Thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe tải chở cột điện theo tiêu chuẩn ECE R13

MỤC LỤC Trang Lời nói đầu . 2 Chương I. Những vấn đề chung và hệ thống phanh cho ô tô 4 1.1. Vấn đề chở hàng siêu trường . 4 1.2. Giới thiệu chung về xe HINO 5 1.3. Hệ thống phanh của xe HINO FF3H . 7 Chương II. Tiêu chuẩn ECE, cơ sở lý luận và phương pháp tính . 22 2.1. Các thông số của xe HINO FF3H sau khi đã thay đổi . 22 2.2. Tiêu chuẩn ECE, cơ sở lý luận và công thức tính toán . 23 2.3. Kiểm tra theo ECE với tỉ số phân chia lực phanh cũ 33 2.4. Xác định tỉ số mới với xe kéo dài theo tiêu chuẩn ECE . 34 2.5. Đề xuất phương án cải tạo 35 Chương III. Kiểm nghiệm hệ thống phanh . 37 3.1. Tính toán lực, mô men tác dụng và kiểm tra bền cơ cấu phanh trước. 37 3.2. Tính toán lực, mô men tác dụng và kiểm tra bền cơ cấu phanh sau 55 3.3. Kết luận khả năng đáp ứng của cơ cấu phanh cũ 69 Chương IV. Thiết kế cải tiến 70 4.1. Cơ sở cho việc cải tiến . 70 4.2. Thiết kế lại van điều khiển thuỷ lực . 70 Kết luận chung . 75 Tài liệu tham khảo . 77 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay vấn đề về giao thông đường bộ đang là vấn đề được rất nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm. Trong các phương tiện giao thông đường bộ thì ô tô là phương tiện chủ yếu vì nó không những đa dạng về chủng loại mà nó còn là một phương tiện vận chuyển dễ dàng trên mọi địa hình với giá thành thấp. 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 này đã đáp ứng được nhu cầu vận tải trong nước và cũng đáp ứng được các tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên do nhu cầu chuyên biệt của từng điều kiện công tác, chúng ta đang cần đưa ra được xe có kích thước lớn, một trong số đó là xe chở cột điện. Hiện nay số nhà máy có khả năng sản xuất cột điện lớn chỉ nằm ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Với tốc độ đô thị hoá ở nước ta đòi hỏi phải có xe chuyên dụng vận chuyển từ nhà máy đến nơi tập kết và lắp đặt. Thông thường xe chở cột điện được dùng để vận chuyển trên các tuyến đường dài liên tỉnh như từ thành phố Hồ Chí Minh đi miền Trung hoặc từ Hà Nội đi miền Trung, vì vậy nhu cầu về xe thân dài là rất cần thiết. Khi kéo dài thân xe để phù hợp với mục đích vận chuyển, nhiều tính năng của xe đã bị thay đổi nên không còn đáp ứng được các tiêu chuẩn như trước, vì vậy cần phải kiểm tra tính toán và có thể một số bộ phận phải thiết kế lại. Trong các bộ phận của xe thì hệ thống phanh đóng một vai trò hết sức quan trọng vì nó liên quan đến vấn đề an toàn chuyển động của xe và vấn đề an toàn giao thông, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh mạng và tài sản con người. Trên cơ sở đó em được giao đề tài: “Thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe tải chở cột điện theo tiêu chuẩn ECE R13”. Nội dung đề tài bao gồm: - Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ô tô. - Tiêu chuẩn ECE R13, cơ sở lý luận và phương pháp tính. - Tính toán, kiểm nghiệm bền cơ cấu phanh. - Thiết kế cải tiến. Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 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 giáo Nguyễn Khắc Trai 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.

doc77 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 08/06/2013 | Lượt xem: 1671 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe tải chở cột điện theo tiêu chuẩn ECE R13, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
p: lµ lo¹i ly hîp ma s¸t kh«, mét ®Üa. Hép sè chÝnh: s¸u sè tiÕn, mét sè lïi, cã ®ång tèc tõ sè 2 ®Õn sè 6. C¸c ®¨ng: lµ lo¹i c¸c ®¨ng kh¸c tèc kÐp. B¸nh xe: sö dông lo¹i lèp cã s¨m Radial. HÖ thèng l¸i: c¬ khÝ cã trî lùc thuû lùc. HÖ thèng phanh: HÖ thèng phanh thuû lùc ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn lo¹i cã 2 dßng ®éc lËp. H×nh d¸ng c¬ b¶n cña xe ®­îc tr×nh bµy trªn h×nh 1.1 H×nh 1.1 H×nh d¸ng chung cña xe HINO FF3H B¶ng th«ng sè tÝnh n¨ng kü thuËt cña xe Hino FF 3H §Æc tÝnh kü thuËt ®¬n vÞ ff3h ChiÒu dµi c¬ së mm 5050 Tæng träng t¶i kG 14200 Tù träng xe kG 4300 §éng c¬ C«ng suÊt cùc ®¹i M« men xo¾n cùc ®¹i §­êng kÝnh, hµnh tr×nh Piston Dung tÝch xi lanh M· lùc N.m mm cc §éng c¬ Diesel HO7D 6 m¸y th¼ng hµng 195 – (2900 v/ph) 500 – (1700 v/ph) 110 x 130 mm 7412 Hép sè S¸u sè tiÕn, mét sè lïi, ®ång tèc tõ sè 2 ®Õn sè 6 HÖ thèng l¸i Trî lùc thuû lùc, dÔ ®iÒu khiÓn HÖ thèng phanh HÖ thèng phanh thuû lùc ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn, 2 dßng KÝch th­íc bao ngoµi (B x C x D) mm 8720 x 2440 x 2610 Cì lèp 10.00 20 R – 14PR Tèc ®é cùc ®¹i Km/h 112 Kh¶ n¨ng v­ît dèc tan (θ)% 27.3 Cabin Cabin lËt víi c¬ cÊu thanh xo¾n vµ thiÕt bÞ kho¸ an toµn dÔ ®iÒu khiÓn Thïng nhiªn liÖu lÝt 115 1.3. HÖ thèng phanh cña xe Hino FF3H: - §Æc ®iÓm chung: lµ lo¹i dÉn ®éng thuû lùc ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn cã 2 dßng ®éc lËp. C¬ cÊu phanh tr­íc vµ sau ®Õu sö dông lo¹i tang trèng víi c¸c guèc phanh ®èi xøng nhau qua t©m vµ xi lanh thuû lùc ®ãng vai trß ®iÒu khiÓn guèc phanh. Phanh tay ®Æt ë trôc thø cÊp cña hép sè chÝnh, dÉn ®éng c¬ khÝ. 1.3.1. S¬ ®å cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng phanh xe Hino FF 3H: H×nh 1.2 S¬ ®å hÖ thèng phanh §­êng ®Ëm : §­êng èng dÉn khÝ §­êng m¶nh : §­êng èng dÉn dÇu §­êng ®øt nÐt : Cã thÓ ®­îc trang bÞ thªm §ång hå b¸o ¸p suÊt C¬ cÊu phanh b¸nh tr­íc Van kiÓm tra Van an toµn B×nh chøa khÝ nÐn cho dßng phanh sau B×nh chøa khÝ nÐn cho dßng phanh tr­íc B×nh chøa khÝ nÐn chung (®Ó t¸ch n­íc) C«ng t¾c ®Ìn c¶nh b¸o ¸p suÊt thÊp (450 kPa hoÆc nhá h¬n) Bé ®iÒu chØnh ¸p suÊt Bé phËn sÊy kh« khÝ nÐn B×nh chøa dÇu phanh C«ng t¾c ®Ìn c¶nh b¸o møc dÇu phanh Van ®iÒu khiÓn thuû lùc C«ng t¾c ®Ìn c¶nh b¸o mßn C¬ cÊu phanh sau Van ®iÖn tõ Xi lanh ®iÒu khiÓn phanh ®éng c¬ Van ®iÒu khiÓn khÝ nÐn C«ng t¾c ®Ìn phanh M¸y nÐn khÝ - CÊu t¹o: Qua s¬ ®å cÊu t¹o, ta cã thÓ nhËn thÊy hÖ thèng phanh ®­îc chia thµnh ba côm chÝnh: + PhÇn cung cÊp khÝ nÐn: Gåm m¸y nÐn khÝ, c¸c b×nh chøa khÝ nÐn, bé ®iÒu chØnh ¸p suÊt, bé phËn sÊy kh« khÝ nÐn tr­íc khi cung cÊp khÝ nÐn vµo c¸c b×nh chøa vµ c¸c van mét chiÒu. + PhÇn ®iÒu khiÓn b»ng khÝ nÐn: C¸c ®­êng èng dÉn khÝ tõ c¸c b×nh chøa khÝ nÐn qua van ®iÒu khiÓn khÝ nÐn 18 vµ ®Õn van ®iÒu khiÓn thuû lùc 13. Qua van ®iÒu khiÓn thuû lùc, ¸p suÊt khÝ nÐn chuyÓn thµnh ¸p suÊt dÇu. + PhÇn dÉn ®éng thuû lùc: Gåm b×nh chøa dÇu 11 cung cÊp dÇu cho xi lanh 13. C¸c ®­êng èng dÉn dÇu truyÒn ¸p suÊt thuû lùc tõ xi lanh 13 ®Õn c¸c xi lanh c«ng t¸c trªn c¸c c¬ cÊu phanh b¸nh xe. - Nguyªn lý ho¹t ®éng: M¸y nÐn khÝ 20 ®­îc dÉn ®éng bëi ®éng c¬ sÏ b¬m khÝ nÐn vµo b×nh 7 qua van kiÓm tra 3. ¸p suÊt trong b×nh 7 ®­îc x¸c ®Þnh qua ®ång hå 1 ®Æt trong buång l¸i. Khi míi b¾t ®Çu khëi ®éng ®éng c¬, ¸p suÊt trong b×nh 7 cßn thÊp, ®Ìn 8 s¸ng. Sau vµi phót, ¸p suÊt trong b×nh 7 ®· ®ñ møc cÇn thiÕt, ®Ìn 8 t¾t b¸o hiÖu phanh ®· s½n sµng vµ xe cã thÓ khëi hµnh. Bé ®iÒu chØnh ¸p suÊt khÝ 9 cã t¸c dông ®iÒu