­îc Ðp s¸t vµo trèng phanh, th«ng qua thanh nèi 2 guèc phanh sau 3 sÏ t× s¸t vµo trèng phanh. Mét ®Çu guèc phanh 3 sÏ t× nªn ®iÓm tùa cè ®Þnh 4. Trong qu¸ tr×nh phanh c¶ hai guèc phanh ®Òu bÞ cuèn theo chiÒu quay cña trèng phanh lµm t¨ng hiÖu qu¶ phanh. C¬ cÊu phanh d¹ng nµy kÕt cÊu ®¬n gi¶n, hiÖu qu¶ phanh t¨ng vµ nh­ nhau c¶ khi tiÕn, lïi. Nh­îc ®iÓm cña nã còng gièng nh­ d¹ng 1 lµ lùc phanh t¨ng m¹nh g©y ra hiÖn t­îng tr­ît lÕt c¶ b¸nh xe, gi¶m chÊt l­îng phanh vµ c¸c tÊm ma s¸t bÞ mµi mßn kh«ng ®Òu. * D¹ng 3 H×nh 10. D¹ng 3 c¬ cÊu phanh kiÓu b¬i §Æc ®iÓm cña c¬ cÊu phanh lµ c¸c piston cã ®­êng kÝnh kh¸c nhau. Mét piston t¸c dông trùc tiÕp lªn guèc phanh tr­íc, cßn piston cã ®­êng kÝnh nhá t¸c dông trùc tiÕp lªn guèc phanh sau qua ®ßn 1, ®Çu d­íi cña ®ßn 1 ®­îc nèi víi guèc phanh tr­íc th«ng qua thanh 2. Nhê cã tØ sè truyÒn cña ®ßn 1 mµ lùc cña piston nhá t¸c dông lªn guèc phanh sau ®­îc t¨ng lªn. Nguyªn lý lµm viÖc: Khi « t« tiÕn ng­êi l¸i thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh, dÇu víi ¸p suÊt cao dån vµo trong xilanh c«ng t¸c. Piston víi ®­êng kÝnh lín Ðp m¸ phanh tr­íc s¸t vµo trèng phanh. Lùc cña piston nhá cïng víi lùc ®Èy cña guèc phanh tr­íc bÞ cuèn theo chiÒu quay cña trèng phanh th«ng qua thanh nèi 2 Ðp m¸ phanh sau vµo trèng phanh. C¶ hai guèc phanh bÞ cuèn theo chiÒu quay cña trèng phanh. Guèc phanh tr­íc tùa vµo ®iÓm tùa 3, cßn guèc phanh sau tùa vµo ®iÓm tùa 4. Khi « t« chuyÓn ®éng lïi, guèc phanh tr­íc bÞ cuèn theo chiÒu quay tang trèng rêi ®iÓm tùa 3 vµ t× s¸t vµo ®iÓm tùa 5. Nã cã ­u ®iÓm lµ hiÖu qu¶ phanh cao nh­ng kÕt cÊu phøc t¹p vµ hiÖu qu¶ phanh « t« khi tiÕn lín h¬n khi lïi. Nh­ vËy ph¶i c¨n cø vµo c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n ®­îc nh­ : M« men phanh cÇn thiÕt c¬ cÊu phanh ph¶i sinh ra, lùc phanh cÇn thiÕt, lo¹i xe vµ c¸c yªu cÇu vµ kh¶ n¨ng cña tõng lo¹i mµ ng­êi thiÕt kÕ cÇn cã sù chän lùa mét c¸ch hîp lÝ. Bªn c¹nh ®ã kh¶ n¨ng l¾p lÉn gi÷a c¸c chi tiÕt, kÕt cÊu ®¬n gi¶n, gi¸ c¶ thÊp còng lµ c¸c c¨n cø ®Ó chän c¸c th«ng sè c¬ cÊu phanh. Ch­¬ng II TÝnh to¸n, thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh 1. Môc ®Ých vµ nhiÖm vô tÝnh to¸n. 1.1 Môc ®Ých Môc ®Ých cña tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh lµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè kÝch th­íc vµ th«ng sè c¬ b¶n cña c¬ cÊu phanh nh»m tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ hiÖu qu¶ phanh «t«. 