Đề tài Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

ố làm việc chính. băng thử AHS có các thông số kỹ thuật chính được trình bày ở bảng 3-6: Bảng 3.6. các thông số kỹ thuật chính của băng thử: Các thông số kỹ thuật chính Giá trị Đơn vị Tải trọng cho phép lớn nhất của xe đưa vào thử trên một cầu 15 tấn Chiều rộng cơ sở nhỏ nhất của xe thử 600 mm Chiều rộng cơ sở lớn nhất của xe thử 2800 mm Lực phanh lớn nhất trên một trục có thể đo được của băng thử 30 KN Đường kính của lô 190 mm Khoảng cách của hai lô 450 mm Tốc độ dài chuyển động của hai lô 2,3 Km/h Công suất của mô tơ chính kéo con lăn 11 Kw 3.4. Khả năng đo của băng thử Băng thử này có tên gọi là AHS là loại băng thử dùng (động cơ điện để tạo lực phanh) kiểu hộp giảm tốc cân bằng. Các con lăn được kéo nhờ môtơ và thông qua hộp giảm tốc. Các cảm biến được đặt ở các vị trí thích hợp để nhận được các giá trị thay đổi tuỳ theo chức năng và đưa ra giá trị lên màn hình hoặc đồng hồ. Băng thử này có thể sử dụng cho 2 chức năng kiểm tra: - Kiểm tra tự trọng của xe; - thử hệ thống phanh, chẩn đoán hệ thống phanh; Toàn bộ quá trình phục vụ của băng thử như là một cơ sở dữ liệu thông minh. Băng thử có khả năng đo nhanh chóng và chính xác các thông số cần đo nhờ dùng mạch điện tử và khả năng tự kiểm tra các thông số dữ liệu của tất cả các cảm biến và các phần tử điều khiển trước khi thử trong quá trình khởi động máy. Chức năng tự kiểm tra được hoạt động ngay trong quá trình khởi động, nếu có một sự sai lệch của các phân tử của băng thử hoặc do thiếu sót của người sử dụng, một mã lỗi sẽ được thể hiện trên màn hình để thông báo cho người sử dụng kiểm tra, điều chỉnh sửa chữa đến khi tất cả các phần tử của máy thử đạt đúng chỉ tiêu kỹ thuật, khi đó máy mới cho phép sử dụng. Băng thử đo được nhiều chủng loại xe khác nhau với các tải trọng khác nhau trong phạm vi qui định mà không phải có thao tác phức tạp. * Đặc tính an toàn của băng thử: - Trong quá trình thử nếu lực phanh không thay đổi sau 60 giây các môtơ sẽ được cắt nguồn. Chế độ tự động cũng tắt. - Trong quá trình khởi động nếu các bánh xe bị hãm cứng, khi đó máy sẽ tự động cắt nguồn các môtơ. - Trong quá trình hoạt động bình thường các môtơ sẽ dừng ngay sau khi các bánh xe có sự trượt trong giới hạn cho phép tại một bánh xe. - Băng thử chỉ hoạt động được khi cả hai công tắc tại trục trượt được ấn xuống. - Nếu hai công tắc trục trượt không được định vị đồng thời (không được ấn xuống cùng một lúc) và nếu sự đồng thời này lâu hơn 4 giây thì băng thử sẽ không cho phép hoạt động. 4. Khai thác và sử dụng băng thử 4.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau: gia tốc chậm dần, thời gian phanh, quãng đường phanh và lực phanh. 4.1.1. Gia tốc chậm dần khi phanh Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô. Khi phân tích các lực tác dụng lên ô tô thì ta có thể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ô tô như sau: (4.1) Ở đây: - Lực quán tính sinh ra khi phanh ô tô; - Lực phanh sinh ra ở các bánh xe; - Lực cản lăn; - Lực cản không khí; - Lực cản để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí; - Lực cản lên dốc. Khi phanh trên đường nằm ngang thì lực cản lên dốc = 0. Thực nghiện đã chứng tỏ rằng các lực , , cản lại sự chuyển động của ô tô có giá trị rất bé so với lực phanh . Lực phanh chiếm đến 98% của tổng lực có xu hướng cản sự chuyển động của ô tô. Vì thế cho nên có thể bỏ qua các lực , , trong phương trình (3. 1) và khi ô tô phanh trên đường nằm ngang ( = 0), ta có phương trình sau: = (4.2) Lực phanh lớn nhất max được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức: max = j. G Từ đó, Phương trình (3. 2) có thể viết lại như sau: di. . jmax = j. G (4.3) Ở đây: di - Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô. G - Trọng lượng của của ô tô; jmax - Gia tốc chậm dần cực đại; j - Hệ số bám giữa lốp và mặt đường; g - Gia tốc trọng trường; Từ biểu thức (3. 3) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh: jmax = (4.4) Trong đó: jmax - Gia tốc chậm dần cực đại; di - Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô; j - Hệ số bám giữa lốp và mặt đường; g - Gia tốc trọng trường. Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần phải giảm hệ số di. Vì vậy khi phanh đột ngột người lái cần ngắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó di sẽ giảm và jmax sẽ tăng. Gia tốc chậm dần cực đại phụ thuộc vào hệ số bám j giữa lốp và mặt đường mà giá trị của hệ số bám lớn nhất jmax = 0,75 ÷ 0,8 trên đường nhựa tốt. Nếu coi di = 1 và gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 thì gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi đang phanh ngặt trên đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có thể đạt trị số jmax = 7,5 ÷ 8 m/s2. Trong quá trình ôtô làm việc, thường phanh với gia tốc chậm thấp hơn nhiều, phanh đột ngột (phanh ngặt) chỉ xảy ra trong những lúc cần thiết. 4.1.2. Thời gian phanh Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh. Thời gian càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Để xác định thời gian phanh có thể dùng công thức (4. 4) viết dưới dạng sau: j = = (4. 5) Từ biểu thức (3. 5) ta có thể viết: dt= . dv (4. 6) Để xác định thời gian phanh nhỏ nhất cần tích phân dt trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh (v1 > v2 ). tmin = = Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn thì v2 = 0, do đó: tmin = (4. 7) Với: tmin - Thời gian phanh nhỏ nhất; di - Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô; G - Trọng lượng của của ô tô; g - Gia tốc trọng trường. Từ biểu thức (4. 7) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh v1 của ô tô, phụ thuộc vào hệ số di và phụ thuộc hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường j. Để thời gian phanh nhỏ cần phải giảm di vì vậy người lái xe nên cắt ly hợp khi phanh. Mối quan hệ giữa thời gian phanh nhỏ nhất tmin, vận tốc bắt đầu phanh v1 và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường j được biểu diễn ở hình 4-1. Hình 4-1 Đồ thị chỉ sự thay đổi thời gian phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám j 4.1.3. Quảng đường phanh Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô. So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan và dể dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ô tô trên đường. Để xác định được quãng đường phanh nhỏ nhất, có thể sử dụng biểu thức (4. 5) bằng cách nhân hai vế với ds (ds: vi phân của quãng đường), ta có: . ds = . ds hay là: v. dv = . ds (4. 8) Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân ds trong giới hạn từ thời điểm ứng với tốc độ bắt đầu phanh v1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá trình phanh v3. Ta có: Smin = = Smin = (4. 9) Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn v2 = 0: Smin = (4. 10) Trong đó: Smin - Quãng đường phanh nhỏ nhất; di - Hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô; G - Trọng lượng của của ô tô; g - Gia tốc trọng trường. Từ biểu thức (4.10) ta thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh v1 của ô tô, phụ thuộc vào di - hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường j. Nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn. Mối quan hệ giữa quãng đường phanh nhỏ nhất Smin, vận tốc bắt đầu phanh v1 và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường j được biểu diển ở hình 4-2. Từ đồ thị ta thấy rằng ở vận tốc phanh ban đầu càng cao thì thì quãng đường phanh càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của tốc độ v1 (xem biểu thức 4.10); hệ số bám j càng cao thì quãng đường phanh càng giảm. Hình 4-2 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám j. 4.1.4. Lực phanh riêng Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chát lượng phanh. Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất khi thử trên băng thử. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe của ô tô được xác định theo biểu thức: Pp = (4. 11) Trong đó: Pp - Lực phanh; Mp- Mômen sinh ra của các cơ cấu phanh; rb - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe. Lực phanh riêng P là tỉ số tổng lực phanh trên tất cả các bánh xe và trọng lượng của ô tô khi thử phanh. P = (4. 11) Lực phanh riêng cực đại sẽ ứng với lực phanh cực đại: Pmax = = = j (4. 12) Từ biểu thức (4. 12) ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ bám j. Hình 4-3 Đồ thị chỉ sự thay đổi lực phanh riêng theo trọng lượng toàn bộ của ô tô và hệ số bám j. 4.1.5. Giản đồ phanh thực tế Những công thức (4.4), (4.7) và (4.9) được chứng minh ở trên để xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh mang tính chất lý thuyết, tức là trong điều kiện lý tưởng, nghĩa là khi phanh áp suất chất lỏng (hoặc khí nén) có giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của người lái không kể đến. Nhưng trong thực tế, khi phanh áp suất chất lỏng (hoặc khí nén) không thể đạt được giá trị cực đại ngay tức thời do giữa các hệ thống dẫn động có khe hở. Để xác định được quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị phanh thực nghiệm thể hiện quan hệ lực phanh Pp sinh ra ở bánh xe (hoặc mômen phanh Mp) với thời gian t. Đồ thị này được gọi là giản đồ phanh thực tế. (Hình 4-4) Hình 4-4 Giản đồ phanh thực tế. Giản đồ phanh thực tế là quan hệ giữa lực phanh Pp với thời gian t hay cũng là quan hệ của gia tốc chậm dần j với thời gian t. Điểm O (trên hình 4. 3) ứng với lúc người lái nhìn thấy chướng ngại vật phía trước và nhận thức được cần phải phanh. t1- thời gian phản xạ của người lái. Thời gian này có giá trị nằm trong giới hạn t1 = 0,3 ¸ 0,8; t2- thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh. Thời gian này đối với phanh dầu t2 = 0,03s và đối với phanh khí t2 = 0,3s; t3- thời gian tăng lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần. Thời gian này có giá trị t3 = 0,2s đối với phanh dầu và t3 = 0,5 ¸ 1s đối với phanh khí; t4- thời gian phanh hoàn toàn, ứng với lực phanh cực đại; t5- thời gian nhả phanh, lực phanh giảm đến 0. Thời gian này có giá trị t5 = 0,2s đối với phanh dầu và t5 = 1,5 ¸ 2s đối với phanh khí. Khi ô tô dừng hẳn hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian t5 không ảnh hưởng gì đến quá trình quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy quá trình phanh kể từ khi người lái nhận được tín hiệu cho đến khi ô tô dừng hẳn kéo dài trong thời gian t như sau: t = t1 + t2 + t3 + t4 (4. 13) Từ giản đồ phanh (hình 4. 4) thấy rằng ở thời điểm t1 và t2 lực phanh hoặc gia tốc chậm dần bằng không. Lực phanh và gia tốc chậm dần tăng lên từ thời điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t3, cuối thời gian t3 lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị cực đại và giử không đổi trong suốt thời gian t4, cuối thời gian t4 thì lực phanh và gia tốc giảm và hết thời gian t5 thì chúng có giá trị bằng không. Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t2 của dẫn động phanh thì quãng đường phanh thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp cho đến khi ô tô dừng hẳn được xác định theo công thức sau: S = v1. t2 + (4. 14) Trong đó: S- Quãng đường phanh thực tế; v1- Vận tốc bắt đầu phanh; t2- Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh; g- Gia tốc trọng trường; j - Hệ số bám; ks- Hệ số hiệu đính quãng đường phanh, xác định bằng thực nghiệm, đối với xe du lịch ks = 1,1 ¸ 1,2; đối với xe tải và xe khách ks = 1,4 ¸ 1,6. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh do từng quốc gia hay từng hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố như: nguồn gốc và chủng loại các ô tô đang lưu hành, điều kiện đường sá, trình độ tổ chức kiểm tra, các trang thiết bị kiểm tra v. v.. 4.1.6. Tiêu chuẩn kiểm tra phanh của Việt Nam Tiêu chuẩn 22- TCVN 224- 2001 ban hành kèm theo Quyết định số 4134/2001/QĐ - GTVT ngày 05 tháng 12 năm 2001 của bộ giao thông vận tải dùng làm tiêu chuẩn kiểm tra cho phép ô tô lưu hành trên đường, nội dung phần tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh như sau: Mục 3. 7. 6 Hiệu quả phanh chính và phanh đổ xe: Hiệu quả phanh chính khi thử trên đường Điều kiện thử: Trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông ximăng bằng phẳng và khô, hệ số bám j không nhỏ hơn 0, 6. Hiệu quả phanh được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: quãng đường phanh sp (m) hoặc gia tốc chậm dần Jpmax (m/s2) với chế độ thử phương tiện không tải ở tốc độ 30km/h và được qui định như sau (Bảng 4-1): Khi phanh, quỹ đạo chuyển động của ô tô không lệch quá 80 so với phương chuyển động ban đầu và không lệch khỏi hành lang 3, 5 m Hiệu quả phanh chính khi thử trên băng thử: Chế độ thử: phương tiện không tải. Tổng lực phanh không nhỏ hơn 50% trọng lượng phương tiện không tải Go đối với tất cả các loại xe. Sai lệch trên một trục: (giữa bánh bên phải và bánh bên trái) KSL = KSL không được lớn hơn 25% Hiệu quả phanh dừng xe (điều khiển bằng tay hoặc chân) Bảng 4-1 Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép ô tô lưu hành trên đường. Do Bộ GTVT Việt Nam quy định ngày 05 tháng 12 năm 2001 Phân nhóm Quãng đường phanh Sp (m) Gia tốc phanh Jpmax (m/s2) Nhóm 1: Ô tô con, kể cả ô tô con chuyên dùng đến 09 chỗ (kể cả người lái) Không lớn hơn 7, 2 Không nhỏ hơn 5, 8 Nhóm 2: Ô tô tải có trọng lượng toàn bộ không lớn hơn 8000kg, ô tô khách có trên 09 chỗ ngồi (kể cả người lái) có tổng chiều dài không lớn hơn 7, 5m Không lớn hơn 9, 5 Không nhỏ hơn 5, 0 Nhóm 3: Ô tô hoặc đoàn ô tô có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 8000kg, ô tô khách trên 09 chỗ ngồi (kể cả người lái) có tổng chiều Dài lớn hơn 7, 5 m. Không lớn hơn 11 Không nhỏ hơn 4, 2 Nhóm 4: Mô tô 3 bánh, xe lam và xích lô máy Không lớn hơn 8, 2 Chế độ thử: phương tiện không tải. Dừng được ở độ dốc 20 % đối với tất cả các loại xe khi thử trên dốc hoặc tổng lực phanh không nhỏ hơn 16% trọng lượng toàn bộ phương tiện không tải khi thử trên băng thử. Tiêu chuẩn này chủ yếu sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm mục đích cho phép ô tô lưu hành trên đường nhằm đảm bảo an toàn khi chuyển động. 4.2. Quy trình thử trên băng thử 4.2.1. Kiểm tra sơ bộ Xe trước khi vào băng thử phải được kiểm tra sơ bộ. Việc kiểm tra sơ bộ có thể phát hiện những hư hỏng thông thường, sự cố để khắc phục trước khi thử trên băng thử. Nội dung kiểm tra sơ bộ gồm: Kiểm tra độ kín khít của môi chất dẫn động phanh (khí nén, dầu phanh). Nếu có sự rò rỉ, cần thiết phải khắc phục trước khi kiểm tra trên băng thử. Kiểm tra áp suất lốp: Áp suất lốp có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả kiểm tra nên phải kiểm tra trước khi cho xe lên băng thử. Các thông số áp suất lốp được cho theo bảng 4-2. [7] Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của lốp xe: Tình trạng kỹ thuật của lốp có ảnh hưởng rất lớn đến hệ số bám. Theo qui định, lốp xe khi vào kiểm tra không được bong tróc, nứt vỡ, chiều cao hoa lốp không được nhỏ hơn 1, 5 mm đối với xe tải và không nhỏ hơn 2 mm đối với xe khách và xe con. Mặt khác, lốp xe vào kiểm tra phải đảm bảo sạch sẽ, không bám bụi bẩn, đất các làm ảnh hưởng đến kết quả kiểm tra và tuổi thọ của thiết bị. Ngoài ra cần phải kiểm tra tình trạng hoạt động của các cơ cấu dẫn động, tình trạng cấp khí nén (dẫn động phanh khí nén), kiểm tra mức dầu phanh trong bầu chứa dầu. . . Việc kiểm tra kỹ trước khi đưa xe vào kiểm tra trên băng thử sẽ làm giảm thời gian kiểm tra, loại bỏ được những lần kiểm tra không cần thiết và đảm bảo cho việc giữ gìn khai thác thiết bị được hiệu quả hơn. bảng 4-2 Các thông số áp suất lốp Loại xe Tải trọng có ích Quy cách lốp Aïp suất hơi lốp (Kg/cm2) người Hàng hoá (Kg) trước sau GAT69 5 8, 5- 16 1, 6 2, 5 UAZ 469 7 50 8, 4- 15 2, 1 2, 3 VAZ 2101 5 6, 15- 13 1, 7 1, 9 NIVA 5 6, 4- 15 1, 7 1, 9 VOLGA 5 6, 75- 15 1, 8 1, 8 GAT51A 3 2500 7, 5- 20 2, 5 3, 0 IFAW50L 2 5000 9, 25- 20 6, 0 6, 0 STAR25 4000 8, 25- 20 4, 5 4, 5 HẢI ÂU 45 8, 25- 20 4, 0 4, 3 ZIL164 3 4000 9- 20 4, 0 5, 0 ZIL130 3 5000 9- 20 4, 5 6, 0 ZIL157 3 4500 12- 18 3, 5 3, 5 MAZ500A 3 8000 12- 20 4, 8 5, 0 KAMAZ 53212 3 12000 9- 20 7, 0 4, 3 GAT63 2000 10- 20 3, 0 4, 5 4.2.2. Trình tự kiểm tra 4. 2. 2. 1. Chuẩn bị Kết nối điện cho thiết bị đo. Đưa xe vào đúng vị trí trên băng thử. Cầu trước đặt lên lô thử.(cầu trước chủ động nên đưa cầu trước vào lô thử) - Quan sát kiểm tra mức độ an toàn xung quanh băng thử. Khi đã đảm bảo an toàn, ta bắt đầu tiến hành làm thí nghiệm. 4. 2. 2. 