chØnh møc ¸p suÊt cho phÐp trong b×nh 7. NÕu ¸p suÊt trong b×nh 7 v­ît qu¸ møc ®iÒu chØnh th× 9 më ra cho khÝ nÐn tõ b×nh 7 vÒ ng­îc l¹i m¸y nÐn khÝ 20, gi¶m sù tiªu hao c«ng suÊt cho m¸y 20. V× mét lý do nµo ®ã mµ ¸p suÊt trong b×nh 7 vät lªn qu¸ cao th× mét l­îng khÝ nÐn sÏ ®­îc x¶ ra th«ng qua van an toµn 4. KhÝ nÐn tõ b×nh 7 ®­îc chia lµm 2 dßng riªng biÖt cÊp vµo b×nh 5 vµ 6 qua c¸c van kiÓm tra 3. Khi phanh, ng­êi l¸i t¸c ®éng lªn bµn ®¹p phanh, van phanh 18 më cung cÊp khÝ nÐn tõ b×nh 5 vµ 6 ®Õn c¸c van ®iÒu khiÓn thuû lùc 13. C¸c van ®iÒu khiÓn thuû lùc 13 chuyÓn ¸p suÊt khÝ nÐn thµnh ¸p suÊt dÇu phanh truyÒn ®Õn c¸c xi lanh c«ng t¸c t¹i c¸c c¬ cÊu phanh b¸nh xe tr­íc vµ sau. T¹i c¸c xi lanh c«ng t¸c, ¸p suÊt dÇu t¹o ¸p lùc lªn c¸c piston ®Èy guèc phanh ¸p s¸t vµo trèng phanh, tiÕn hµnh qu¸ tr×nh phanh. HiÖn nay c¸c xe ®­îc trang bÞ thªm bé phËn sÊy kh« khÝ nÐn 10. Nh­ vËy khÝ nÐn ®i tõ m¸y 20 tr­íc khi vµo b×nh 7 qua van 3 sÏ ®­îc bé phËn 10 sÊy kh« nh»m h¹n chÕ tèt ®a l­îng h¬i n­íc lät vµo b×nh 7. H¬i n­íc cã trong khÝ nÐn cã thÓ t¹o ra cÆn t¹i c¸c b×nh khÝ nÐn, lµm chËm t¸c dông cña khÝ nÐn vµ lµm gi¶m ¸p suÊt khÝ nÐn. N¨ng l­îng do ng­êi l¸i t¹o ra th«ng qua bµn ®¹p phanh chØ dïng ®Ó më van ®iÒu khiÓn khÝ nÐn. N¨ng l­îng t¹o nªn ¸p lùc dÇu thÓ hiÖn qua m¸y nÐn khÝ. C¸c guèc phanh ®­îc ®iÒu khiÓn b»ng ¸p suÊt thuû lùc. - ¦u ®iÓm: HÖ thèng nµy kÕt hîp ®­îc ­u ®iÓm cña c¶ phanh khÝ vµ phanh dÇu cô thÓ lµ ®é nh¹y cao, hiÖu suÊt lín, phanh ®­îc ®ång thêi c¸c b¸nh xe , ®iÒu khiÓn nhÑ nhµng. - Nh­îc ®iÓm: cã kÕt cÊu phøc t¹p, gi¸ thµnh cao, nhiÒu côm kÝch th­íc lín, ch¨m sãc kü thuËt phøc t¹p, lu«n ph¶i kiÓm tra sù bao kÝn cña hÖ thèng khÝ nÐn vµ thuû lùc. 1.3.2. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng van phanh ®iÒu khiÓn khÝ nÐn: G H×nh 1.3 KÕt cÊu van ®iÒu khiÓn khÝ nÐn Cèc n¾p Lß xo håi vÞ piston sè 1 Vßng h·m ®Õ van sè 1 Piston sè 2 Lß xo håi vÞ ®Õ van sè 2 Th©n van sè 2 Van kiÓm tra Vßng h·m ®Õ van sè 2 §Õ van sè 2 Lß xo håi vÞ piston sè 2 Lß xo håi vÞ ®Õ van sè 1 §Õ van sè 1 Lß xo ®ì piston sè 1 Lß xo chÝnh Piston sè 1 Th©n van sè 1 N¾p van phanh VÝt ®iÒu chØnh èng Trôc l¨n Bµn ®¹p phanh §­êng tíi dßng phanh b¸nh sau §­êng tíi dßng phanh b¸nh tr­íc §­êng tõ b×nh khÝ nÐn cho dßng phanh sau §­êng tõ b×nh khÝ nÐn cho dßng phanh tr­íc §­êng x¶ khÝ - CÊu t¹o: Chia lµm 3 côm chÝnh + Côm bµn ®¹p: Bµn ®¹p phanh 21 cã c¬ cÊu ho¹t ®éng kiÓu ®ßn bÈy víi mét ®Çu lµ vÝt ®iÒu chØnh 18, ®Çu kia lµ trôc l¨n 20. VÝt 18 t× vµo n¾p 17 ®Ó h¹n chÕ hµnh tr×nh cña trôc l¨n 20 khi nh¶ phanh. + Côm ®iÓu khiÓn dßng phanh sau: Piston chÝnh 15 ®­îc c©n b»ng bëi c¸c lß xo ®ì 13, lß xo håi vÞ 2 vµ lß xo chÝnh 14. D­íi t¸c dông cña lùc c¨ng lß xo 11, ®Õ van 12 tiÕp xóc víi th©n van phanh, ®ãng ®­êng cung cÊp khÝ nÐn tõ C sang A. + Côm ®iÒu khiÓn dßng phanh tr­íc: Piston 4, lâi lµ 1 ®­êng èng lµm nhiÖm vô x¶ khÝ. §Õ van 9 tiÕp xóc víi th©n van phanh d­íi t¸c dông cña lß xo 5, ®ãng ®­êng cung cÊp khÝ nÐn tõ D sang B. - Nguyªn lý lµm viÖc: + Tr¹ng th¸i phanh: Lùc ®¹p cña ng­êi l¸i t¸c ®éng lªn bµn ®¹p 21, qua lß xo 14 ®Èy piston 15 ®i xuèng ®ãng van x¶, sau ®ã ®Èy ®Õ van 12 ®i xuèng më van cung cÊp ®Ó khÝ nÐn ®i tõ b×nh chøa (khoang C) ®Õn dßng phanh b¸nh sau (khoang A). KhÝ nÐn ë khoang A qua lç th«ng vµo khoang G, ®Èy piston 4 ®i xuèng ®ãng van x¶, sau ®ã ®Èy ®Õ van 9 ®i xuèng, më van cung cÊp ®Ó khÝ nÐn tõ b×nh chøa (khoang D) ®Õn dßng phanh b¸nh tr­íc (khoang B) + Tr¹ng th¸i nh¶ phanh: Khi nh¶ bµn ®¹p phanh, ¸p suÊt khÝ nÐn trong khoang A ®Èy piston15 ®i lªn, d­íi t¸c dông cña lß xo 11 ®Õ van 12 ®i lªn ®ãng van cung cÊp l¹i, ng¨n kh«ng cho khÝ nÐn tõ khoang C truyÒn sang khoang A. Piston 15 tiÕp tôc ®i lªn më van x¶, x¶ khÝ nÐn tõ khoang A vµ dßng phanh sau ra ngoµi kh«ng khÝ qua ®­êng E. KhÝ nÐn trong khoang G trªn piston 4 x¶ ra kh«ng khÝ qua khoang A. Do lùc lß xo 10 vµ ¸p lùc khÝ nÐn bªn d­íi piston, piston 4 ®i lªn, t­¬ng tù nh­ víi dßng phanh sau, ®ãng van cung cÊp khÝ tõ khoang D sang khoang B, më van x¶ cho khÝ nÐn trong khoang B vµ dßng phanh tr­íc tho¸t ra ngoµi. + Tr¹ng th¸i rµ phanh – phanh vµ gi÷ phanh ë møc ®é nhÊt ®Þnh: ë dßng phanh sau, ¸p suÊt khÝ nÐn trong khoang A t¸c ®éng lªn ®¸y piston 15 cïng víi lùc lß xo 2 ®Õn khi th¾ng ®­îc lùc lß xo 14 sÏ ®Èy piston ®i lªn, ®ãng van cung cÊp l¹i. ¸p suÊt dßng phanh sau (khoang A) duy tr× ë mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh, kh«ng tiÕp tôc t¨ng do kh«ng cã khÝ nÐn cung cÊp tõ khoang C. Tr¹ng th¸i c©n b»ng cña piston 15 ®­îc thiÕt lËp bëi lùc lß xo 14 (lùc ®¹p phanh), lùc c¸c lß xo ph¶n håi vµ ¸p suÊt khÝ nÐn trong khoang A. T­¬ng tù nh­ dßng phanh sau, khi ¸p suÊt khoang B bªn d­íi piston 4 t¨ng lªn cïng víi lùc lß xo 10 ®Õn khi th¾ng lùc do ¸p suÊt bªn trªn piston (¸p suÊt phanh sau) g©y nªn sÏ ®Èy piston 4 ®i lªn, ®ãng van cung cÊp l¹i. ¸p suÊt dßng phanh tr­íc ®­îc duy tr× ë gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh t­¬ng øng víi møc ®é phanh. Tr¹ng th¸i c©n b»ng ®­îc x¸c lËp bëi ¸p suÊt bªn trªn vµ d­íi piston cïng víi lùc lß xo 10. ë tr¹ng th¸i c©n b»ng, lß xo 11 vµ lß xo 5 ®ãng c¸c van x¶ l¹i, ng¨n kh«ng cho khÝ trong c¸c dßng phanh tho¸t ra ngoµi. ¸p suÊt dßng phanh sau vµ dßng phanh tr­íc ®­îc gi÷ ë mét møc ®é nhÊt ®Þnh, t­¬ng øng víi ¸p suÊt dÇu ë tr¹ng th¸i rµ phanh. + Khi dßng phanh tr­íc bÞ háng: Gi¶ sö dßng phanh tr­íc bÞ hë, khÝ nÐn ë dßng phanh sau ®­îc ng¨n c¸ch víi dßng phanh tr­íc bëi piston 4, ®¶m b¶o cho dßng phanh sau vÉn ho¹t ®éng b×nh th­êng. + Khi dßng phanh sau bÞ háng: Gi¶ sö dßng phanh sau bÞ hë, kh«ng cßn ¸p lùc khÝ nÐn lªn trªn piston 4 ®Ó ®Èy piston 4 ®i xuèng. Khi tiÕp tôc ®¹p phanh, piston 15 ®i xuèng cho ®Õn khi tiÕp xóc víi piston 4, ®Èy piston 4 ®i xuèng, ®ãng van x¶ vµ më van cung cÊp, ®¶m b¶o cho dßng phanh tr­íc vÉn ho¹t ®éng b×nh th­êng. 1.3.3. S¬ ®å cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng van ®iÒu khiÓn thuû lùc: II M I N H×nh 1.4 KÕt cÊu van ®iÒu khiÓn thuû lùc Vßng lµm kÝn piston Piston xi lanh khÝ nÐn Lß xo håi vÞ Thµnh xi lanh Lç th«ng khÝ §Çu nèi èng dÉn dÇu Van ®iÒu khiÓn Van x¶ khÝ Xi lanh phanh chÝnh Piston xi lanh phanh chÝnh N¾p C«ng t¾c c¶nh b¸o mßn CÇn ®Èy §ai èc §­êng khÝ nÐn vµo (tõ van phanh) §­êng bæ sung dÇu phanh §­êng tíi xi lanh phanh b¸nh xe §­êng th«ng khÝ - CÊu t¹o: Gåm 2 côm chÝnh + Xi lanh chÝnh thuû lùc (I): Gåm cã vá, piston 10 vµ xi lanh 9. B×nh chøa chÊt láng cÊp vµo qua lç B nhê van ®iÒu khiÓn 7. DÇu ®­îc dÉn vµo lâi piston 10 th«ng qua mét van ®ãng cã d¹ng trßn, tiÕt diÖn h×nh ch÷ U vµ cÊp cho xi lanh 9. Tõ xi lanh 9 dÇu sÏ dÉn ®Õn c¸c xi lanh phanh b¸nh xe qua lç C. Trªn vá xi lanh 9 cã van x¶ khÝ. Trªn r·nh piston 10 cã gio¨ng trßn lµm b»ng cao su ®Ó t¹o kÝn gi÷a xi lanh 9 vµ piston 10. + Buång t¹o ¸p lùc thuû lùc do khÝ nÐn (II): Gåm cã buång 4 d¹ng h×nh trô. Bªn trong ®­îc chia lµm 2 khoang M vµ N nhê piston 2. Gio¨ng cao su 1 h×nh xuyÕn n»m bao ngoµi