1.2 NhiÖm vô tÝnh to¸n thiÕt kÕ. - X¸c ®Þnh m«men phanh cÇn sinh ra ë c¸c c¬ cÊu phanh - Chän d¹ng c¬ cÊu phanh vµ c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña c¬ cÊu phanh gåm: + B¸n kÝnh tang phanh ( Rt ). + Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn xilanh ( a ). + Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh tíi chèt tùa hoÆc thanh nèi ( c ). + HÖ sè ma s¸t ( μ ). + ChiÒu réng tÊm ma s¸t ( b ) … - X¸c ®Þnh lùc ®Èy cÇn thiÕt t¸c dông lªn c¸c guèc phanh ( P, P’). + TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¬ cÊu phanh. 2. Th«ng sè ban ®Çu dïng tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu phanh. - Träng l­îng toµn bé «t« : G = 7400 [KG] - Träng l­îng ph©n bè lªn c¸c cÇu: + CÇu tr­íc: G1 = 1810 [KG] + CÇu sau: G2 = 5590 [KG] - ChiÒu cao träng t©m xe: hg = 1170 [mm] - ChiÒu dµi c¬ së «t«: L = 3700 [mm] - HÖ sè b¸m gi÷a b¸nh xe vµ ®­êng : j = 0,75 - Gia tèc phanh yªu cÇu: Jpmax= 6 [m/s2 ] - KÝch th­íc lèp xe: 8,25 – 20 [inch] 3. X¸c ®Þnh m«men phanh cÇn sinh ra ë c¬ cÊu phanh. H×nh 8. C¸c lùc t¸c dông lªn « t« khi phanh M«men phanh sinh ra ë c¸c c¬ cÊu phanh cña «t« ph¶i ®¶m b¶o gi¶m tèc ®é hoÆc dõng «t« hoµn toµn víi gia tèc chËm dÇn trong giíi h¹n cho phÐp Ta cã hÖ sè ph©n bè t¶i träng lªn cÇu tr­íc vµ cÇu sau t­¬ng øng lµ: m1=1+ ( 2.1 ) m2= 1- ( 2.2 ) Trong ®ã: hg - ChiÒu cao träng t©m xe [m] g - Gia tèc träng tr­êng [m/s] Jpmax - Gia tèc phanh cùc ®¹i [m/s] m1, m2 - HÖ sè ph©n bè t¶i träng lªn cÇu tr­íc vµ cÇu sau khi phanh. Tõ h×nh vÏ trªn ta cã a = [ m ] b = [ m] Thay sè vµo ta ®­îc a = = 2795 [ m] b = = 905 [ m] Thay sè vµo c¸c c«ng thøc (2.1) vµ (2.2) ta ®­îc m1 = 1 + = 1,791 m2 = 1 - = 0,744 - Lùc phanh cùc ®¹i cã thÓ t¸c dông lªn mét b¸nh xe ë c¸c cÇu lµ: §èi víi cÇu tr­íc: Pp1= j [N] §èi víi cÇu sau: Pp2= j [N] Trong ®ã: G - Träng l­îng «t« khi ®Çy t¶i. G1, G2 - T¶i träng t­¬ng øng t¸c dông lªn c¸c b¸nh xe ë cÇu tr­íc vµ sau ë tr¹ng tÜnh trªn mÆt ®­îng n»m ngang. a, b - Kho¶ng c¸ch t­¬ng øng tõ träng t©m «t« ®Õn c¸c cÇu. L - ChiÒu dµi c¬ së cña «t«. j - HÖ sè b¸m cña b¸nh xe víi mÆt ®­êng. Thay sè vµo ta ®­îc: Pp1 = .1,791.0,75 = 11925,45 [N] Pp2 = .0,744.0,75 = 15299,77 [N] - B¸n kÝnh tÝnh to¸n cña b¸nh xe : rk=ll.r ( m ) Trong ®ã: + r lµ b¸n kÝnh tÝnh to¸n cña b¸nh xe + ll lµ hÖ sè biÕn d¹ng lèp Do b¸nh xe sö dông lèp ¸p suÊt thÊp nªn ta cã: ll = 0,93 … 0,935 Ta chän : ll = 0,932 Tõ kÝ hiÖu lèp: 8,25 – 20 ta cã: + §­êng kÝnh trong lèp: d = 508 [mm] + ChiÒu réng lèp: B = 209,55 [mm] Ta cã b¸n kÝnh b¸nh xe thiÕt kÕ: r = .d + B [mm] VËy b¸n kÝnh tÝnh to¸n cña b¸nh xe lµ: rk = ll.