2. chọn chế độ kiểm tra Theo tiêu chuẩn Việt Nam khi kiểm tra phanh trên băng thử thì không có chế độ thử riêng cho từng loại xe. Nhưng theo tiêu chuẩn Châu Âu, Liên Xô thì phân thành nhiều nhóm và mỗi nhóm có một tiêu chuẩn kiểm tra riêng, do đó băng thử có các chế độ kiểm tra khác nhau. Mỗi chế độ thử khác nhau ở tốc độ thử và tiêu chuẩn đánh giá kết quả. Các chế độ được qui định trên băng thử gồm: chế độ 1: Kiểm tra xe tải, xe rơmooc. - Chế độ 2: Kiểm tra xe đầu kéo. - Chế độ 3: Kiểm tra xe khách. - Chế độ 4: kiểm tra xe du lịch. - Chế độ 5: kiểm tra xe đặc biệt. Trong khi kiểm tra trên băng thử cần chú ý, đối với chế độ thử 4 dùng để thử xe con ở tốc độ nhanh [10Km/h] nên không được sử dung để thử xe có tải trọng lớn có thể gây quá tải cho động cơ điện. Nếu kết nối các thiết bị đo với máy tính và sử dụng phần mềm PICARO for roller brake test stands of Varioflex 306/310 series, ta thực hiện các thao tác chọn chế độ kiểm tra và kết quả kiểm tra sẽ được hiển thị trên máy tính. Ta có thể tham khảo sơ đồ hệ thống điều khiển như hình dưới đây. Hình 4-5 sơ đồ hệ thống điều khiển 1- cảm biến an toàn; 2- cảm biến tốc độ; 3- cảm biến lực phanh; 4- cảm biến trọng lượng; 5- bộ khuyếch đại tín hiệu; 6- bộ biến đổi dạng sóng; 7- bppj vi xử lý; 8- bảng hiển thị; 9- máy in; 10- máy tính; 11- động cơ điện; 12- bộ chuyển đổi RS 323; 13- bộ biến đổi ADC; 14- bộ xử lý trung tâm 4. 2. 2. 3. thao tác kiểm tra Sau khi xe đã đứng yên trên băng thử, đồng hồ hiển thị trọng lượng cân sẽ thôi dao động. Khởi động động cơ điện (ấn nút FIN), động cơ điện sẽ quay và thông qua hệ thống dẫn động cơ khí làm con lăn quay theo. Con lăn sẽ kéo bánh xe quay theo nhờ ma sát giữa bề mặt con lăn và bánh xe. Để giảm tải cho lưới điện do động khởi động rất lớn, hai động cơ khởi động lần lượt sau một khoảng thời gian được xác định. Khi bánh xe quay ổn định, ta ấn nút START, tiến hành đạp phanh. Lúc này, đồng hồ hiển thị sẽ cho ta biết hiệu quả phanh trên từng bánh xe và độ lệch giữa chúng. Có hai khả năng xảy ra: Thiết bị dừng lại do cảm nhận được độ trượt giữa bánh xe và con lăn lớn hơn độ trượt cho phép. Kết quả sẽ lưu lại. Đồ thị biểu diễn quá trình như hình 6.1a. Thiết bị dừng lại sau một khoảng thời gian 5 giây khi nhận thấy lực phanh bằng một hằng số. Kết quả sẽ lưu lại. Đồ thị biểu diển quá trình như hình 4-6b. b a Hình 4-6 Đồ thị lực phanh khi kiểm tra trên băng thử phanh. Lưu kết quả kiểm tra khi độ trượt lớn hơn giá trị cho phép; Lưu kết quả kiểm tra khi lực phanh không đổi sau một thời gian. Khi thiết bị dừng lại kết quả kiểm tra trên từng trục sẽ được lưu lại. Tiếp tục ta kiểm tra tất cả các trục còn lại. Có hai chú ý quan trọng trong quá trình đạp phanh đó là lực tác dụng lên bàn đạp và thời gian đạp phanh. Khi kiểm tra, nếu trục nào có lắp hệ thống phanh dừng thì tiến hành kiểm tra các thao tác tương tự như qui trình kiểm tra phanh chính. 4.2.3 Kết quả đo và xử lý kết quả Sau khi kiểm tra xong, kết quả kiểm tra được đánh giá thông qua các chỉ tiêu sau: + hiệu quả phanh chính: hiệu quả phanh chính được đánh giá bằng lực phanh riêng và được xác định theo công thức sau: P= Trong đó: Pi - là lực phanh chính ở trục thứ i; Ga- là trọng lượng toàn bộ của xe. Hiệu quả phanh dừng: hiệu quả phanh dừng được xác định theo công thức sau: Pd= Trong đó: - Pdi - là lực phanh dừng ở trục thứ i; - Ga - là trọng lượng toàn bộ của xe. Lưu ý đối với loại xe hai cầu chủ động sau truyền lực nối tiếp có bố trí ở hệ thống truyền lực thì chỉ lấy giá trị lực phanh dừng của một cầu. + Độ lệch lực phanh trên một trục: có hai phương pháp đánh giá; Phương pháp 1: Hệ số không đồng đều lực phanh trên một trục được xác định theo công thức sau: Kd = Trong đó - là lực phanh tác dụng lên bánh xe bên phải; - là lực phanh tác dụng lên bánh xe bên trái; Pmax - là lực phanh lớn nhất trong số , . Phương pháp 2: Kd = Mỗi quốc gia hiệp hội có một tiêu chuẩn riêng. Mổi loại xe được đánh giá theo một tiêu chuẩn giống nhau hoặc khác nhau. Đối với tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5658-1999 một loại xe đủ tiêu chuẩn hoạt động trên đường khi hiệu quả phanh đạt: Hiệu quả phanh chính: p 50%; Hiệu quả phanh dừng: p 16%; - Độ lệch Kd 25% theo phương pháp 1 hoặc Kd 8% theo phương pháp 2. Nhận xét: Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh được nêu trên của Việt Nam chưa sát với điều kiện thực tế sử dụng, nó chỉ phù hợp với việc đánh giá tổng quát để cấp phép lưu hành cho ô tô tham gia giao thông. Đối với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế chế tạo thì cần áp dung tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn, ở Việt Nam đang thử nghiệm áp dụng tiêu chuẩn hệ thống phanh TCVN 5658-1999. Với việc sử dụng phần mềm PICARO kết quả sẽ được xuất ra trên máy tính, ta chỉ cần đối chiếu với tiêu chuẩn Việt Nam là có thể kết luận xe kiểm tra có đạt tiêu chuẩn không. Ta cũng có thể xử lý kết quả bằng tay như sau và có thể xây dựng đượng đặc tính lực phanh. Quá trình làm thí nghiệm đo đặc tính phanh trên cầu trước xe TOYOTA (ở AVL) cho ta kết quả: Bảng 4-3 Kết quả thí nghiệm đo đặc tính phanh Gi= 1,27 (tấn) Links (kN) Rechts (kN) Diff (%) 0.03 0 0 0.3 0.33 9 0.54 0.63 14 0.78 0.93 16 1.05 1.26 17 1.29 1.56 17 1.59 1.92 17 1.89 2.22 15 2.22 2.52 12 2.22 2.52 12 Lê Ngọc Nhật Hồ Đình Minh Ngọc  Xây dựng phương trình lực phanh bên phải Điểm đo(X) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pp=Links 0.03 0.3 0.54 0.78 1.05 1.29 1.59 1.89 2.22 2.22 Dùng phương pháp bình phương bé nhất để xấp xỉ phép đo Hàm xấp xỉ lực kéo theo vận tốc: Pp = A0 + A1.X Như vậy nếu ta xác định được các hệ số A0, A1, thì ta hoàn toàn tìm được hàm Pp = f(X). Ta có: j0 = 1 j1 = X Hệ phương trình cơ bản: A0.[j0×j0] + A1.[j1×j0] = [Pp j0] A0.[j0×j1] + A1.