piston 2 cã t¸c dông lµm kÝn. Lß xo cÊu tróc d¹ng trô 3 t¹o kh¶ n¨ng håi vÞ cho piston 2. Khoang N cã thÓ th«ng víi khÝ trêi nhê lç th«ng khÝ 5 vµ c¸c mµng läc kh«ng khÝ. KhÝ nÐn ®­îc cÊp tõ van phanh kÐp vµo khoang M qua lç A. Xi lanh khÝ nÐn vµ xi lanh thuû lùc ®­îc liªn kÕt víi nhau th«ng qua ®ßn ®Èy 13 vµ cè ®Þnh víi piston 2 nhê ª cu 14. §Ó t¹o kÝn gi÷a buång khÝ vµ buång dÇu, ng­êi ta dïng phít b¹c kÝn kÐp. CÊu tróc ®Çu nèi gi÷a hai xi lanh d¹ng cã khe hë. ë d­íi buång 4 ng­êi ta bè trÝ chèt 13.Gi÷a chèt 13 cã r·nh, trªn ®ã tú mét chèt h×nh chám cÇu nèi víi c«ng t¾c 12. C«ng t¾c nµy dïng ®Ó c¶nh b¸o ®Ìn khi mßn m¸ phanh. - Nguyªn lý lµm viÖc: + Tr¹ng th¸i kh«ng phanh: Van phanh kÐp ®ãng, kh«ng cung cÊp khÝ nÐn vµo khoang M do ®ã ¸p suÊt trong khoang M thÊp, lùc c¨ng cña lß xo 3 ®Èy piston 2 hÕt sang tr¸i, khiÕn thÓ tÝch cña khoang M ®¹t nhá nhÊt. KhÝ trêi qua lç 5 vµ l­íi läc ®iÒn vµo khoang N. DÇu phanh ®­a vµo lç B, qua van mét chiÒu ch¶y vµo buång xi lanh 9 nhê mét van trô tiÕt diÖn ch÷ U. Lóc nµy dÇu cã ¸p suÊt thÊp. Van 7 ë tr¹ng th¸i ®ãng ®Ó tr¸nh lät khÝ vµo xi lanh 9 + Tr¹ng th¸i phanh: KhÝ nÐn ®­îc cÊp bëi van phanh ®iÒn ®Çy khoang M qua lç A. ¸p lùc cña khÝ nÐn th¾ng lùc c¨ng cña lß xo 3 ®Èy piston 2 chuyÓn dÞch sang ph¶i. Lóc nµy van trô d¹ng ch÷ U bÞt ®­êng dÇu, kh«ng cho dÇu lät vµo xi lanh 9 t¹o nªn buång kÝn trong xi lanh 9. TiÕp tôc t¨ng ¸p lùc khÝ nÐn, piston 10 dÞch chuyÓn sang ph¶i lµm t¨ng ¸p lùc dÇu vµ cÊp cho c¸c xi lanh b¸nh xe nhê lç C. D­íi ¸p lùc dÇu, c¸c guèc phanh ®­îc ®Èy s¸t vµo trèng phanh tiÕn hµnh qu¸ tr×nh phanh. + Tr¹ng th¸i rµ phanh: ¸p suÊt khÝ nÐn kh«ng ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt. ¸p lùc khÝ nÐn sÏ c©n b»ng víi lùc c¨ng lß xo 3 vµ ¸p lùc dÇu trong xi lanh 9, do ®ã sÏ gi÷ nguyªn piston cña xi lanh thuû lùc ë mét vÞ trÝ nhÊt ®Þnh t¹o nªn ¸p suÊt dÇu ra c¸c xi lanh b¸nh xe gi÷ nguyªn ë tr¹ng th¸i rµ phanh. + C¬ cÊu b¸o mßn m¸ phanh: Khi m¸ phanh mßn, khe hë gi÷a m¸ phanh vµ tang trèng lín, piston cña xi lanh thuû lùc dÞch chuyÓn hÕt sang ph¶i d­íi t¸c ®éng cña piston khÝ nÐn, lµm cho piston khÝ nÐn ch¹m vµo chèt 13 lµm trôc tr­ît 11 di chuyÓn, khiÕn cho chám cÇu tr­ît khái r·nh. Khi ®ã chèt h×nh chám cÇu khëi ®éng c«ng t¾c ®iÖn bËt s¸ng ®Ìn b¸o mßn m¸ phanh, cÇn ph¶i ®iÒu chØnh l¹i. - ¦u ®iÓm: Lùc bµn ®¹p nhá do kh«ng trùc tiÕp t¹o ¸p suÊt dÇu, hµnh tr×nh bµn ®¹p nhá, ¸p suÊt dÇu cã thÓ ®¹t ®Õn 180 ÷ 240 kG/cm2. KÕt cÊu gän, cã hai dßng riªng biÖt ®¶m b¶o an toµn khi ®iÒu khiÓn. - Nh­îc ®iÓm: + Cã kÕt cÊu phøc t¹p, gi¸ thµnh cao. + ChiÕm kh«ng gian lín. + B¶o d­ìng, söa ch÷a vµ chuÈn ®o¸n phøc t¹p. 1.3.4. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng c¬ cÊu phanh tr­íc: H×nh 1.5 KÕt cÊu c¬ cÊu phanh tr­íc Lç kiÓm tra khe hë M©m phanh M¸ phanh Guèc phanh VÝt ®iÒu chØnh m¸ phanh Xi lanh c«ng t¸c Lß xo håi vÞ §Öm gi÷ guèc phanh §ai èc - CÊu t¹o: §©y lµ c¬ cÊu phanh d¹ng tang trèng ®èi xøng nhau qua t©m b¸nh xe. Xi lanh ®iÒu khiÓn guèc phanh lµ lo¹i thuû lùc. §Çu tùa d­íi cña guèc phanh cã h×nh d¹ng cong, do ®ã cã kh¶ n¨ng tù lùa, ®¶m b¶o cho c¸c m¸ phanh tiÕp xóc vµ mßn ®Òu trong qu¸ tr×nh sö dông. Guèc phanh ®­îc c¸c lß xo håi vÞ kÑp chÆt gi÷ cho 2 m¸ phanh ë kÝch th­íc nhá nhÊt. M¸ phanh ®­îc t¸n trªn bÒ mÆt guèc phanh b»ng ®inh t¸n. Guèc phanh ®­îc ®Þnh vÞ trªn m©m phanh b»ng c¸c ®Öm 8 vµ ®ai èc 9. C¬ cÊu ®Þnh vÞ nµy ch¹y trªn mét r·nh trßn cã kÝch th­íc lín h¬n ®­êng kÝnh cña ®ai èc 9, t©m r·nh lµ ®Çu tùa cña guèc phanh, b¸n kÝnh b»ng kho¶ng c¸ch tõ ®Çu tùa ®Õn ®ai èc 9. C¸c ®Çu cña guèc phanh ®­îc t× lªn c¸c r·nh trªn xi lanh c«ng t¸c ®¶m b¶o cho guèc phanh kh«ng bÞ xª dÞch theo ph­¬ng trôc cña b¸nh xe. VÝt 5 ®iÒu chØnh m¸ phanh, cã h×nh d¹ng hoa khÕ, trªn r·nh cã t× lªn bëi mét lÉy chèng tù xoay. Khe hë gi÷a m¸ phanh vµ tang trèng ®­îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch xoay vÝt 5 cho m¸ phanh Ðp s¸t vµo tang trèng cho ®Õn khi kh«ng xoay ®­îc n÷a th× xoay ng­îc l¹i kho¶ng 2 r·nh, nhËn biÕt nhê tiÕng ®éng cña lÉy t× trªn vÝt 5. - Nguyªn lý lµm viÖc: + Khi kh«ng phanh: D­íi t¸c dông cña c¸c lß xo håi vÞ, c¸c m¸ phanh ®­îc gi÷ chÆt kh«ng cho bung vÒ phÝa trèng phanh. + Khi phanh: ¸p suÊt dÇu trong xi lanh t¨ng t¹o ¸p lùc trªn piston ®Èy guèc phanh ¸p s¸t vµo trèng phanh. Khi c¸c m¸ phanh ®· tiÕp xóc víi trèng phanh, ¸p lùc dÇu t¨ng cao t¹o nªn m« men phanh h·m b¸nh xe l¹i. + Khi th«i phanh: lß xo 7 kÐo c¸c guèc phanh trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu, ®­êng dÇu trë vÒ xi lanh chÝnh, gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh cã khe hë vµ qu¸ tr×nh phanh kÕt thóc. - ¦u ®iÓm: Do c¬ cÊu phanh bè trÝ ®èi xøng qua t©m nªn khi xe chuyÓn ®éng tiÕn, c¶ 2 m¸ phanh ®Òu lµ m¸ xiÕt, ®¹t hiÖu qu¶ phanh cao. Guèc phanh tr­íc vµ guèc phanh sau lµm viÖc nh­ nhau nªn 2 m¸ phanh mßn ®Òu trong qu¸ tr×nh sö dông. - Nh­îc ®iÓm: Khi xe lïi c¸c guèc phanh lµm viÖc gièng guèc sau cña c¬ cÊu phanh 1 xi lanh bè trÝ ®èi xøng trôc, v× vËy mµ hiÖu qu¶ phanh khi xe lïi sÏ gi¶m ®i ®¸ng kÓ, thÊp h¬n 2 lÇn khi xe tiÕn. Tuy nhiªn khi xe lïi vËn tèc th­êng nhá, do ®ã vÉn ®¶m b¶o m« men phanh cÇn thiÕt. 1.3.5. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¬ cÊu phanh sau: H×nh 1.6 KÕt cÊu c¬ cÊu phanh sau Guèc phanh M¸ phanh Xi lanh c«ng t¸c M©m phanh Lç kiÓm tra khe hë §Öm gi÷ guèc phanh §ai èc Lß xo håi vÞ C¬ cÊu phanh sau cã cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng t­¬ng tù nh­ cña c¬ cÊu phanh tr­íc. Tuy nhiªn do m« men phanh cÇu sau lín h¬n cÇu tr­íc nªn xi lanh c«ng t¸c, guèc phanh vµ chiÒu réng m¸ phanh c¬ cÊu phanh sau lín h¬n cña c¬ cÊu phanh tr­íc. Ngoµi ra, khi cÇn kiÓm tra khe hë gi÷a m¸ phanh vµ tang trèng, ng­êi ta ®­a th­íc l¸ vµo lç 5 ®Ó ®o khe hë. Khe hë gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh ë vÞ trÝ c¸ch ®Çu trªn cña m¸ phanh 30 mm b»ng 0,25 mm vµ c¸ch ®Çu d­íi cña m¸ phanh 25 mm b»ng 0,12 mm. ch­¬ng ii tiªu chuÈn ece c¬ së lý luËn vµ ph­¬ng ph¸p tÝnh 2.1. C¸c th«ng sè cña xe Hino FF3H sau khi ®· thay ®æi: C¸c th«ng sè cña xe HINO FF 3H: ChiÒu dµi c¬ së : 6,250 (m) T¶i träng cÇu tr­íc : 25850 (N) T¶i träng cÇu sau : 18950 (N) ChiÒu cao träng t©m xe s¸t xi : 0,794 (m) Träng l­îng thïng hµng : 22400 (N) ChiÒu dµi thïng hµng : 7,7 (m) ChiÒu cao thïng hµng : 0,45 (m) ChiÒu cao träng t©m thïng hµng : 1,350 (m) Kho¶ng c¸ch ®u«i thïng hµng ®Õn t©m cÇu sau : 2,61 (m) Träng l­îng hµng ho¸ : 75000 (N) C¸c kÝch th­íc cét ®iÖn: §­êng kÝnh ®Çu nhá : 440 (mm) §­êng kÝnh ®Çu to : 690 (mm) H×nh 2.1 Xe chë cét ®iÖn Tõ ®ã tÝnh ®­îc to¹ ®é träng t©m: Khi xe kh«ng t¶i: Träng l­îng xe: G0 = 6720 (kG). Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m ®Õn cÇu tr­íc: a0 = 3,4325 (m). ChiÒu cao träng t©m xe: hg0 = 0,9793 (m). Khi xe ®Çy t¶i: Träng l­îng xe: Gtt = 14220 (kG). Kho¶ng c¸ch tõ träng t©m ®Õn cÇu tr­íc: att = 4,4333 (m). ChiÒu cao träng t©m xe: hgtt = 1,5978 (m). 