( .d + B ) [mm] Thay sè vµo ta ®­îc: rk = 0,932.( .508 + 209,55 ). = 0,432 [m] Do «t« cã c¬ cÊu phanh cña hÖ thèng phanh c«ng t¸c ®Æt trùc tiÕp ë tÊt c¶ c¸c b¸nh xe nªn m«men phanh cÇn sinh ra ë mçi c¬ cÊu phanh cña mét b¸nh xe ë c¸c cÇu lµ: - §èi víi b¸nh xe cÇu tr­íc. Mp1= Pp1.rk [Nm] - §èi víi b¸nh xe cÇu sau. Mp2= Pp2.rk [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc: Mp1 = 11925,447.0,432 = 5151,79 [Nm] Mp2 = 15299,774.0,432 = 6609,5 [Nm] 4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña c¬ cÊu phanh. 4.1 C¬ cÊu phanh cÇu tr­íc. 4.1.1.Chän th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu phanh. H×nh 11. S¬ ®å th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu phanh cÇu tr­íc. * Chän c¸c th«ng sè cña c¬ cÊu phanh: - D¹ng cña c¬ cÊu phanh: C¬ cÊu phanh cã chèt tùa kh¸c phÝa vµ lùc ®Èy lªn chèt b»ng nhau. - B¸n kÝnh tang phanh : Rt = 190 [mm]. - ChiÒu réng m¸ phanh : b = 90 [mm]. - Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn xilanh phanh: a= 150 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn chèt tùa: c = a = 150 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ chèt tùa ®Õn tang phanh: e = 160 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn chèt tùa chung: d = Rt – e Thay sè vµo ta cã: d = 190 – 160 = 30 [mm] - HÖ sè ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ tang phanh: m = 0,35 * Guèc tr­íc - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm ®Çu tÊm ma s¸t b1=45 0 - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm cuèi tÊm ma s¸t b2=145 0 * Guèc sau - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm ®Çu tÊm ma s¸t b’1= 40 0 - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm cuèi tÊm ma s¸t b’2=145 0 4.1.2. X¸c ®Þnh m«men phanh do mçi guèc phanh sinh ra. a. Tr­êng hîp ¸p suÊt ph©n bè ®Òu lªn m¸ phanh p = const Gãc «m cña m¸ phanh: D = b0 Trong ®ã: b0 = ( b2 - b1). [rad] Thay sè vµo ta ®­îc: b0= ( 145 – 45 ). = 1,745 [rad] A = cosb1- cosb2 Thay sè vµo ta ®­îc A = cos(45) – cos(145) = 1,526 [rad] B =sinb2 - sinb1 Thay sè vµo ta ®­îc B = sin(145) - sin(45) = - 0.1322 [rad] Do c¬ cÊu phanh cã chèt tùa kh¸c phÝa vµ lùc ®Èy lªn c¸c guèc b»ng nhau nªn lùc ®Èy lªn c¸c guèc phanh cña mét c¬ cÊu phanh cÇu tr­íc ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: P1 = P1’ = ( 2.3 ) Trong ®ã: Mτ - Lµ m«men phanh do c¬ cÊu phanh cÇn thiÕt ph¶i sinh ra [Nm] Cosφ - Lµ hÖ sè vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau. Cosφ = Thay sè vµo ta ®­îc: Cosφ = = 0,987 kT lµ hÖ sè vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau ®©y: kT = Thay A, B, D, Rt, c vµ μ vµo ta ®­îc: kT = = 1,3126 Thay Mτ, kT, a, c vµ cosφ vµo c«ng thøc ( 2.3 ) ta ®­îc P1 = P1’ = = 13130 [N] M«men phanh do guèc tr­íc cña c¬ cÊu phanh b¸nh tr­íc(guèc bªn tr¸i) sinh ra: MP1 = [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc MP1 = = 3800 [Nm] M«men phanh do guèc sau cña c¬ cÊu phanh tr­íc (guèc bªn ph¶i) sinh ra lµ: MP1’ = [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc MP1’ = MP1= 3800 [Nm]. b. Tr­êng hîp ¸p suÊt ph©n bè lªn m¸ phanh theo quy luËt ®­êng sin ( p = pmax.sinβ). Gãc «m cña m¸ phanh D D =cosβ1 – cosβ2 [rad] Thay sè: D = cos45 – cos145 = 1,5258 [rad] A = . β0 - .( sin2. β2 – sin2. β1) Thay sè: A = .120. - .( sin2.145 – sin2.45) = 1,3578 B = .( sin2β2 – sin2β1) Thay sè: B = .( sin245 – sin2145) = - 0,0576 T­¬ng tù nh­ trªn ta cã kT = Thay A, B, D, Rt, c vµ μ vµo ta ®­îc: kT = = 1,31 Thay Mτ, kT, a, c, vµ cosφ vµo c«ng thøc ( 2.1 ) ta ®­îc: P1 = P1’ = = 14390,48 [N] M«men phanh do guèc tr­íc cña c¬ cÊu phanh b¸nh tr­íc(guèc bªn tr¸i) sinh ra lµ: MP1 = [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc: MP1 = = 3820,24 [Nm] M«men phanh do guèc sau cña c¬ cÊu phanh tr­íc(guèc bªn ph¶i) sinh ra lµ: MP1’ = MP1 = =3820,24 [Nm] 4.2. C¬ cÊu phanh cÇu sau. 4.2.1.Th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu. H×nh 2.3. S¬ ®å th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu phanh cÇu sau. * Chän c¸c th«ng sè cña c¬ cÊu phanh: - D¹ng c¬ cÊu phanh: C¬ cÊu phanh chèt tùa cïng phÝa vµ lùc ®Èy lªn guèc b»ng nhau. - B¸n kÝnh tang phanh: Rs = 190 [mm] - ChiÒu réng m¸ phanh : b = 90 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn xilanh phanh: a = 150 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn chèt tùa: c = a = 150 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ chèt tùa ®Õn tang phanh: e = 160 [mm] - Kho¶ng c¸ch tõ t©m c¬ cÊu phanh ®Õn chèt tùa chung: d = Rs – e Thay sè vµo ta cã: d = 190 – 150 = 40 [mm] - HÖ sè ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ tang phanh: m = 0,35 * Guèc tr­íc: - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm ®Çu tÊm ma s¸t: b1 = 35 0 - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm cuèi tÊm ma s¸t: b2 = 145 0 * Guèc sau: - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm ®Çu tÊm ma s¸t: b’1 = 55 0 - Gãc tõ trôc ®øng ®Õn ®iÓm cuèi tÊm ma s¸t: b’2 = 1450 4.2.2. X¸c ®Þnh m«men phanh do mçi guèc phanh sinh ra. a.Tr­êng hîp ¸p suÊt ph©n bè ®Òu lªn bÒ mÆt m¸ phanh (p = const ) - Gãc «m cña m¸ phanh D = b0 Trong ®ã b0 = ( b2 - b1). [rad] Thay sè vµo ta ®­îc: b0= ( 145 – 35 ). = 1,919 [rad] A = cosb1- cosb2 Thay sè vµo ta ®­îc: A = cos(35) – cos(145) = 1,6377 [rad] B =sinb2 - sinb1 Thay sè vµo ta ®­îc: B = sin(145) - sin(35) = - 0,244 [rad] Ta cã: Cosφ = Thay sè vµo ta ®­îc: Cosφ = = 0,987 HÖ sè kT ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: kT = Thay A, B, D, Rt, c vµ μ vµo ta ®­îc: kT = = 1,4245 Thay sè vµo c«ng thøc (2.3) ta ®­îc: P1 = P1’ = = 15370,37 [N] M«men phanh do guèc tr­íc cña c¬ cÊu phanh sau (guèc bªn tr¸i) sinh ra lµ: MP1 = [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc: MP1 = = 3910,82 [Nm] M«men phanh do guèc sau cña c¬ cÊu phanh sau( guèc bªn ph¶i) sinh ra lµ: MP1’ = [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc: MP1’ = = 1240 [Nm] b. Tr­êng hîp ¸p suÊt ph©n bè lªn m¸ phanh theo quy luËt ®­êng sin ( p = pmax.sinβ). - Gãc «m cña m¸ phanh D D =cos(β1) – cos(β2) [rad] Thay sè vµo ta ®­îc: D = cos(35) – cos(145) = 1,637 [rad] A = . β0 - .( sin2. β2 – sin2. β1) Thay sè: A = .110. - .( sin2.145 – sin2.35) = 1,429 B = .( sin2β2 – sin2β1) Thay sè: B = .( sin2145 – sin235) = 0 T­¬ng tù nh­ trªn ta cã kT = Thay A, B, D, Rt, c vµ μ vµo ta ®­îc: kT = = 1,368 Thay sè vµo c«ng thøc ( 2.3 ) ta ®­îc: P1 = P1’ = = 16306,07 [N] M«men phanh do guèc tr­íc (guèc bªn tr¸i ) sinh ra lµ: MP1 = [Nm] Thay sè vµo ®­îc: MP1 = = 3880 [Nm] M«men phanh do guèc sau cña c¬ cÊu phanh sau (guèc bªn ph¶i) sinh ra lµ: MP1’ = [Nm] Thay sè vµo ta ®­îc: MP1’ = = 125,11 [Nm] 5. KiÓm nghiÖm kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¬ cÊu phanh. 5.1.TÝnh to¸n x¸c ®Þnh c«ng ma s¸t riªng. C«ng ma s¸t riªng ®­îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së c¸c m¸ phanh thu toµn bé ®éng n¨ng cña «t« khi phanh «t« ë vËn tèc ban ®Çu nµo ®ã : lms= [KNm/m2] ( 2.4 ) Trong ®ã : G - Lµ träng l­îng toµn bé «t« khi ®ñ t¶i [KG] V0 - Lµ vËn tèc cña « t« khi b¾t ®Çu phanh Gi¶ sö V0 = 60 km/h = 16,667 [m/s] g - Lµ gia tèc träng tr­êng (g=9,81 m/s2) FΣ - Lµ tæng diÖn tÝch toµn bé c¸c m¸ phanh cña c¸c c¬ cÊu phanh [m2] FΣ = Fccp tr­íc + Fccp sau Trong ®ã: Fccp tr­íc - Lµ tæng diÖn tÝch c¸c m¸ phanh cÇu tr­íc. Fccp sau - Lµ tæng diÖn tÝch c¸c m¸ phanh cÇu sau. * DiÖn tÝch c¬ cÊu phanh cÇu tr­íc. Fccp tr­íc = 2.b.R_t..( β’0 + β0) Thay Rt, β’0, β0 vµ b vµo ta ®­îc: Fccp tr­íc = 2.0,09.0,19. .( 100 + 105 ) = 0,1223 [m2] * DiÖn tÝch c¬ cÊu phanh cÇu sau. Fccp sau = 2.b.R_s..( β’0 + β0) Thay Rs, β’0, β0 vµ b vµo ta ®­îc: Fccp sau = 2.0,09.0,19. .