[j1×j1] = [Pp j1] Trong đó: =55 =385 = 11,91 = 86,79 Ta có D = 10x385-55x55 = 825 D0 = 11,91x385-55x86,79 = - 188,1 D1= 10x86,79-55x11,91 = 212,85 Thay các số liệu vào hệ phương trình cơ bản ta tìm ra được các nghiệm A0, A1, như sau: Vậy phương trình lực kéo theo thực nghiệm là: Pp = 0,258xX-0228 Từ đó ta xây dựng được đường đặc tính lực phanh của ô tô theo số liệu thí nghiệm như sau: Hình 4-7 Đồ thị đặc tính lực phanh bên phải. Bảng Số Liệu Điểm đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pp 0.03 0.30 0.54 0.78 1.05 1.29 1.59 1.89 2.22 2.22 0.0118 0.1181 0.2126 0.3071 0.4134 0.5079 0.6260 0.7441 0.8740 0.8740 Đánh giá hệ số bám bên trái <0,5 Do đó lực phanh bên trái không đảm bảo hệ số bám Xây dựng phương trình lực phanh bên trái Điểm đo(X) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pt=Rechts 0 0.33 0.63 0.93 1.26 1.56 1.92 2.22 2.52 2.52 Dùng phương pháp bình phương bé nhất để xấp xỉ phép đo Hàm xấp xỉ lực kéo theo vận tốc: Pt= A0 + A1.X Như vậy nếu ta xác định được các hệ số A0, A1, thì ta hoàn toàn tìm được hàm Pri = f(Pp). Ta có: j0 = 1 j1 = X Hệ phương trình cơ bản: A0.[j0×j0] + A1.[j1×j0] = [Pt j0] A0.[j0×j1] + A1.[j1×j1] = [Pt j1] Trong đó: =55 =385 = 13,89 = 101 Ta có D = 10x385-55x55 = 825 D0 = 13,89x385-55x101 = - 207,9 D1= 10x101-55x13,89 = 246,15 Thay các số liệu vào hệ phương trình cơ bản ta tìm ra được các nghiệm A0, A1, như sau: Vậy phương trình lực kéo theo thực nghiệm là: Pt = 0,298xX-0252 Từ đó ta xây dựng được đường đặc tính lực phanh của ô tô theo số liệu thí nghiệm như sau: Hình 4-8 Đồ thị đặc tính lực phanh bên Trái Bảng Số Liệu Điểm đo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pt 0 0.33 0.63 0.93 1.26 1.56 1.92 2.22 2.52 2.52 0.0000 0.1299 0.2480 0.3661 0.4961 0.6142 0.7559 0.8740 0.9921 0.9921 Đánh giá hệ số bám bên trái >0,5 Do đó lực phanh bên Trái đảm bảo hiệu quả phanh Đánh giá sự sai khác lực phanh giữa các bánh xe Để đánh giá độ sai khác lực phanh của bánh xe bên trái và bên phải của cùng một cầu, người ta còn đưa ra hệ số K. với K= Trong đó: Ptmax= Max(lực phanh bên trái) Ppmax= Max(lực phanh bên phải) Ppmax=2,22 Ppmax=2,52 K%= Do đó vẫn đảm bảo hiệu quả phanh Tương tự ta có thể xử lý số liệu cho các cầu còn lại sẽ có được hiệu quả của lực phanh chính, phanh dừng và sự sai khác lực phanh giữa các bánh xe. 5. Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật hệ thống phanh thông qua kết quả kiểm tra trên băng thử 5.1. Hiệu quả phanh tốt Thông qua việc kiểm tra phanh bằng băng thử, hiệu quả phanh tốt là kết quả kiểm tra đạt tiêu chuẩn kiểm tra phanh như đã trình bày ở mục 4.1.6. Nhưng kết quả hiệu quả phanh kiểm tra trên bệ thử chỉ phản ánh kết quả chung của hệ thống mà không đưa ra được những hư hỏng cụ thể. Dựa vào kinh nghiệm thực tế, ta có thể chẩn đoán được những hư hỏng cụ thể dựa trên nguyên tắc kết hợp giữa các chế độ kiểm tra và các cách phối hợp khác nhau để hổ trợ kết quả chẩn đoán. Qua lý thuyết đã học, phân tích các chức năng của bệ thử, có thể đưa ra một số chẩn đoán hư hỏng cụ thể của hệ thống phanh khi kiểm tra trên bệ thử. 5.2. Hiệu quả phanh kém Hiệu quả phanh kém do nhiều nguyên nhân. Khi kết quả cho hiệu quả phanh kém cần phân biệt cụ thể bốn trường hợp sau: Lực tác dụng nhỏ; Hệ số ma sát của cơ cấu phanh nhỏ; Độ trượt quá lớn; Lực phanh lệch. Lưu ý: lực tác dụng lên hệ thống phanh ở đây không phải là lực tác dụng lên bàn đạp phanh, ta loại trừ những khả năng này bởi vì lực phanh do chủ quan của người lái mà phải lần lượt kiểm tra để tìm ra những nguyên nhân hư hỏng theo các bước sau: Nguồn năng lượng dẫn động: Trước hết, cần kiểm tra nguồn năng lượng dẫn động: Đối với hệ thống phanh dẫn động khí nén và hệ thống phanh trợ lực bằng khí nén cần kiểm tra áp suất khí nén trong bình chứa, đây là nguyên nhân chính gây nên sự thiếu áp lực phanh. Áp suất khí nén thấp có thể do các nguyên nhân như: máy nén làm việc kém, có sự rò rỉ trong hệ thống dẫn động, tắc nghẹt các van hệ thống dẫn, van điều áp ngắt sớm, bó kẹt. . . các hư hỏng này được phát hiện nhờ các đồng hồ đo áp suất, quan sát sự làm việc khi phanh của các cơ cấu phanh. Đồ thị biểu diễn hiệu quả phanh thấp do áp suất khí nén không đủ như hình 5-1. Đối với hệ thống phanh trợ lực bằng chân không cần kiểm tra bơm hút, đường ống nối bầu trợ lực và đường ống hút. Khi có sự cố của nguồn năng lượng dẫn động của loại phanh này có thể dễ dàng nhận thấy do lực tác dụng bàn đạp phanh tăng lên. Hình 5. 1. Hiệu quả phanh thấp do áp suất khí nén không đủ. Cơ cấu dẫn động phanh, cơ cấu phanh: Tiếp theo cần kiểm tra sự hoạt động của các cơ cấu dẫn động phanh. Các cơ cấu dẫn động cơ khí như bầu phanh, cam phanh, trục quả đào đều có thể quan sát hoạt động từ bên ngoài. Sau khi kiểm tra quan sát, ta tiến hành loại trừ những hư hỏng do bó kẹt, gãy vỡ, biến dạng. . . Các hư hỏng do nhiều nguyên nhân này thường rất dễ nhận biết khi kiểm tra trên băng thử. Nó biểu hiện bằng một kết quả bất thường là hiệu quả phanh thấp, hoặc đột ngột giảm lực phanh (do gãy vỡ, biến dạng. . .) đồ thị lực phanh dạng hình 5-2. Hình 5-2 bó kẹt cơ cấu phanh bên phải. Một hư hỏng thường gặp của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực là bó kẹt xy lanh công tác. Sự bó kẹt khó phát hiện nhất là bó kẹt một phía hoặc bó kẹt do có gờ làm hạn chế hành trình của piston. Các gờ này được tạo ra có thể do một số nguyên nhân khác. Gờ xy lanh công tác đặc biệt khó xử lý trong trường hợp hệ thống phanh có bộ điều chỉnh khe hở tự động. Khi gặp trường hợp này, kết quả thể hiện trên màn hình kiểm tra rất dễ nhầm như hệ số ma sát thấp. Để khắc phục cần thiết phải tháo toàn bộ cơ cấu phanh và hệ thống xy lanh công tác đánh bóng bề mặt xy lanh hoặc thay thế. Sai số do điều chỉnh phanh: để loại trừ nguyên nhân hư hỏng do cơ cấu dẫn động, cần tiến hành điều chỉnh phanh (điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và má phanh). Điều chỉnh phanh không đúng cũng sẽ làm cho hiệu quả phanh thấp nhưng nó thường thể hiện rất rõ ràng hơn ở độ lệch lực phanh. Khi điều chỉnh phanh mà hiệu quả kiểm tra thể hiện trên băng thử lập tức được cải thiện thì nguyên nhân chính của hư hỏng là do điều chỉnh sai, nhưng hiệu quả có tăng nhưng tăng ít thì hư hỏng là do nguyên nhân khác. Đối với hệ thống phanh thuỷ lực ngoài việc điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh cần tiến hành kiểm tra sự lọt khí trong đường ống dẫn. Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh thấp: Đây là nguyên nhân chính dẫn đến hiệu quả phanh thấp. sau khi các nguyên nhân đã nêu trên lần lượt bị loại trừ thì nguyên nhân chính có thể là do hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh thấp. Để xác định nguyên nhân hư hỏng do nguyên nhân này cần tiến hành thử từng bánh xe mới có kết quả chính xác. Các nguyên nhân làm giảm hệ số ma sát gồm: + Má phanh mòn: Trong quá trình làm việc má phanh sẽ bị mòn đến một giới hạn nào đó thì làm cho các đầu đinh tán chạm vào trống phanh gây cào xướt trống phanh. Vì vậy hệ số ma sat giữa trống phanh và má phanh giảm rất nhanh; + Biến cứng: Má phanh, trống phanh bị biến cứng có thể do nguyên nhân làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao kéo dài. Có thể xử lý bằng phương pháp đánh đá, mài hoặc tiện lại các bề mặt hư hỏng; Các trường hợp này khi thử trên băng thử ngoài hiệu quả phanh thấp còn nghe được tiếng rít, cọ xát của kim loại từ cơ cấu phanh. + Lọt dầu mỡ: Do trong quá trình làm việc có sự rò rỉ dầu mỡ từ mayơ bánh xe, hoặc từ chính xy lanh công tác (hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực) bám vào các bề mặt má phanh làm má phanh chai, hệ số ma sát giảm. Đối với trường hợp này cần phải thay toàn bộ má phanh mới. Trong trường hợp này hiệu quả phanh sau khi đạt một giá trị nào đó sẽ không tăng nữa dù đã điều chỉnh tối thiểu khe hở giữa má phanh và trống phanh. + Tiếp xúc kém: Trường hợp này hay gặp sau khi mới bảo dưỡng sửa chữa, do các bề mặt tiếp xúc không tốt gây nên hiện tượng áp suất tiếp xúc cục bộ quá lớn gây cháy, biến cứng cục bộ hoặc má phanh bị mòn thành bột bị chèn vào giữa má phanh và trống phanh làm hệ số bám giảm. Một trường hợp hay xảy ra sau khi bảo dưỡng, sửa chữa là do độ nhấp nhô bề mặt trống phanh lớn. Độ nhấp nhô bề mặt càng lớn nếu trong quá trình gia công bề mặt trống phanh lượng chạy dao lớn. Do quá trình cạo rà lắp ráp chủ yếu là cạo rà má phanh và chạy rà hệ thống không đủ để mài mòn các vết nhấp nhô nhọn sắc nên xãy ra hiện tượng cào xướt bề mặt. Có thể nhận biết hư hỏng loại này, hiệu quả phanh trong các quá trình đạp phanh sau thường bị giảm dần. + cơ cấu điều khiển gián tiếp:Ngoài các nguyên nhân trên, một trong những nguyên nhân gây nên lực phanh kém là do sự hỏng hóc trong cơ cấu điều khiển phụ trợ gián tiếp. Các cơ cấu này có thể kể đến là: Cơ cấu tỷ lệ: Là cơ cấu đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp của người lái và lực tác dụng lên cơ cấu phanh. Khi có sự hư hỏng ở bộ phận này, có hai khả năng có thể xảy ra, lực điều khiển phanh hoặc bị giảm hoặc bị tăng. Khi hệ thống tỷ lệ bị giảm, lực phanh sẽ giảm, ngược lại sẽ gây nên hiện tượng táp phanh (lực phanh tăng lên đột ngột không theo sự điều khiển của người lái). Có thể nhận biết hư hỏng này thông qua cảm nhận của người lái khi không điều khiển được lực phanh như theo ý muốn; Cơ cấu điều khiển gián tiếp: có một số hệ thống phanh có hệ thống này nhằm một số mục đích nâng cao hiệu quả phanh. Bao gồm bộ điều khiển khuyếch đại, van gia tốc, bộ điều khiển phối hợp (ví dụ: bộ điều khiển một trong các động phanh chân trước, phanh chân sau, phanh tay ô tô cùng kéo theo dẫn động phanh rơmooc...), bộ điều khiển ngược (ví dụ: khi phanh rơmooc, động điều khiển từ ô tô bị ngắt sẽ làm phát sinh dòng hơi phanh đến các bánh xe xủa rơmooc, kết cấu này nhằm mục đích an toàn trong trường hợp bị tách rời khỏi ô tô, rơmooc sẽ tự động phanh lại. . .). Một số cơ cấu điều khiển gián tiếp này do trong quá trình sử dụng ít hoạt động nên bị bó kẹt, làm giảm hiệu quả phanh. Khi thử trên băng thử các hư hỏng này được nhận biết khi có một trục, hoặc hệ thống khi chịu sự điều khiển của một cơ cấu điều khiển gián tiếp đột ngột có hiệu quả thấp hơn hẳn so với hiệu quả phanh của các trục còn lại. - Lực phanh lệch: trong những trường hợp kiểm tra phanh cho kết quả không đạt phần lớn là do lực phanh bị lệch, có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng này. Ta có thể xem xét 2 nguyên nhân chính như sau: Lực tác dụng không đều; Hệ số ma sát không đều. Lực tác dụng lên cơ cấu phanh không đều: có thể phân thành 2 trường hợp: Cường độ tác dụng không đều và tốc độ tác dụng không đều. Lực tác dụng không đều, do bó kẹt hoặc ma sát giữa các khâu dẫn động lớn. Nguyên nhân này thường có thể khắc phục được ngay trên bệ thử. Hệ số ma sát không đều: Hệ số ma sát giữa các cơ cấu phanh không đều thường do nhiều nguyên nhân vật liệu khác nhau, độ mài mòn khác nhau, độ bóng, do nhấp nhô bề mặt khác nhau, sự có mặt của các chất bẩn, dầu mỡ… Khi gặp trường hợp hiệu quả phanh không đều ta thường tiến hành các bước kiểm tra riêng từng cơ cấu phanh. Nếu hiệu quả của một cơ cấu phanh nào đó thấp thì tiến hành các bước chẩn đoán khắc phục như: phần hiệu quả kém (phần 5.2.). Lực phanh riêng từng cơ cấu phanh phải đạt hiệu quả (25÷30)%, trọng lượng trục và phải lệch nhau không quá 8%. Sau khi khắc phục được tình trạng hiệu quả phanh thấp của từng bánh xe riêng rẽ, ta tiến hành kiểm tra lại hiệu quả phanh của toàn bộ trên trục. Nếu kết quả hiệu quả phanh giữa 2 bánh xe vẫn lệch thì xem xét các nguyên nhân sau: - Do hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: Hiện nay do chủng loại má phanh ở thị trường khá đa dạng, khi bảo