2.2. tiªu chuÈn ECE, c¬ së lý luËn vµ c«ng thøc tÝnh to¸n: ECE lµ tiªu chuÈn chung cña Ch©u ¢u trong ®ã ECE R-13 lµ tiªu chuÈn cho hÖ thèng phanh. VÊn ®Ò ph©n chia l¹i lùc phanh ®èi víi xe kh«ng trang bÞ ABS ®­îc nãi riªng trong phô lôc 10. ë ®©y ta chØ ®Ò cËp ®Õn môc 2 cña phô lôc 10 dïng cho xe 2 cÇu. Víi xe 2 cÇu: Víi tÊt c¶ c¸c lo¹i «t« th× gi¸ trÞ hÖ sè b¸m j Î 0,2¸0,8 ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: x ³ 0,10 + 0,85(j - 0,2) Trong ®ã: x: gia tèc ®¬n vÞ (x = [-]). g: gia tèc träng tr­êng (g=10 ). 2.2.1. §èi víi tÊt c¶ mäi chÕ ®é t¶i träng cña «t« (kiÓm tra tõ chÕ ®é kh«ng t¶i ®Õn chÕ ®é ®Çy t¶i cña xe) hÖ sè tËn dông träng l­îng b¸m ë cÇu tr­íc ph¶i lín h¬n ë cÇu sau h1 > h2. 2.2.2. Cho lo¹i «t« N1(xe con trªn 8 chç, xe t¶i vµ xe chë ng­êi). - Víi mäi c¸ch ph©n chia lùc phanh n»m trong vïng 0,15 ¸ 0,5 cña hÖ sè b¸m: h1 > h2. - NÕu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn sau ®©y: x = 0,15 ¸ 0,3: h1,h2 kh«ng ®­îc v­ît ra ngoµi ®­êng j = x ± 0,08. x = 0,3 ¸ 0,5: h1,h2 kh«ng ®­îc v­ît qu¸ ®­êng j = x + 0,08. x = 0,5 ¸ 0,61: h1,h2 kh«ng ®­îc v­ît qu¸ ®­êng j = (x - 0,21)/0,5. th× còng ®­îc chÊp nhËn j = j = j = x j = x +0,08 j = x -0,08 H×nh 2.2 §å thÞ c¸c ®­êng tiªu chuÈn ®èi víi xe N1 2.2.3. Quan hÖ gi÷a lùc phanh, träng l­îng b¸m, hÖ sè b¸m. G: Träng l­îng «t« (N). G/g: Khèi l­îng «t« (kg). X¸c ®Þnh t¶i träng th¼ng ®øng: (2.1) (2.2) H×nh 2.3 S¬ ®å c¸c lùc t¸c dông lªn « t« trong qu¸ tr×nh phanh Z1, Z2 biÕn ®æi phô thuéc b/L, a/L, j , hg/L. Ký hiÖu x=a/L; b/L = 1- x; y = hg/L (2.3) (Gia tèc phanh ®¬n vÞ) (2.4) : ChiÒu dµi ®¬n vÞ cña cÇu tr­íc. : ChiÒu cao träng t©m Tõ (2.1), (2.2) (2.5) (2.6) 2.2.4. Lùc phanh tÝnh theo lý thuyÕt vµ vÊn ®Ò hiÖu qu¶ phanh. Sù ph©n chia lùc phanh ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn ECE theo Ch©u ¢u (i) lµ tØ sè ph©n chia lùc phanh cho xe 2 cÇu tÝnh b»ng c«ng thøc: (2.7) Lùc phanh theo lý thuyÕt: (2.8) (2.9) Lùc phanh lµ max trªn xe theo lý thuyÕt: (2.10) (2.11) VËy xe ®i ë trªn ®­êng th«ng th­êng j max = 0,8 ¸ 1, khi tÝnh ë chÕ ®é ®Çy t¶i víi j max = 1, m« men phanh cho cÇu xe ®¹t tèi ®a. Ta cã: (2.12) Phanh víi 1 gia tèc j nµo ®ã. (2.13) §Þnh nghÜa hiÖu qu¶ phanh trªn c¸c cÇu cña tiªu chuÈn ECE: (2.14) (2.15) NÕu h1 = h2 = j, sù ph©n chia lùc phanh lý t­ëng . (2.16) (2.17) H×nh 2.4 §å thÞ quan hÖ lý thuyÕt gi÷a h1, h2, φ vµ ξ CÇn x¸c ®Þnh trÞ sè Fp1/G, Fp2/G. (2.18) (2.19) Gi¸ trÞ lùc phanh ®¬n vÞ lý t­ëng ë tr¹ng th¸i lý t­ëng. Trong thùc tÕ kh«ng bao giê ®¹t ®­îc khi kh«ng bè trÝ ABS (2.20) (2.21) Tõ c«ng thøc (2.18, 2.19) ®ThiÕt lËp ®å thÞ ph©n chia lùc phanh lý t­ëng nh­ sau: H×nh 2.5 §å thÞ quan hÖ gi÷a Fp1/Fp2 vµ ξ §å thÞ ®­êng Fp1/Fp2 lý t­ëng lµ mét ®­êng cong, nh­ng trong thùc tÕ (khi kh«ng cã bé ®iÒu hoµ) lµ mét ®­êng th¼ng song song víi trôc hoµnh. Do ®ã sù ph©n chia lý t­ëng chØ tho¶ m·n t¹i ®iÓm giao nhau cña 2 ®­êng. Cßn t¹i c¸c gi¸ trÞ kh¸c ®Òu kh«ng tho¶ m·n. 2.2.5. Sù ph©n chia lùc phanh theo gia tèc phanh ®¬n vÞ . H×nh 2.6 §å thÞ quan hÖ gi÷a Fp2/G vµ Fp1/G Xe ®i trªn ®­êng j kh¸c nhau cã lóc x¶y ra bã cøng ë b¸nh tr­íc, b¸nh sau. Bã cøng cÇu tr­íc lµm suy gi¶m hiÖu qu¶ phanh nh­ng ®¶m b¶o æn ®Þnh h¬n so víi bã cøng cÇu sau, bã cøng cÇu sau lµm mÊt tÝnh æn ®Þnh cña xe. Ph©n chia lùc phanh theo 1 tØ sè nhÊt ®Þnh , hiÖn t­îng sö dông träng l­îng x¶y ra ë xKr (Gia tèc phanh ®¬n vÞ nguy hiÓm). Khi phanh d­íi gia tèc xKr bã cøng cÇu tr­íc nh­ng æn ®Þnh. Khi phanh lín h¬n xKr bã cøng cÇu sau vµ mÊt æn ®Þnh. Gi¶ thiÕt nh­ sau: (2.22) (2.23) Sö dông 2 c«ng thøc trªn vµ biÓu diÔn trong quan hÖ gi÷a φ vµ ξ víi c¸c ®­êng bao giíi h¹n theo ECE Vïng bã cøng cÇu sau kh«ng æn ®Þnh i1 xKr1 i2 xKr2 H×nh 2.7 §å thÞ so s¸nh hiÖu qu¶ phanh gi÷a 2 tØ sè i kh¸c nhau ECE ®­a ra hiÖu qu¶ phanh tèt nhÊt. So s¸nh i1, i2 - xKr1 > xKr2: i1 cã vïng mÊt æn ®Þnh nhá h¬n i2. §øng vÒ hiÖu qu¶ phanh th× i1 xa ®­êng lý thuyÕt x = j, do ®ã hiÖu qu¶ phanh kh«ng cao trong ®o¹n gi÷a hÖ sè b¸m th­êng xuyªn sö dông. 2.2.6. Gi¶i thÝch sù æn ®Þnh cña «t« theo tiªu chuÈn ECE. a. Giíi h¹n cña lùc b¸m §iÒu kiÖn cña ®­êng: lu«n lu«n b¸nh xe l¨n trªn ®­êng (lùc däc + lùc ngang). . R = Rmax, X < Xmax, Y < Ymax. Gi¶ thiÕt: jx = jy ta cã ®å thÞ quan hÖ lùc däc vµ ngang theo h×nh vÏ v H×nh 2.8 §å thÞ quan hÖ lùc däc vµ lùc ngang X® Xmax®Y® 0 (b¸nh xe chÞu lùc däc max kh«ng tiÕp nhËn lùc ngang) Y® Ymax® X® 0 (b¸nh xe chÞu lùc bªn max th× b¸nh xe sÏ kh«ng cßn kh¶ n¨ng tiÕp nhËn lùc däc). b. Kh¶o s¸t sù bã cøng b¸nh xe trªn c¸c cÇu. Trong thùc tÕ khi phanh lu«n lu«n tån tai x¶y ra bã cøng cÇu 1 tr­íc, hoÆc x¶y ra bã cøng cÇu 2 tr­íc. - Bã cøng cÇu 1 tr­íc. Mt cïng chiÒu quay a, g©y lªn trôc däc quay gi¶m gãc a. VËy gi¶m gãc quay t¹o nªn tr¹ng th¸i æn ®Þnh. - Bã cøng cÇu sau lµm t¨ng gãc a, t¹o nªn kh¶ n¨ng mÊt æn ®Þnh h­íng chuyÓn ®éng. Theo h­íng æn ®Þnh chuyÓn ®éng th¼ng. Tr­êng hîp bã cøng cÇu sau b¸nh xe phÝa tr­íc cßn cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn, cã lîi cho tÝnh dÉn h­íng cña «t«. Trªn «t« hiÖn nay bã cøng cÇu sau ®ßi hái ng­êi l¸i ph¶i cã kü n¨ng ®iÒu khiÓn tèt nÕu kh«ng g©y nguy hiÓm lËt xe. Do vËy kh«ng mong muèn bã cøng b¸nh sau. HiÖn t­îng bã cøng b¸nh sau lµm mÊt æn ®Þnh h­íng chuyÓn ®éng. Kh¸i niÖm ECE – R13 kh«ng cho phÐp bã cøng b¸nh sau ®ång nhÊt kh¸i niÖm æn ®Þnh khi phanh. 2.3. KiÓm tra theo ECE víi tØ sè ph©n chia lùc phanh cò: - C¸c sè liÖu: Khi xe kh«ng t¶i: G0 = 6720 (kG); a0 = 3,4325 (m); hg0 = 0,9793 (m). Khi xe ®Çy t¶i: Gtt = 14220 (kG); att = 4,4333 (m); hgtt = 1,5978 (m). - Trªn xe ch­a c¶i t¹o ®· ®o ®­îc: Fp1 = 14790 (N); Fp2 = 10830 (N). H×nh 2.9 §å thÞ kiÓm tra tØ sè i cò theo tiªu chuÈn ECE KÕt luËn: VËy víi i = 0,42 kh«ng ®¹t víi tiªu chuÈn ECE ®­a ra. Qua ®å thÞ ta thÊy c¸c ®­êng v­ît qu¸ giíi h¹n ECE ®­a ra. Nh­ vËy kÕt cÊu cò kh«ng ®¶m b¶o, ta ph¶i chän l¹i tØ sè ph©n chia lùc phanh. 2.4. X¸c ®Þnh tØ sè i míi víi xe kÐo dµi theo tiªu chuÈn ECE Víi c¸c ®iÒu kiÖn trªn kh«ng phï hîp víi tiªu chuÈn ECE, Ta ®i t×m l¹i i cho phï hîp víi tiªu chuÈn ECE. Dïng c«ng cô Matlap ta t×m ®­îc víi i = 0,54 lµ tèi ­u nhÊt vµ ®¶m b¶o sù ph©n chia lùc phanh lµ phï hîp. H×nh 2.10 §å thÞ x¸c ®Þnh tØ sè i míi theo tiªu chuÈn ECE MÆt kh¸c: Fp1 + Fp2 = G. x = 14220 (kG) (®èi víi xe N1, lÊy x = j = 0,65) Fp1 + Fp2 = 9243 (kG) Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc Fp1 = 4251,78 (kG), Fp2 = 4991,22 (kG) - rbx: B¸n kÝnh lµm viÖc trung b×nh cña b¸nh xe. B¸n kÝnh lèp: 0,482 (m). Þ B¸n kÝnh b¸nh xe tÝnh to¸n: rbx= l0,482 l = 0,93 (hÖ sè kÓ ®Õn sù biÕn d¹ng cña lèp) rbx = 0,930,482 = 0,4483 m. Ta cã m« men phanh trªn mçi c¬ cÊu phanh ë cÇu tr­íc vµ sau lµ: Mp1 = (4251,78 0,4483) = 953,04 (kG.m) Mp2 = (4991,22 0,4483) = 1118,78 (kG.m) KÕt luËn: Tiªu chuÈn ECE kiÓm tra ë mäi chÕ ®é t¶i träng víi mäi ®iÒu kiÖn hÖ sè b¸m. TØ sè ph©n chia lùc phanh theo tiªu chuÈn ECE lµ . Theo tiªu chuÈn ECE th× sù thay ®æi lín nhÊt lµ sù thay ®æi i (sù ph©n chia l¹i lùc phanh). Ta ®i t×m l¹i sù ph©n chia lùc phanh lµ lý t­ëng khi i = 0,54. 