( 110 + 90 ) = 0,11932 [m2] VËy ta cã tæng diÖn tÝch m¸ phanh ë c¸c c¬ cÊu phanh lµ: FΣ = 0,1223 + 0,1193 = 0,2416 [m2] Thay sè vµo c«ng thøc (2.4) ta ®­îc: lms = = 4166,23 [KNm/m2 ] TrÞ sè c«ng ma s¸t riªng cho phÐp ®èi víi c¬ cÊu phanh cña xe t¶i lµ: [lms] =3000 … 7000 [ KNm/m2 ] Thêi gian phôc vô cña m¸ phanh phô thuéc vµo c«ng ma s¸t riªng, c«ng nµy cµng lín th× nhiÖt ®é ph¸t ra khi phanh cµng cao, tang phanh cµng bÞ nãng nhiÒu vµ m¸ phanh chãng bÞ háng. Ta thÊy trÞ sè c«ng ma s¸t riªng n»m trong ph¹m vi cho phÐp. VËy c¬ cÊu phanh tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn tho¸t nhiÖt trong qu¸ tr×nh phanh. 5.2. TÝnh to¸n x¸c ®Þnh ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh. Gi¶ thiÕt ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh ph©n bè ®Òu, ta x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t theo c«ng thøc sau ®©y : p = [MN/m2] ( 2.5 ) Trong ®ã: Mτ - M« men sinh ra ë mét c¬ cÊu phanh. μ - HÖ sè ma s¸t. β0 - Lµ gãc cña «m m¸ phanh. b - ChiÒu réng m¸ phanh. Rt - Lµ b¸n kÝnh tang phanh. * §èi víi cÇu tr­íc. Thay Mτt, Rt, bt, μ vµ β0_t vµo c«ng thøc (2.5) ta ®­îc: p1 = = 1,9248 [MN/m2 ] * §èi víi cÇu sau. Thay Mτs, Rs, bs, μ vµ β0_s vµo c«ng thøc (2.5) ta ®­îc p2 = = 1,833 [MN/m2 ] ¸p suÊt bÒ mÆt m¸ phanh phô thuéc vµo nguyªn liÖu chÕ t¹o m¸ phanh vµ tang phanh. §èi víi c¸c m¸ phanh hiÖn nay gi¸ trÞ ¸p suÊt cho phÐp trªn bÒ mÆt m¸ phanh n»m trong kho¶ng: [ p ] = 1,5 … 2,0 [MN/m2 ] Ta nhËn thÊy p1, p2 < [ p ] cho nªn m¸ phanh ®¶m b¶o ®é bÒn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. 5.3 TÝnh to¸n x¸c ®Þnh tû sè khèi l­îng toµn bé «t« trªn tæng diÖn tÝch ma s¸t m¸ phanh . Thêi gian phôc vô cña m¸ phanh cßn ®­îc ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng tû sè q: q = Trong ®ã: M - Lµ khèi l­îng toµn bé cña «t« M =7400 [KG] FΣ - Lµ tæng diÖn tÝch cña bÒ mÆt m¸ phanh cña c¸c m¸ phanh ë tÊt c¶ c¸c c¬ cÊu phanh . Thay sè vµo ta ®­îc: q = = 3.02.104 [KG/m2] Theo quy ®Þnh ®èi víi xe t¶i th×: q = 2,5 … 3,5.104 [KG/m2] So s¸nh víi tiªu chuÈn cho phÐp ta ®¸nh gi¸ tû sè khèi l­îng toµn bé «t« trªn tæng diÖn tÝch ma s¸t cña m¸ phanh xe n»m trong kho¶ng cho phÐp, do ®ã ®¶m b¶o yªu cÇu vÒ ®é bÒn c¸c chi tiÕt vµ tuæi thä cña c¬ cÊu phanh. Trªn c¬ së nµy kÕt luËn m¸ phanh cña xe ®¶m b¶o ®é bÒn ®Ó lµm viÖc l©u dµi. 5.4. TÝnh to¸n nhiÖt ph¸t ra trong qu¸ tr×nh phanh. Trong qu¸ tr×nh phanh, ®éng n¨ng cña « t« sÏ chuyÓn thµnh nhiÖt n¨ng ë trong tang phanh vµ c¸c chi tiÕt kh¸c, mét phÇn nhiÖt tho¸t ra m«i tr­êng kh«ng khÝ. Ph­¬ng tr×nh nhiÖt c©n b»ng nhiÖt khi phanh do lùc phanh PP g©y lªn sau qu·ng ®­êng phanh dS vµ thêi gian dt = Z.Gt.c.dT + Ft.K0.V.T.dt ( 2.6 ) Trong ®ã: - Gt: Khèi l­îng tang phanh vµ c¸c chi tiÕt cña tang phanh cã liªn quan tíi tang phanh. [Kg] - c : NhiÖt dung riªng cña vËt liÖu lµm tang phanh c = 0,125 [Kcal/ Kg.