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

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