2.5. §Ò xuÊt ph­¬ng ¸n c¶i t¹o Qua thùc tÕ sö dông th× hÖ thèng phanh cò cña xe HINO cã ®é bÒn vµ ®é tin cËy cao. Khi chuyÓn ®æi môc ®Ých sö dông ®· ph¶i kÐo dµi th©n xe thªm 1,2 m do vËy yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng phanh cÇn ph¶i: - §¸p øng c¸c yªu cÇu vÒ tiªu hao ®éng n¨ng khi phanh b»ng c¬ cÊu phanh. - Sù ph©n chia lùc phanh theo i míi ph¶i ®¶m b¶o tiªu chuÈn ECE (t¨ng m« men phanh cho cÇu sau) tøc lµ ®¶m b¶o hiÖu qu¶ phanh vµ kh¶ n¨ng æn ®Þnh h­íng chuyÓn ®éng khi phanh. - Gi÷ l¹i nhiÒu nhÊt c¸c kÕt cÊu cò cã kh¶ n¨ng ®¶m b¶o ®é bÒn vµ ®é tin cËy khi lµm viÖc ®ång nghÜa víi viÖc thay ®æi lµ Ýt nhÊt cã thÓ. ViÖc gia t¨ng m« men phanh cho cÇu sau ph¶i ®¶m b¶o: - C¸c chi tiÕt gi÷ nguyªn ph¶i ®¶m b¶o bÒn ë chÕ ®é t¶i träng míi. - Chän ph­¬ng ¸n tèi ­u cã kh¶ n¨ng thùc thi trong ®iÒu kiÖn ë ViÖt Nam Sù thay ®æi m« men phanh cã thÓ ®­îc thùc hiÖn qua c¸c ph­¬ng ¸n: - Thay ®æi kÕt cÊu c¬ cÊu phanh - Thay ®æi xi lanh thuû lùc - Thay ®æi xi lanh khÝ nÐn Trong 3 ph­¬ng ¸n trªn th× viÖc thay ®æi kÕt cÊu c¬ cÊu phanh chØ thùc hiÖn khi c¸c chi tiÕt c¬ cÊu phanh kh«ng ®ñ bÒn. NÕu c¬ cÊu phanh ®ñ bÒn th× kh«ng nhÊt thiÕt thay ®æi. Thay ®æi xi lanh thuû lùc phøc t¹p h¬n lµ thay ®æi xi lanh khÝ nÐn. §Ó ®¶m b¶o t¨ng Mp2 th× ph¶i t¨ng ¸p suÊt dÇu th«ng qua lùc khÝ nÐn t¸c ®éng b»ng c¸ch thay ®æi ¸p suÊt khÝ nÐn hoÆc thay ®æi kÝch thøc xi lanh khÝ nÐn. ¸p suÊt khÝ nÐn kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 8,5 kG/cm2 do ®ã ph­¬ng ¸n ®­îc chän lµ thay ®æi kÝch th­íc xi lanh khÝ nÐn. Ch­¬ng III KiÓm nghiÖm hÖ thèng phanh C¸c b­íc tiÕn hµnh: VÏ ho¹ ®å c¬ cÊu phanh, tõ ®ã x¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn c¬ cÊu phanh vµ m« men sinh ra trªn c¬ cÊu phanh. So s¸nh m« men sinh ra trªn c¬ cÊu phanh víi m« men phanh yªu cÇu, kÕt luËn vÒ kh¶ n¨ng ®¸p øng m« men cña c¬ cÊu phanh. KiÓm tra bÒn c¬ cÊu phanh trªn c¬ së m« men phanh yªu cÇu. TÝnh to¸n hÖ thèng phanh víi chÕ ®é ®Çy t¶i. 3.1. TÝnh to¸n lùc, m« men t¸c dông vµ kiÓm tra bÒn c¬ cÊu phanh tr­íc 3.1.1. X¸c ®Þnh gãc δ cña lùc tæng hîp ®Æt trªn m¸ phanh Gãc δ cña lùc tæng hîp ®Æt lªn m¸ phanh ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (3.1) Trong ®ã: : gãc tÝnh tõ ®iÓm tùa cña guèc phanh ®Õn chç t¸n tÊm ma s¸t : gãc «m cña tÊm ma s¸t §o trªn kÕt cÊu ta cã: 3.1.2. X¸c ®Þnh b¸n kÝnh ρ cña lùc tæng hîp t¸c dông lªn m¸ phanh B¸n kÝnh ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (3.2) Trong ®ã lµ b¸n kÝnh tang trèng. =200 mm 3.1.3 X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn guèc phanh b»ng ph­¬ng ph¸p ho¹ ®å X¸c ®Þnh gãc φ ë c¸c c¬ cÊu phanh Gãc φ ë c¸c c¬ cÊu phanh ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Trong ®ã lµ hÖ sè ma s¸t gi÷a tÊm ma s¸t víi trèng phanh. Víi trèng phanh b»ng gang vµ tÊm ma s¸t b»ng fera®« ta cã = 0,3 V× tÊt c¶ c¸c m¸ phanh lµm b»ng cïng mét lo¹i vËt liÖu nªn ta cã: X¸c ®Þnh b¸n kÝnh r0 (3.3) X¸c ®Þnh c¸c lùc b»ng ph­¬ng ph¸p ho¹ ®å Lùc t¸c dông lªn guèc phanh: (3.4) Trong ®ã: pi: ¸p suÊt trong hÖ thèng phanh pi = 185 (kG/cm2) (®­îc cho trong tµi liÖu cña Hino) d1: §­êng kÝnh xi lanh phanh tr­íc d1 = 38,1 (mm) = 3,81 (cm) H×nh 3.1 Ho¹ ®å lùc t¸c dông lªn c¬ cÊu phanh tr­íc Trªn ho¹ ®å ®o ®­îc TØ lÖ xÝch Ta cã b¶ng gi¸ trÞ c¸c lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu phanh tr­íc: Lùc §é dµi trªn ho¹ ®å mm TØ lÖ xÝch kG/mm Gi¸ trÞ lùc kG 335 21,0917 7065,72 100 21,0917 2109,17 240 21,0917 5062,01 335 21,0917 7065,72 100 21,0917 2109,17 240 21,0917 5062,01 M«men phanh cã thÓ sinh ra trªn mét b¸nh tr­íc lµ: (3.5) ë trªn ta ®· tÝnh ®­îc m«men phanh cÇn sinh ra ë mét b¸nh tr­íc theo ECE lµ: Sai lÖch % lµ: Gi¸ trÞ nguyªn thuû ®¸p øng víi chÕ ®é sau c¶i t¹o, vËy m« men phanh tr­íc ®¹t yªu cÇu. 3.1.4. TÝnh bÒn guèc phanh TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc MÆt c¾t ngang guèc phanh cã h×nh ch÷ T. H×nh 3.2 TiÕt diÖn guèc phanh c¬ cÊu phanh tr­íc C¸c th«ng sè: a = 120 mm; b = 8 mm; c = 10 mm; d = 50 mm Ta cã: DiÖn tÝch phÇn 1: F1 = ab = 960 mm2 DiÖn tÝch phÇn 2: F2 = cd = 500 mm2 Kho¶ng c¸ch gi÷a träng t©m cña 2 phÇn y2 = 29 mm X¸c ®Þnh träng t©m G cña guèc phanh: (3.6) yc2 = y2 – yc1 = 9,93 mm TÝnh to¸n b¸n kÝnh ®­êng trung hoµ: (3.7) víi , lµ b¸n kÝnh t©m tiÕt diÖn phÇn trªn vµ phÇn d­íi tíi t©m cña tang trèng. KÝch th­íc tõ t©m b¸nh xe ®Õn träng t©m cña guèc phanh KiÓm tra bÒn guèc phanh. Do viÖc tÝnh to¸n chÝnh x¸c guèc phanh lµ rÊt phøc t¹p do vËy ë ®©y dïng ph­¬ng ph¸p tÝnh gÇn ®óng ®Ó x¸c ®Þnh tiÕt diÖn nguy hiÓm cña guèc phanh ph¶i vÏ ®­îc biÓu ®å néi lùc. ë phÇn trªn chóng ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ P, U1, R1 khi ta x©y dùng ho¹ ®å lùc phanh. §Æt c¸c gi¸ trÞ vµo guèc phanh , t¹i ®iÓm ®Æt lùc tæng hîp R1 ta ph©n tÝch thµnh hai thµnh phÇn lùc N1 vµ T1. Coi lùc ph©n bè ®Òu trªn guèc phanh ta tÝnh ®­îc c¸c lùc NX , TX ®Æt t¹i gãc b/2 . T¹i ®iÓm tùa cña guèc phanh ta còng ph©n tÝch lùc lùc tæng hîp U1 ra hai thµnh phÇn lùc UY1 vµ UX1 sau ®ã t¹i ®iÓm ®Æt lùc R1 ta c¾t guèc phanh thµnh hai nöa thay vµo mÆt c¾t ®ã lùc h­íng t©m NZ1 vµ QY1, MU1 ë nöa d­íi lµ c¸c lùc NZ2vµ QY2 , MU2 ng­îc víi c¸c thµnh phÇn lùc vµ m«men ë phÇn trªn TÝnh guèc phanh: H×nh 3.3 S¬ ®å lùc t¸c dông lªn guèc phanh - lùc t¸c dông lªn guèc phanh bao gåm: + Lùc ®Èy P xi lanh: P = 2109,17 (kG) . + Ph¶n lùc t¸c dông lªn ®iÓm tùa UX , UY . + Lùc ph©n bè do tang trèng t¸c dông lªn guèc phanh: (3.8) (3.9) XÐt c©n b»ng cña ®o¹n AB: H×nh 3.4 Lùc t¸c dông lªn phÇn trªn cña guèc phanh (3.10) (3.11) - XÐt sù c©n b»ng cña ®o¹n trªn ta cã: NZ1 + Pcos(bX +a) + TX.cos(bX/2) + NX.sin(bX/2) = 0 (3.12) QY1 + Psin(bX + a) - NX.cos(bX/2) + TX.sin(bX/2) = 0 (3.13) MU1 – P.d + NX.d’ - TX.d’’ = 0 (3.14) Víi: d = a - rt.cos(a + bX) (3.15) d’ = rt.sin(bX/2) (3.16) d’’ = rt – rtcos(bX/2) = rt[1 – cos(bX/2)] (3.17) Trong ®ã: P: Lùc ®Èy cña guèc phanh: P = 2109,17 (kG) . a: Kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng phanh ®Õn ®iÓm ®Æt lùc P . lÊy a = 152 mm = 0,152 (m) . a: Gãc hîp bëi trôc Y vµ ®­êng ®i qua t©m O vµ ®iÓm A trªn guèc phanh. a = 21° - XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm A ta cã: Khi ®ã gãc a = 21° NZ1 + Pcosa = 0 Þ NZ1 = - 2109,17 cos21° = - 1969,08 (kG) QY1 + Psina = 0 Þ QY1 = - 2109,17 sin21° = - 755,86 (kG) MU1 = 0 - XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm B ta cã: b1 = 37° , NX = 2318,5 kG , TX = 695,56 kG NZ1 + Pcos(b1 + a) + TX.cos(b1/2) + NX.sin(b1/2) = 0 QY1 + Psin(b1 + a) - NX.cos(b1/2) + TX.sin(b1/2) = 0 MU1 – P.d + NX.d’- TX.d’’ = 0 - XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm C ta cã : b2 = 74° ; NX = 4637 kG ; TX = 1391,1 kG H×nh 3.5 Lùc t¸c dông lªn phÇn trªn cña guèc phanh NZ1 + Pcos(b2 + a) + TX.cos(b2/2) + NX.sin(b2/2) = 0 QY1 + Psin(b2 +a) - NX.cos(b2/2) + TX.sin(b2/2) = 0 MU1 – P.d + NX.d’ - TX.d” = 0 XÐt sù c©n b»ng