®é] - dT : §é t¨ng nhiÖt ®é cña tang phanh sau thêi gian dt. [ 0C ] - T : HiÖu nhiÖt ®é gi÷a tang phanh vµ kh«ng khÝ. [0C ] - Ft : DiÖn tÝch bÒ mÆt lµm m¸t cña tang phanh. [m2] - K0 : HÖ sè truyÒn nhiÖt gi÷a tang phanh vµ kh«ng khÝ. [W/m2.10K ] - Z : Sè b¸nh xe cã c¬ cÊu phanh. - V : VËn tèc vßng cña tang phanh. [m/s] Khi phanh víi c­êng ®é phanh lín nhÊt, nhiÖt truyÒn ra kh«ng khÝ kh«ng ®¸ng kÓ, cho nªn cã thÓ bá qua thµnh phÇn thø hai trong ph­¬ng tr×nh (2.6) Ta cã: PPmax . = Z.Gt.c.dT TÝch ph©n ph­¬ng tr×nh ta ®­îc: T2 = T1 + ( 2.7 ) Trong ®ã: T2 - NhiÖt ®é cña tang phanh. T1 - NhiÖt ®é cña m«i tr­êng kh«ng khÝ. Sö dông c¸c kÕt qu¶ ë c¸c tµi liÖu kh¸c ta x¸c ®Þnh ®­îc: Gt = 17 ( kg ) Gi¶ sö ta phanh xe ë ®iÒu kiÖn: + NhiÖt ®é m«i tr­êng T1 = 250c + Víi vËn tèc phanh V0 = 60 (Km/h) = 16,67 (m/s) Thay sè vµo c«ng thøc (2.7) ta ®­îc T2 = 25 + = 27,51 ( 0c ) Theo kÕt qu¶ thùc nghiÖm th× khi phanh xe ë ®iÒu kiÖn nh­ trªn th× ®é t¨ng nhiÖt ®é cña tang phanh kh«ng v­ît qu¸ 150c. Nh­ vËy theo kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn th× c¬ cÊu phanh ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lµm viÖc khi phanh. 5.5 KiÓm tra hiÖn t­îng tù xiÕt cña c¬ cÊu phanh. HiÖn t­îng tù xiÕt (tù phanh) x¶y ra khi m¸ phanh Ðp s¸t vµo tang phanh chØ b»ng lùc ma s¸t mµ kh«ng cÇn t¸c ®éng lùc P cña xilanh c«ng t¸c lªn guèc phanh. Trong tr­êng hîp nh­ vËy th× m« men phanh Mt vÒ ph­¬ng diÖn lý thuyÕt mµ nãi sÏ tiÕn ®Õn v« cïng. Guèc phanh tr­íc sÏ x¶y ra hiÖn t­îng tù xiÕt khi tho¶ m·n ®iÒu kiÖn. c.( cosδ + μ.sinδ ) – μ.ρ = 0 μTT = ( 2.8 ) 5.5.1. §èi víi c¬ cÊu phanh cÇu tr­íc. a. Tr­êng hîp p = const. Ta cã: δ = 90 - Thay sè vµo ta cã: δ = 90 - = 0 ρ = Thay sè vµo ta cã: ρ = = 0,216 Thay sè vµo (2.8) ta ®­îc: μTT = = 0,65 Ta nhËn thÊy: μTT > μC = 0,35 VËy c¬ cÊu phanh tr­íc kh«ng cã hiÖn t­îng tù xiÕt x¶y ra khi phanh b. Tr­êng hîp p = pmax.sinβ. Theo [1], trang 102,103 s¸ch h­íng dÉn ®å ¸n phÇn Phanh ta cã: tgδ = Thay sè vµo ta cã: tgδ = = 0 ρ = Thay sè vµo ta cã: ρ = = 0,213 Thay sè vµo (2.8) ta ®­îc: μTT = = 0,7 Ta nhËn thÊy: μTT > μC = 0,35 VËy c¬ cÊu phanh tr­íc kh«ng cã hiÖn t­îng tù xiÕt x¶y ra khi phanh. 