dưỡng nếu chỉ thay thế hoặc sữa chữa một phía của trục xe thì rất dễ gây nên hiện tượng hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh không đều. Chính vì vậy, một lưu ý khi sữa chữa bảo dưỡng hệ thống phanh cần phải sữa chữa đồng bộ, tránh tiết kiệm tận dụng lại các má phanh cũ vì như vậy rất dễ gây nên sự lệch hiệu quả phanh do hệ số ma sát không đều. Hình 5.3. Lệch phanh do hệ số ma sát các cơ cấu phanh không đều. Một nguyên nhân thường gặp của tình trạng này là do trong quá trình sử dụng có một phía bị dầu mỡ bám vào má phanh (chảy phớt moay ơ, chảy cuppen…). Việc thay thế một phía hoặc tận dụng lại má phanh bị dính dầu mỡ là điều nên tránh. Đồ thị trên băng thử cho ta 2 đường lệch nhau. Đoạn đầu hiệu quả phanh của 2 bên gần như tương đương nhau nhưng sau đó lệch dần ngày càng lớn (hình 5-3). Để khắc phục hiện tượng này, có các biện pháp sau: - Thay thế hoặc sữa chữa đồng bộ má phanh về cả 2 phía trục. - Đổi vị trí của một má phanh tương ứng cho nhau. + Do sai số hình học của trống phanh: Các hư hỏng này thường gặp ngay sau khi vừa gia công, sữa chữa hệ thống phanh. Các trống phanh sau khi gia công có trường hợp không đồng tâm với moay ơ bánh xe. Sai số hình học này sẽ làm khe hở giữa má phanh và trống phanh thay đổi theo chu kỳ. Như vậy, giả thiết lực tác dụng ngoài không đổi thì lực phanh tác dụng lên má phanh thay đổi (do thành phần lực cần thiết để ép má phanh vào trống phanh thay đổi). Lực phanh sẽ biến đổi theo chu kỳ có tần số phụ thuộc vào tốc độ quay của con lăn. Đồ thị phanh trong trường hợp này là các đường có dạng hình sin (hình 5-4). Nếu pha đầu của 2 bánh xe phải và trái cùng nhau, ta sẽ có một kết quả phanh đồng đều. Nếu pha đầu của 2 bánh xe phải và trái lệch nhau, ta sẽ có một kết quả phanh có độ lệch biến thiên. Thông thường, bệ thử sẽ cho kết quả cuối cùng là độ lệch lớn nhất, nhưng trường hợp này kết quả cho thấy, kết quả cuối cùng của hiệu quả phanh là đạt yêu cầu, đồ thị hình 5-4. Hình 5.4. Hiện tượng sai số hình học của trống phanh. Để khắc phục tình trạng này, cần phải tiến hành gia công sữa chữa lại trống phanh. 5.3. Bó phanh Hiện tượng bó phanh hay phanh tự siết là hiện tượng má phanh tự siết vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động của lực dẫn động. Ta có công thức tính mômen phanh (chỉ xét má tự siết): Trong đó: P: Lực tác dụng lên đầu guốc phanh. h: Khoảng cách từ tâm quay đến điểm đặt lực. μ: Hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh. A,B: là các hệ số kết cấu. Hình 5-5 Xảy ra hiện tượng tự siết ở cơ cấu phanh. Như vậy, hiện tượng tự siết xảy ra khi μ < A/B, hoặc μ < tgα (α: là góc nghiêng của mặt nêm). Khi có hiện tượng tự siết xảy ra, lực phanh sẽ đột ngột tăng ngay sau khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh. Bánh xe bị hãm cứng sẽ gây nên hiện tượng trượt trên con lăn trơn, gây nên tín hiệu ngắt nguồn dẫn động động cơ. Hiệu quả phanh trong trường hợp này thường chỉ đạt (30 ÷ 40)% (thấp hơn yêu cầu). Trên đồ thị lực phanh, sẽ cho ta một đường dốc và ngắt đột ngột. Kết quả này in ra hoàn toàn tương tự kết quả của hệ thống có hiệu quả phanh thấp do các nguyên nhân khác nhau. Nên cần phát hiện phân biệt rõ để có thể chọn phương pháp sữa chữa thích hợp. 6. Tính toán kiểm nghiệm băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL 6.1. Xác định bán kính bánh xe Bán kính bánh xe là một thông số quan trọng của băng thử phanh. Để tính toán kiểm nghiệm bán kính bánh xe cho phép có thể đưa vào bệ thử và đảm bảo độ ổn định khi thử phanh ta xét đến các yếu tố ảnh hưởng. Trong đó hệ số bám và bán kính con lăn, hình dạng con lăn có ảnh hưởng lớn đến việc chọn lựa bán kính con lăn. Khi bánh xe lăn, dưới tác động của mô men xoắn chủ động, các bánh xe có mấu bám lên tác dụng lên đất, ép đất theo phương nằm ngang và có chiều ngược với chiều chuyển động của xe. Đất bị nén về phía sau một đoạn làm cho trục bánh xe bị bị dịch chuyển về phía sau một đoạn so với trường hợp không biến dạng. Đó là bản chất của hiện tượng trượt. Các phần tử của lốp khi đi vào khu vực tiếp xúc sẽ bị nén lại làm cho bán kính thực tế bánh xe bị nhỏ lại, điều này phụ thuộc nhiều vào mặt đường. Như vậy bán kính bánh xe, mặt đường và sự trượt phụ thuộc lẫn nhau. Xe đi vào băng thử cũng vậy các yếu tố bán kính bánh xe, con lăn (hình dạng con lăn, kết cấu bề mặt con lăn, độ cong can lăn) và hệ số trượt cũng ảnh hưởng lẫn nhau. Chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng diện tích tiếp xúc giữa lốp với bề mặt con lăn nhỏ hơn diện tích tiếp xúc giữa lốp và mặt đường còn áp lực riêng thì lớn hơn. Thực nghiệm cho thấy áp lực riêng của lốp xe và con lăn lớn hơn 30 ÷ 35 %, điều đó dẫn đến thay đổi hệ số bám. Theo các tài liệu được công bố thì độ cong của con lăn ảnh hưởng đến độ trượt của bánh xe, tức là độ trượt phụ thuộc vào đường kính của con lăn. Nói một cách tổng quát hơn thì độ trượt của lốp xe và bề mặt con lăn phụ thuộc vào tỷ số đường kính của con lăn với đường kính của bánh xe. Sự quan hệ được thể hiện trên đồ thị hình 6-1. Hình 6-1 Đồ thị quan hệ độ trượt bánh xe theo tỷ số a = Dcl /Dbx. Trên đồ thị hình 6-1 ST là độ trượt giữa bánh xe và mặt con lăn, a là tỷ số giữa đường kính con lăn và đường kính bánh xe. Dựa vào đồ thị này ta thấy sự trượt tương đối ổn định khi a > 0,4, bắt đầu tăng khi a = 0,25 ÷0,4 và tăng rất nhanh khi tỷ số a < 0,2. Để đảm bảo độ trượt ổn định, hiện nay các băng thử đều có hệ số a ≥ 0,35. Dựa vào hệ số này, đường kính con lăn được tính như sau: Dbx = Dcl/a => Rbx = Ta có bán kính con lăn là: Dcl = 190mm, Ta có bán kính bánh xe với độ trượt ổn định: Rbx = 272mm. Với kích thước con lăn như