cho ®o¹n d­íi : - T¹i ®iÓm D ta cã: jT = 10° ; d = 11° ; c = 157 mm = 0,157 m ; b4 = 27° H×nh 3.6 Lùc t¸c dông lªn phÇn d­íi cña guèc phanh (NX = 2318,5 kG , TX = 695,56 kG). U1y = U1.sinjT = 2531 (kG) U1x = U1.cosjT = 4383,8 (kG) NZ1 = - U1Y .cosjt - U1X .sinjt - TX.cos(b4/2) - NX.sin(b4/2) (3.19) QY1 = U1Y.sinjt - U1X.cosjt. - NX.cos(b4/2) - TX.sin(b4/2) (3.20) MU1 = - U1X.c.sin(b4 +d) + U1Y.c[1- cos(b4 +d)] + + 0,01NX.rt.sin(b4/2) - 0,01TX.rt[1 – cos(b4/2)] (3.21) - T¹i ®iÓm E: b = 148° NZ1 = - U1X .sinjt - U1Y. .cosjt (3.22) QY1 = - U1X .cosjt + U1Y .sinjt (3.23) MU2 = 0 (3.24) TÝnh c¸c gi¸ trÞ trªn ta lËp ®­îc b¶ng sau: (g = a + bX) VÞ trÝ Gi¸ trÞ g = 210 g = 580 g = 950 g = 1320 g = 1690 Nz1 (kG) - 1969,08 - 2513 - 3717,8 - 4471,4 - 3253,79 Qy1 (kG) - 755,86 189,32 764,97 - 6294,6 - 3877,7 Mu1 (kG.m) 0 - 42,89 - 144,74 - 615,61 0 Nz (kG) Qy (kG) Mu (kG.m) H×nh 3.7 BiÓu ®å néi lùc vµ m« men cña guèc phanh Qua biÓu ®å néi lùc vµ m«men ta thÊy ®iÓm D lµ ®iÓm nguy hiÓm cÇn kiÓm tra bÒn NZ = - 4471,4 (kG) QY = - 6294,6 (kG) MU = - 615,61 (kG.m) Lùc c¾t Q vµ m« men uèn Mu g©y ra øng suÊt ph¸p: (3.25) Lùc däc sinh ra øng suÊt tiÕp: (3.26) Trong ®ã: F: diÖn tÝch tiÕt diÖn. F = F1 + F2 = 960 + 500 = 1460 (mm2) Nz: lùc däc Mu: m«men uèn Ri: kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Õn ®iÓm ®ang xÐt. Rth: kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Õn ®­êng trung hoµ. Rth = 185 (mm) Sx: m«men tÜnh phÇn bÞ c¾t ®èi víi trôc trung t©m Jx: lµ m«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn b: chiÒu dµy phÇn bÞ c¾t M«men qu¸n tÝnh Jx cña tiÕt diÖn ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: (3.27) M«men tÜnh Sx ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: (3.28) Trong ®ã: Fc: diÖn tÝch phÇn bÞ c¾t Y: to¹ ®é träng t©m phÇn bÞ c¾t víi trôc trung hoµ Ta cã c¸c ®iÓm 1 vµ 3 cã T¹i ®iÓm 2: øng suÊt tæng hîp: (3.29) Ta cã b¶ng øng suÊt: §iÓm 1 2 3 747,37 - 584,86 845,69 0 - 509,11 0 747,37 1174,2 845,69 T¹i ®iÓm 2 cã øng suÊt lín nhÊt, guèc phanh chÕ t¹o b»ng thÐp 40 cã: V× vËy, guèc phanh tr­íc ®ñ bÒn 3.1.5. KiÓm tra hiÖn t­îng tù xiÕt HiÖn t­îng tù xiÕt x¶y ra khi m¸ phanh bÞ Ðp s¸t vµo trèng phanh chØ b»ng lùc ma s¸t mµ kh«ng cÇn t¸c ®éng lùc P cña dÉn ®éng lªn guèc phanh. (3.30) Trong ®ã: c: kho¶ng c¸ch tõ t©m b¸nh xe ®Õn ®iÓm tùa cña guèc phanh. : gãc ®Æt vµ b¸n kÝnh lùc tæng hîp ®Æt lªn guèc phanh Víi c¬ cÊu phanh cña cÇu tr­íc ta cã: => VËy kh«ng x¶y ra hiÖn t­îng tù xiÕt. 3.1.6. TÝnh c«ng ma s¸t riªng C«ng ma s¸t riªng ®­îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së m¸ phanh thu toµn bé n¨ng l­îng cña « t« ch¹y víi vËn tèc V0 nµo ®ã khi b¾t ®Çu phanh. (3.31) Trong ®ã: G1: träng l­îng trªn cÇu tr­íc, G1 = G.b/L = 4134 kG V0: vËn tèc khi b¾t ®Çu phanh. Chän V0 = 60 km/h = 16,67 m/s g: gia tèc träng tr­êng. g= 10 m/s2 : diÖn tÝch toµn bé m¸ phanh tr­íc, ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: (3.32) Víi: m: sè m¸ phanh. m = 4 β0i: gãc «m m¸ phanh thø i. C¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh tr­íc cã gãc «m = 108˚. rt: b¸n kÝnh trèng phanh, rt = 200 (mm) = 20 (cm) bi: bÒ réng cña m¸ phanh thø i. C¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh tr­íc cã b = 120 mm. L = 31,74 (kGm/cm2) = 317,4 (J/cm2) < [L] 3.1.7. ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: (3.33) Trong ®ã: : m« men phanh sinh ra trªn mét c¬ cÊu phanh : hÖ sè ma s¸t gi÷a trèng phanh vµ m¸ phanh. b: bÒ réng tÊm ma s¸t. rt: b¸n kÝnh trèng phanh. rt = 200 mm : gãc «m tÊm ma s¸t 1,75 MN/m2 < [ q ] 3.1.8. Thêi h¹n lµm viÖc cña m¸ phanh Thêi h¹n lµm viÖc cña m¸ phanh ®­îc x¸c ®Þnh b»ng tØ sè khèi l­îng cho tæng diÖn tÝch m¸ phanh (3.34) Trong ®ã: M1: khèi l­îng ph©n bè lªn cÇu tr­íc. M1 = 4134 kg : tæng diÖn tÝch c¸c bÒ mÆt m¸ phanh tr­íc. Ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc [p] = (2,5 ÷ 3,5).104 kg/cm2 (®èi víi « t« t¶i) p = 2,28104 kg/m2 < [p] 3.1.9. TÝnh to¸n nhiÖt trong qu¸ tr×nh phanh Trong qu¸ tr×nh phanh, ®éng n¨ng cña « t« chuyÓn thµnh nhiÖt n¨ng ë trèng phanh vµ mét phÇn tho¸t ra ngoµi. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng l­îng cã thÓ viÕt nh­ sau: (1): phÇn n¨ng l­îng nung nãng trèng phanh (2): phÇn n¨ng l­îng tho¸t ra ngoµi kh«ng khÝ Trong ®ã: G1: träng l­îng ph©n bè lªn cÇu tr­íc, G1 = 41340 N g: gia tèc träng tr­êng. g = 10 m/s2 c: nhiÖt dung riªng cña chi tiÕt bÞ nung nãng. Víi gang vµ thÐp, c = 500 J/kg.®é mt: khèi l­îng cña trèng phanh tr­íc. mt = 20 kg . 2 = 40 kg t0: ®é t¨ng nhiÖt ®é cña trèng phanh víi kh«ng khÝ V1: vËn tèc lóc b¾t ®Çu phanh V2: vËn tèc cuèi qu¸ tr×nh phanh Ft: diÖn tÝch lµm m¸t cña trèng phanh t: thêi gian phanh Kt: hÖ sè truyÒn nhiÖt gi÷a trèng phanh vµ kh«ng khÝ Khi phanh ngÆt ë thêi gian ng¾n, cã thÓ bá qua phÇn n¨ng l­îng mÊt m¸t do truyÒn nhiÖt ra m«i tr­êng xung quanh. Ta cã: (3.35) khi phanh tõ V1 = 30 km/h ®Õn V2 = 0 3.1.10. TÝnh bÒn trèng phanh øng suÊt trªn trèng phanh ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: øng suÊt h­íng t©m: (3.36) øng suÊt tiÕp tuyÕn: (3.37) Trong ®ã: a’: b¸n kÝnh trong cña trèng. a’ = 200 mm b’: b¸n kÝnh ngoµi cña trèng. b’ = 208 mm r: kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Õn ®iÓm cÇn tÝnh, , ®¹t gi¸ trÞ cùc ®¹i khi r = a’ q: ¸p suÊt trong trèng phanh. Ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc Do ®ã: §Ó an toµn, ta tÝnh thªm hÖ sè an toµn n = 1,5 Trèng phanh ®­îc lµm b»ng gang CH 18-36 cã V× vËy trèng phanh ®ñ bÒn. 3.2. TÝnh to¸n lùc, m« men t¸c dông vµ kiÓm tra bÒn c¬ cÊu phanh sau Do c¬ cÊu phanh tr­íc vµ sau cïng lµ phanh tang trèng vµ cã hai guèc phanh ®èi xøng qua t©m nªn c¸ch tÝnh to¸n ®èi víi c¬ cÊu phanh sau hoµn toµn t­¬ng tù nh­ ®èi víi c¬ cÊu phanh tr­íc. §èi víi phanh sau chÕ ®é t¶i tÝnh to¸n ®­îc x¸c ®Þnh theo Mp2 yªu cÇu sau c¶i t¹o. 3.2.1. X¸c ®Þnh gãc δ cña lùc tæng hîp ®Æt trªn m¸ phanh §o trªn kÕt cÊu ta cã: Tõ c«ng thøc (3.1) suy ra 3.2.2. X¸c ®Þnh b¸n kÝnh ρ cña lùc tæng hîp t¸c dông lªn m¸ phanh Tõ c«ng thøc (3.2) ta cã: 3.1.3 X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn guèc phanh b»ng ph­¬ng ph¸p ho¹ ®å X¸c ®Þnh gãc φ ë c¸c c¬ cÊu phanh T­¬ng tù nh­ ®èi víi c¬ cÊu phanh tríc, ta cã: X¸c ®Þnh b¸n kÝnh r0 Theo c«ng thøc (3.3): X¸c ®Þnh c¸c lùc b»ng ph­¬ng ph¸p ho¹ ®å Sö dông c«ng thøc (3.4) víi: d2: §­êng kÝnh xi lanh phanh sau d2 = 41,3 (mm) = 4,13 (cm) H×nh 3.8 Häa ®å lùc t¸c dông lªn c¬ cÊu phanh sau Trªn ho¹ ®å ®o ®­îc TØ lÖ xÝch Ta cã b¶ng gi¸ trÞ c¸c lùc t¸c dông trªn c¬ cÊu phanh sau: Lùc §é dµi trªn ho¹ ®å mm TØ lÖ xÝch kG/mm Gi¸ trÞ lùc kG 291 24,7834 7211,97 100 24,7834 2478,34 208 24,7834 5130,16 291 24,7834 7211,97 100 24,7834 2478,34 208 24,7834 5130,16 M«men phanh cã thÓ sinh ra trªn mét b¸nh sau lµ: ë trªn ta ®· tÝnh ®­îc m«men phanh cÇn sinh ra ë mét b¸nh sau lµ: Sai lÖch %: Nh­ vËy c¬ cÊu phanh sau kh«ng ®¹t m« men phanh cÇn thiÕt. Muèn ®¹t ®­îc m« men phanh cÇn thiÕt th× ph¶i