5.5.2. C¬ cÊu phanh cÇu sau a. Tr­êng hîp p = const. T­¬ng tù nh­ trªn ta cã: δ = 90 - Thay sè vµo ta cã: δ = 90 - = 0 ρ = Thay sè vµo ta cã: ρ = = 0,227 Thay sè vµo ta ®­îc: μTT = = 0,671 Ta nhËn thÊy: μTT > μC = 0,35 VËy c¬ cÊu phanh sau kh«ng cã hiÖn t­îng tù xiÕt x¶y ra khi phanh. b. Tr­êng hîp p = pmax.sinβ. Ta cã: tgδ = Thay sè vµo ta cã: tgδ = = 0,0488 VËy: δ = 2,7938 ρ = Thay sè vµo ta cã: ρ = = 0,2176 Thay sè vµo (2.8) ta cã: μTT = = 0,69 > 0,35 Ta nhËn thÊy: μTT > μC = 0,35 VËy c¬ cÊu phanh sau kh«ng cã hiÖn t­îng tù xiÕt x¶y ra khi phanh. KÕt luËn. Th«ng qua qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña c¬ cÊu phanh,vµ qua qu¸ tr×nh tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng lµm viÖc cña c¬ cÊu phanh, ta nhËn thÊy c¸c th«ng sè cÇn kiÓm nghiÖm ®Òu n»m trong giíi h¹n cho phÐp ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ ®é bÒn, tuæi thä, ®é tin cËy … Do ®ã c¬ cÊu phanh ®· thiÕt kÕ ë trªn hoµn toµn cã kh¶ n¨ng lµm viÖc tèt trong mäi ®iÒu kiÖn vµ ®¶m b¶o tèt c¸c yªu cÇu ®¨ ®Ò ra. Tµi liÖu tham kh¶o 1. CÊu t¹o « t« qu©n sù T1vµ T2 T¸c gi¶ Ph¹m §×nh Vi, Vò §øc LËp. Nhµ xuÊt b¶n HVKTQS - 1995. 2. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n « t« m¸y kÐo T¸c gi¶ - NguyÔn H÷u CÈn, Ph¹n §×nh Kiªn. NXB ®¹i häc vµ trung häc chuyªn nghiªp -1971. 3. H­íng dÉn thiÕt kÕ m«n häc ”KÕt cÊu tÝnh to¸n « t« qu©n sù ” T¸c gi¶ - Vò §øc LËp. Nhµ xuÊt b¶n HVKTQS - 1998. 4. C¬ së kÕt cÊu « t« qu©n sù vµ bäc thÐp b¸nh h¬i T¸c gi¶ - Vò §øc LËp. Nhµ xuÊt b¶n HVKTQS - 1999. 5. Sæ tay vÏ kÜ thuËt c¬ khÝ Nhµ xuÊt b¶n qu©n ®éi nh©n d©n - 2001. 6. TËp b¶n vÏ chi tiÕt m¸y Nhµ xuÊt b¶n HVKQS - 2001. KÕt luËn Sau mét thêi gian nghiªn cøu thu thËp tµi liÖu, vËn dông nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vµ tÝnh to¸n néi dung cña ®å ¸n, ®ång thêi ®­îc sù h­íng dÉn kiÓm tra tËn t×nh, chu ®¸o, tØ mØ cña thÇy gi¸o, kü s­ Vâ Quèc §¹i víi sù gióp ®ì cña c¸c thÇy trong Bé M«n Xe qu©n sù vµ c¸c ®ång chÝ trong líp cïng víi sù nç lùc cña b¶n th©n, ®å ¸n cña t«i ®· hoµn thµnh. MÆc dï ®· cè g¾ng hÕt søc nh­ng do tr×nh ®é b¶n th©n cßn nhiÒu h¹n chÕ, kinh nghiÖm thùc tÕ cßn Ýt. Cho nªn trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ thùc hiÖn c¸c b¶n vÏ kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, kÝnh mong ®­îc sù gióp ®ì cña c¸c thÇy gi¸o vµ c¸c ®ång chÝ ®Ó t«i cã thÓ rót kinh nghiÖm cho nh÷ng lÇn sau. Mét lÇn n÷a xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Hµ néi, ngµy 14 th¸ng 07 n¨m 2006 häc viªn thùc hiÖn NguyÔn Kim Long