t¨ng ¸p suÊt ®iÒu khiÓn trªn c¬ cÊu phanh sau. (kG) (kG) Trªn ho¹ ®å ®· ®o ®­îc = 291 (mm) TØ lÖ xÝch Tõ ®ã cã b¶ng gi¸ trÞ c¸c lùc cÇn thiÕt trªn c¬ cÊu phanh sau: Lùc §é dµi trªn ho¹ ®å mm TØ lÖ xÝch kG/mm Gi¸ trÞ lùc kG 291 29,6743 8635,23 100 29,6743 2967,43 208 29,6743 6142,58 291 29,6743 8635,23 100 29,6743 2967,43 208 29,6743 6142,58 Víi Sö dông ¸p suÊt nµy ®Ó tÝnh to¸n bÒn cho c¬ cÊu phanh sau. 3.2.4. TÝnh bÒn guèc phanh TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc MÆt c¾t ngang guèc phanh cã h×nh ch÷ T. H×nh 3.9 TiÕt diÖn guèc phanh c¬ cÊu phanh sau C¸c th«ng sè: a = 155 mm; b = 8 mm; c = 10 mm; d = 50 mm Ta cã: DiÖn tÝch phÇn 1: F1 = ab = 1240 mm2 DiÖn tÝch phÇn 2: F2 = cd = 500 mm2 Kho¶ng c¸ch gi÷a träng t©m cña 2 phÇn y2 = 29 mm X¸c ®Þnh träng t©m G cña guèc phanh: yc2 = y2 – yc1 = 8,33 mm TÝnh to¸n b¸n kÝnh ®­êng trung hoµ: Sö dông c«ng thøc (3.7) víi KÝch th­íc tõ t©m b¸nh xe ®Õn träng t©m cña guèc phanh KiÓm tra bÒn guèc phanh. TÝnh to¸n t­¬ng tù nh­ ®èi víi c¬ cÊu phanh tr­íc TÝnh guèc phanh: H×nh 3.10 S¬ ®å lùc t¸c dông lªn guèc phanh - lùc t¸c dông lªn guèc phanh bao gåm: - Lùc ®Èy P xi lanh: P = 2967,43 (kG) - Ph¶n lùc t¸c dông lªn ®iÓm tùa UX , UY - Lùc ph©n bè do tang trèng t¸c dông lªn guèc phanh: - XÐt c©n b»ng cña ®o¹n AB: H×nh 3.11 Lùc t¸c dông lªn phÇn trªn cña guèc phanh XÐt sù c©n b»ng cña ®o¹n trªn, sö dông c¸c c«ng thøc (3.12), (3.13), (3.14), (3.15), (3.16), (3.17) víi: P: Lùc ®Èy cña guèc phanh: P = 2967,43 (kG) . a: Kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng phanh ®Õn ®iÓm ®Æt lùc P . lÊy a = 141 mm = 0,141 (m) . a: Gãc hîp bëi trôc Y vµ ®­êng ®i qua t©m O vµ ®iÓm A trªn guèc phanh. a = 27° - XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm A ta cã: Khi ®ã gãc a = 27° - XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm B ta cã: b1 = 31° , NX = 2330,8 kG , TX = 699,23 kG XÐt sù c©n b»ng t¹i ®iÓm C ta cã : b2 = 62° ; NX = 4661,5 kG ; TX = 1398,5 kG H×nh 3.12 Lùc t¸c dông lªn phÇn trªn cña guèc phanh XÐt sù c©n b»ng cho ®o¹n d­íi : T¹i ®iÓm D ta cã: jT = 12° ; d = 29° ; c = 162 mm = 0,162 m ; b4 = 21° NX = 2330,8 kG , TX = 699,23 kG. U1y = U1.sinjT = 3071,3 (kG) U1x = U1.cosjT = 5319,6 (kG) H×nh 3.12 Lùc t¸c dông lªn phÇn d­íi cña guèc phanh Sö dông c¸c c«ng thøc (3.19), (3.20), (3.21) T¹i ®iÓm E: b = 124° Sö dông c¸c c«ng thøc (3.22), (3.23), (3.24) TÝnh c¸c gi¸ trÞ trªn ta lËp ®­îc b¶ng sau: (g = a + bX) VÞ trÝ Gi¸ trÞ g = 270 g = 580 g = 890 g = 1200 g = 1510 Nz1 (kG) - 2634 - 2869,2 - 3651,4 - 5222,5 - 4110,19 Qy1 (kG) - 1347,18 - 457,39 308,47 - 6984 - 4564,79 Mu1 (kG.m) 0 - 15,58 - 32,17 - 631,65 0 Nz (kG) Qy (kG) Mu (kG.m) H×nh 3.13 BiÓu ®å néi lùc vµ m« men cña guèc phanh Qua biÓu ®å néi lùc vµ m«men ta thÊy ®iÓm D lµ ®iÓm nguy hiÓm cÇn kiÓm tra bÒn: NZ = - 5222,5 (kG) QY = - 6984 (kG) MU = - 631,65 (kG.m) Lùc c¾t Q vµ m« men uèn Mu g©y ra øng suÊt ph¸p: Lùc däc sinh ra øng suÊt tiÕp: Trong ®ã: F: diÖn tÝch tiÕt diÖn. F = F1 + F2 = 1240 + 500 = 1740 (mm2) Nz: lùc däc Mu: m«men uèn Ri: kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Õn ®iÓm ®ang xÐt. Rth: kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Õn ®­êng trung hoµ, Rth = 186,68 (mm) Sx: m«men tÜnh phÇn bÞ c¾t ®èi víi trôc trung t©m Jx: lµ m«men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn b: chiÒu dµy phÇn bÞ c¾t M«men qu¸n tÝnh Jx cña tiÕt diÖn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3.27) M«men tÜnh Sx ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (3.28) T¹i c¸c ®iÓm 1 vµ 3 cã T¹i ®iÓm 2: øng suÊt tæng hîp: Ta cã b¶ng øng suÊt: §iÓm 1 2 3 σ (kG/cm2) - 643,15 - 501,97 740,85 τ (kG/cm2) 0 - 732,57 0 σth (kG/cm2) - 643,15 1548,7 740,85 T¹i ®iÓm 2 cã øng suÊt max, guèc phanh chÕ t¹o b»ng thÐp 40 cã: V× vËy, guèc phanh tr­íc ®ñ bÒn 3.2.5. KiÓm tra hiÖn t­îng tù xiÕt Sö dông c«ng thøc (3.30) víi => VËy kh«ng x¶y ra hiÖn t­îng tù xiÕt. 3.2.6. TÝnh c«ng ma s¸t riªng Sö dông c«ng thøc (3.31) víi: G2: träng l­îng ph©n bè trªn cÇu sau, G2 = G – G1 = 10086 kG : diÖn tÝch toµn bé m¸ phanh sau, = 2380,8 (cm2) tÝnh theo c«ng thøc (3.32) L = 58,86 (kGm/cm2) = 588,6 (J/cm2) < [L] = 400 ÷ 1000 (J/cm2) 3.2.7. ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t ¸p suÊt trªn bÒ mÆt ma s¸t ®­îc tÝnh theo c«ng thøc (3.33) = 1,57 MN/m2 < [q] = 1,5 ÷ 2 MN/m2. 3.2.8. Thêi h¹n lµm viÖc cña m¸ phanh Thêi h¹n lµm viÖc cña m¸ phanh tÝnh theo c«ng thøc (3.34) => p = 3,39.104 kg/m2 < [p] = (2,5 ÷ 3,5).104 kg/cm2 3.2.9. TÝnh to¸n nhiÖt trong qu¸ tr×nh phanh Sö dông c«ng thøc (3.35), víi mt = 24 kg ta ®­îc: 3.2.10. TÝnh bÒn trèng phanh øng suÊt trªn trèng phanh ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc (3.36) vµ (3.37) víi : => §Ó an toµn, ta tÝnh thªm hÖ sè an toµn n = 1,5 Trèng phanh ®­îc lµm b»ng gang CH 18-36 cã V× vËy trèng phanh ®ñ bÒn. 3.2.11. TÝnh bÒn ®­êng èng dÉn ®éng phanh §­êng èng dÉn ®éng phanh sau chÞu ¸p suÊt lín h¬n so víi ®­êng èng dÉn ®éng phanh tr­íc, do ®ã chØ cÇn tÝnh ®èi víi dßng phanh sau. Khi tÝnh cã thÓ coi ®­êng èng dÉn dÇu lµ lo¹i vá máng bÞt kÝn hai ®Çu vµ cã chiÒu dµi kh¸ lín. øng suÊt vßng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: p: øng suÊt bªn trong ®­êng èng, p = 221,5 (kG/cm2) R: B¸n kÝnh bªn trong cña ®­êng èng dÉn, R = 3 (mm) s: ChiÒu dÇy cña ®­êng èng dÉn, s = 0,5 (mm) C¾t èng b»ng mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc cña èng th× øng suÊt ph¸p σn t¸c dông lªn thµnh vá èng ph¶i c©n b»ng víi ¸p suÊt cña chÊt láng t¸c dông lªn mÆt ph¼ng c¾t ngang cña èng. Þ KÕt luËn: §¶m b¶o bÒn ®­êng èng dÉn ®éng phanh. 3.3. KÕt luËn kh¶ n¨ng ®¸p øng cña c¬ cÊu phanh cò Qua tÝnh to¸n trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc víi i = 0,54 ta thÊy c¬ cÊu phanh cña xe nguyªn thuû ®¸p øng ®ñ bÒn. Khi thay ®æi m« men phanh cÇn sinh ra ë cÇu sau th× c¬ cÊu phanh sau kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu vÒ m« men, do ®ã cÇn ph¶i c¶i tiÕn ®Ó ®¸p øng ®­îc m« men phanh cÇn thiÕt. Qua tÝnh to¸n sau khi c¶i tiÕn víi Mp2 yªu cÇu th× c¸c th«ng sè nh­ c«ng ma s¸t riªng, thêi h¹n lµm viÖc c¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh sau lín h¬n c¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh tr­íc, do ®ã trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, ®é bÒn còng nh­ tuæi thä c¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh sau sÏ thÊp h¬n c¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh tr­íc. Ch­¬ng iv thiÕt kÕ c¶i tiÕn 4.1. C¬ së cho viÖc c¶i tiÕn Sau khi ®· chän l¹i tØ sè ph©n bè lùc phanh i theo tiªu chuÈn ECE, m« men phanh sinh ra trªn c¸c c¬ cÊu phanh thay ®æi, cô thÓ lµ m« men phanh trªn cÇu sau t¨ng lªn. Sau khi ®· tÝnh to¸n vµ kiÓm tra, ta nhËn thÊy c¬ cÊu phanh tr­íc ®¸p øng ®­îc m« men phanh cÇn thiÕt trªn cÇu tr­íc, do ®ã cã thÓ gi÷ nguyªn hÖ thèng phanh cò. §èi víi c¬ cÊu phanh trªn cÇu sau, m« men phanh sinh ra nhá h¬n m« men phanh cÇn thiÕt, v× thÕ b¾t buéc ph¶i c¶i tiÕn ®Ó ®¹t hiÖu qu¶ phanh tèt nhÊt. C¸c c¬ cÊu phanh ®Òu ®¶m b¶o bÒn do ®ã ph­¬ng ¸n c¶i tiÕn ®· ®­îc chän lµ thay ®æi kÝch th­íc xi lanh khÝ nÐn cña van ®iÒu khiÓn thuû lùc. 4.2. thiÕt kÕ l¹i van ®iÒu khiÓn thuû lùc 4.2.1 TÝnh ®­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn Theo s¬ ®å cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña van ®iÒu khiÓn thuû lùc (®· ®­îc tr×nh bµy ë ch­¬ng I), muèn thay ®æi ¸p suÊt dÇu ra th× cã thÓ thay ®æi ®­êng kÝnh xi lanh thuû lùc hoÆc ®­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn. NÕu thay ®æi ®­êng kÝnh xi lanh thuû lùc, ®Ó cung cÊp ®ñ l­îng dÇu cho c¬ cÊu phanh sau th× hµnh tr×nh piston ph¶i thay ®æi t­¬ng øng víi sù thay ®æi ®­êng kÝnh xi lanh. Ph­¬ng ¸n nµy nãi chung lµ phøc t¹p h¬n nªn em chän ph­¬ng ¸n thay ®æi ®­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn. ¸p suÊt dÇu lín nhÊt cÇn thiÕt pi = 221,5 kG/cm2 (®· tÝnh to¸n trong ch­¬ng III) Ta cã ph­¬ng tr×nh c©n b»ng theo s¬ ®å h×nh 4.1: Flx Fkn Ftl Mµng piston khÝ nÐn H×nh 4.1 S¬ ®å lùc t¸c dông trªn piston khÝ nÐn Fkn = Flx + Ftl (4.1) Trong ®ã: Fkn: Lùc t¸c ®éng do khÝ nÐn g©y ra víi d1 lµ ®­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn. pkn max = 8 (kG/cm2) Flx: Lùc cña lß xo håi vÞ. Chän Flx = Fkn ®¶m b¶o kh¶ n¨ng håi vÞ vµ ®­êng khÝ tho¸t ra ngoµi nhanh. Ftl: Lùc t¸c ®éng do ¸p suÊt dÇu g©y ra Víi d2 lµ ®­êng kÝnh xi lanh thuû lùc, d2 = 23,8 (mm) Nh­ ®· tÝnh to¸n víi Mp1 yªu cÇu th× ptl = 185 kG/cm2. Trªn xe nguyªn thuû ®iÒu kiÖn nµy ®· ®¸p øng. Nh­ng khi cÇn t¨ng Mp2 th× ph¶i thay ®æi ptl2 = 221,5 kG/cm2. Tõ (4.1) ta cã: d1 = 140 (mm) KÕt luËn: Nh­ vËy ta cÇn thay ®æi van ®iÒu khiÓn thuû lùc cña c¬ cÊu phanh sau b»ng c¸ch t¨ng ®­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn. §­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn míi lµ 140 (mm) th× ®¶m b¶o ®­îc tØ sè i = 0,54 ®· chän. 4.2.2. TÝnh lß xo håi vÞ piston khÝ nÐn. Lß xo håi vÞ piston khÝ nÐn ®­îc tÝnh to¸n theo chÕ ®é lß xo trô chÞu nÐn. - §­êng kÝnh d©y lß xo: . Trong ®ã: d - §­êng kÝnh d©y lß xo. Fmax - Lùc lín nhÊt t¸c dông lªn lß xo. = 784 (N) c - HÖ sè ®­êng kÝnh, Víi: D - §­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo. k - HÖ sè tËp trung øng suÊt, ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: [t] - øng suÊt giíi h¹n, víi lß xo lµm b»ng thÐp 60C2, [t] = 750 (Mpa) Fmax = 784 (N). Chän c = 13 Þ , nªn ®­êng kÝnh d©y lß xo cã gi¸ trÞ lµ: Tõ ®ã tÝnh ®­îc ®­êng kÝnh trung b×nh: D = c.d = 13.6 = 78 (mm). - Sè vßng lµm viÖc cña lß xo: Trong ®ã: ∆x - ChuyÓn vÞ lµm viÖc cña lß xo khi ngo¹i lùc t¨ng tõ gi¸ trÞ nhá nhÊt (Fmin) ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt (Fmax), ∆x = 49,65 (mm) Fmin = Fmax - C. ∆x = 522,67 (N) víi C = 105,27 N/cm G - m«®un ®µn håi vËt liÖu, G = 8.104 MPa. d, c - §­êng kÝnh d©y lß xo vµ hÖ sè ®­êng kÝnh. Tõ ®ã cã sè vßng lß xo lµ: vßng - §é biÕn d¹ng cùc ®¹i cña lß xo: - øng suÊt cña lß xo: - Sè vßng toµn bé cña lß xo: n0 = n +2 = 6 + 2 = 8 vßng. ChiÒu cao lß xo lóc c¸c vßng sÝt nhau. Hs = d(n0 - 0,5) = 6(8 - 0,5) = 45 (mm). - B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: t = (0,15 ÷ 0,3)D Chän t = 0,3.D => t = 23,5 (mm) - ChiÒu cao tù do cña lß xo: H0 = n0×t Trong ®ã: n0 - Sè vßng toµn bé cña lß xo (n0 = 8). t - B­íc cña lß xo (t = 23,5). Þ H0 = 8×23,5 = 188 (mm). KÕt luËn chung Qua thùc tÕ sö dông hÖ thèng phanh cña xe Hino nguyªn thuû cã ®é bÒn vµ ®é tin cËy cao. Sau khi c¶i tiÕn ®Ó chë cét ®iÖn, chiÒu dµi th©n xe ®­îc kÐo dµi thªm 1,2 m. §Ò tµi chän ph­¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ phanh vµ æn ®Þnh chuyÓn ®éng h­íng cña « t« theo ECE, tiªu chuÈn quèc tÕ dïng cho nhiÒu n­íc, lµ c«ng cô chÝnh hiÖu qu¶ ®Ó tÝnh to¸n thiÕt kÕ l¹i hÖ thèng phanh. §å ¸n ®· tiÕn hµnh kiÓm tra tØ sè ph©n chia lùc phanh theo kÝch th­íc míi cña xe, vµ ®· ®­a ra kÕt luËn cÇn ph¶i thay ®æi tØ sè i nµy. Sau khi tÝnh to¸n lùa chän theo ECE th× i = 0,54 lµ tèi ­u (trªn hÖ thèng phanh cò i = 0,42). Víi tØ sè i míi, m« men phanh yªu cÇu trªn cÇu tr­íc vµ cÇu sau ®· thay ®æi: Mp1 = 953,04 (kG.m) Mp2 = 1118,78 (kG.m) §Ò tµi tiÕn hµnh kiÓm tra l¹i m« men phanh trªn cÇu tr­íc vµ nhËn thÊy sai lÖch cña m« men phanh yªu cÇu víi ¸p suÊt thuû lùc p = 185 kG/cm2 lµ nhá h¬n 5 %. VËy cã thÓ b¶o ®¶m chÊt l­îng phanh cña « t« trong tr¹ng th¸i lµm viÖc. C¸c chi tiÕt kh¸c ®· ®­îc kiÓm tra bÒn theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ ®¶m b¶o kh¶ n¨ng duy tr× tr¹ng th¸i phanh cña « t«. Do ®· thay ®æi tØ sè ph©n chia lùc phanh sau khi kÐo dµi nªn m« men phanh trªn cÇu sau kh«ng ®¸p øng. §Ò tµi ®· chän ®­îc ph­¬ng ¸n c¶i t¹o tho¶ m·n c¸c yªu cÇu ®Ò ra ë trªn : + Gi÷ nguyªn kÕt cÊu cña c¬ cÊu phanh. + Gi÷ nguyªn xi lanh thuû lùc. + Thay ®æi ®­êng kÝnh xi lanh khÝ nÐn d = 140 mm (víi ®­êng kÝnh cò lµ d = 113,8 mm), ¸p suÊt thuû lùc ®¹t ®­îc ptl = 221,5 kG/cm2. + Khi sö dông víi ¸p suÊt khÝ nÐn pkn = 8 kG/cm2 th× Mp2 ®¸p øng ®­îc m« men phanh yªu cÇu trªn cÇu sau. + HÖ thèng phanh vÉn ®¶m b¶o ®é bÒn vµ ®é tin cËy trong qu¸ tr×nh lµm viÖc sau khi c¶i t¹o. Gi¶i ph¸p kÜ thuËt nµy hoµn toµn cã thÓ thùc hiÖn trong ®iÒu kiÖn ë n­íc ta hiÖn nay, v× thÕ tÝnh kh¶ thi lµ rÊt lín. Tuy vËy sau c¶i tiÕn, so s¸nh gi÷a c¬ cÊu phanh tr­íc vµ sau nhËn thÊy c¬ cÊu phanh sau cã ®é bÒn còng nh­ tuæi thä thÊp h¬n c¬ cÊu phanh tr­íc, v× thÕ trong qu¸ tr×nh lµm viÖc c¸c m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh sau cã thÓ nhanh mßn h¬n. Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, víi thêi gian cã h¹n nh­ng b¶n th©n em ®· cã cè g¾ng t×m hiÓu thùc tÕ vµ gi¶i quyÕt c¸c néi dung kÜ thuËt hîp lý. §©y lµ b­íc khëi ®Çu quan träng gióp cho em cã thÓ nhanh chãng tiÕp cËn víi ngµnh c«ng nghiÖp « t« hiÖn nay cña n­íc ta. Em rÊt mong nhËn ®­îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp, bæ sung cña c¸c thÇy, vµ c¸c b¹n ®Ó ®Ò tµi cña em ®­îc hoµn thiÖn h¬n, gãp phÇn nhá bÐ vµo nhu cÇu sö dông xe chuyªn dông ë ViÖt Nam hiÖn nay. Tµi liÖu tham kh¶o 1. H­íng dÉn thiÕt kÕ hÖ thèng phanh « t« m¸y kÐo D­¬ng §×nh KhuyÕn (1995) 2. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n « t« m¸y kÐo NguyÔn H÷u CÈn – Phan §×nh Kiªn (1987) 3. Lý thuyÕt « t« m¸y kÐo NguyÔn H÷u CÈn, D­ Quèc ThÞnh, Ph¹m Minh Th¸i, NguyÔn V¨n Tµi, Lª ThÞ Vµng (1998) 4. ECE Regulation No. 13: Uniform provisions concerning the approval of vehicles of categories M, N and O with regard to braking. 5. H­íng dÉn sö dông Matlab phÇn c¬ së TrÇn V¨n NghÜa (2000) 6. Søc bÒn vËt liÖu NguyÔn Xu©n Lùu, Bïi §×nh Nghi, Vò §×nh Lai 7. Dung sai vµ ®o l­êng c¬ khÝ An HiÖp – TrÇn VÜnh H­ng (1999) 8. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ TrÞnh ChÊt – Lª V¨n UyÓn (2000) 9. C¸c tµi liÖu sö dông cña h·ng HINO, hyundai

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThuyet minh.doc
  • dwgBan ve chi tiet.dwg
  • dwgDATN.dwg
  • inidesktop.ini
  • dwgXe co so.dwg
Luận văn liên quan