vậy sẽ thích hợp cho các loại xe có bán kính bánh xe nhỏ. Đối với xe có bán kính bánh xe lớn sẽ dễ gây nên sự trượt và xảy ra rất nhanh khi mà lực phanh chưa đạt đến cực đại. Hiện nay, trên thực tế có nhiều loại xe với nhiều loại xe với nhiều chủng loại, bán kính lốp khác nhau. Qua khảo sát thực tế, ta có thể chọn một số loại lốp để tính toán kiểm nghiệm. Bán kính bánh xe nhỏ nhất có thể chọn theo bánh xe của ô tô du lịch. Giả thiết chọn ô tô con R2 VAN của hãng KIA sản suất năm 1994 [2]. Lắp lốp xe có ký hiệu 145sr12. Với kí hiệu lốp trên, ta có thể xác định được bán kính thiết kế của lốp theo công thức sau: ro = [mm] Trong đó: B: chiều rộng tính theo mm, B = 145 mm d: đường kính vành bánh xe tính theo inch, d = 12“ Thay thế số liệu, ta được: ro = = 297,4 mm Do đó, bán kính động học bánh xe được tính: rbx = lro Trong đó: l là hệ số biến dạng của lốp được chọn phụ thuộc vào loại lốp. - Với lốp áp suất thấp: l = 0,930 ÷ 0,935 - Với lốp áp suất cao: l = 0,945 ÷ 0,950 Lốp ô tô thông thường là loại lốp áp suất thấp, ta chọn l = 0,93. Vậy: rbx min = 0,93. 297,4 = 276,6 mm. Bán kính bánh xe lớn nhất ta chọn loại lốp lắp trên ô tô tải nặng như xe KAMAZ có kí hiệu 12. 00-20. Tương tự ta có thể xác định bán kính bánh xe như trên: r0 = (12+).25,4 = 558,8 mm Như vậy: rbxmax = 0,93.558,8 = 520 mm Ta tiến hành tính toán kiểm nghiệm bán kính bánh xe có thể đưa vào thử cho bang thử AHS dựa trên các chỉ tiêu sau: Xe ổn định khi thử; Xe không bị văng khi thử, xe ra vào băng thử dễ dàng. Đây là hai điều kiện cần phải thoả mãn đồng thời. Trong hai điều kiện đó cần phải chú ý một vấn đề căn bản là phân tích sự tương hỗ về hệ số lực bám giữa lốp ô tô và con lăn và về góc lọt của bánh xe giữa hai bề mặt con lăn khi bánh xe bị quay cùng con lăn nhờ động cơ điện dẫn động và khi phanh xe lại. Xét sơ đồ phân bố lực như hình 6. 2, khi động cơ điện quay dẫn động con lăn quay và thông qua ma sát giữa bề mặt con lăn kéo bánh xe quay theo. Sau một thời gian, con lăn và bánh xe quay với tốc độ ổn định (hình 6. 2. a, ta có: Pj1 = G. fms. cosa Pj2 = G. fms. cosα Trong đó: Pj1, Pj2 lực ma sát giữa bánh xe và con lăn 1 và 2. fms là hệ số ma sát tổng cộng của các ổ trục, moay ơ bánh xe. o o P B a a G G 2 G 1 A w w bx Mp B R w w w G P j2 P j1 P j2 b a P j w bx P p P o A a) b) Hình 6-2 Sơ đồ tác dụng lực tương hỗ giữa các con lăn và bánh xe a- Khi bánh xe quay ổn định và chưa đạp phanh; b- Khi đạp phanh. Khi bắt đầu đạp phanh, lực phanh sẽ sinh ra một mômen phanh trong bánh xe ngược chiều chuyển động của bánh xe. Mômen này tác dụng lên 2 điểm tỳ A và B trên các con lăn một cặp ngẫu lực Pp (hình 6-2.b). Cặp ngẫu lực này có các tác dụng ngược nhau đối với 2 con lăn. Nó làm tăng trọng lượng phân bố lên trục con lăn 1 và làm giảm trọng lượng phân bố lên trục con lăn 2. Và lực ma sát sinh ra trên các bề mặt con lăn tương ứng cũng biển đổi theo. Hợp lực của các lực ma sát và trọng lực R hợp với đường thẳng đứng một góc β tăng dần theo mômen phanh. Cho đến khi β > a thì điều kiện mất ổn định xãy ra. Nếu lúc này hệ số ma sát đủ lớn để bánh xe không bị trượt thì bánh xe sẽ bị bật ra khỏi băng thử. Hình 6-3 Sơ đồ sự mất ổn định giữa bánh xe và con lăn khi phanh Bánh xe quay ổn định khi phanh; b- Mất ổn định. Tính toán theo điều kiện ổn định: Một nhận xét được rút ra khi phân tích sự tác dụng tương hổ giữa bánh xe và các con lăn ở phần trên là ở vị trí bắt đầu mất ổn định thì thành phần trọng lượng phân bố lên con lăn phía trước bị triệt tiêu. Các thành phần lực tác dụng lên trục bánh xe còn lại bao gồm: - Trọng lượng trục kiểm tra G; - Lực ma sát của con lăn phía sau, Pj1 Pj1 = j. G / cos a - Lực cản lăn của các cầu còn lại tác dụng lên cầu kiểm tra PS Ps = fms. Gs fms - Hệ số cản giữa bánh xe trục còn lại với mặt đường; Gs - Trọng lượng của trục còn lại. o P Mp B R w w G P j2 = 0 a w bx A P j1 G. tga P s G/cosa Hình 6-4 Sơ đồ tính toán độ ổn định bánh xe Bỏ qua sự biến dạng của lốp xe do điều kiện tải trọng thay đổi, ta chiếu các lực lên phương chuyển động (phương ngang) ta được phương trình điều kiện cân bằng như sau: G. tga + Ps - Pj1. cosa ³ 0 Hay: G. tga + Gs. fms ³ j. G Chia 2 vế cho G, ta có: tga + fms (Gs /G) ³ j tga ³ j - fms (Gs /G) Trong đó: j - hệ số bám giữa mặt lốp và bề mặt lô; fms- hệ số cản giữa bánh xe trục còn lại với mặt nền; G - trọng lượng cầu kiểm tra; Gs - trọng lượng cầu còn lại. Đối với ô tô vận tải tải trọng phân bố lên cầu trước (không chủ động) trong trường hợp không có tải trọng hữu ích có thể lên đến 55% trọng lượng toàn bộ ô tô (không kể tải trọng hữu ích) do đó tải trọng phân bố lên cầu sau là 45% trọng lượng toàn bộ ô tô. Đối với ô tô con tải trong phân bố ra hai cầu gần bằng nhau, tải trọng phân bố lên các cầu tương ứng 50% trọng lượng toàn bộ của ô tô. Đối với ô tô khách trọng lượng phân bố lên cầu trước khoảng 40% và cầu sau 60%. Kiểm tra phanh chính: Khi kiểm tra phanh chính, ta lấy cầu trước của ô tô tải làm giá trị tính toán (xe con có bán kinh nhỏ không cần kiểm tra) vì trọng lượng phân bố lên cầu trước khoảng 55% và cầu sau 45% do đó: Gs/G=0, 45 (giá trị nhỏ nhất). fms = fc + fp Với fc = 0, 012 ¸ 0, 015: Hệ số cản lăn đường nhựa bê tông [3] fp = 0,5: Hiệu quả phanh sau nhỏ nhất. fms = 0,515 Thay thế số liệu ta tính được: tga ³ 0,63 - 0,515 ´ 0,45 tga ³ 0,396 a ³ 210 35’14’’ o B a A o 1 o 2 H Rbx Hình 6-5 Kiểm tra bán kính bánh xe tải Từ sơ đồ hình 6.5 ta có: HO2 = (0, 5. Dcl + Rbx). sina Với Dcl= 190 mm theo thông số kỹ thuật Bán kính bánh xe lớn nhất: Rbxmax = 520 mm HO2 = (0, 5´ 190 + 520) ´sina = 450/2 mm Suy ra a =210 22’ ≤ [a] ; Với [a] ≥ 210 35’14’’. Như vậy, theo điều kiện ổn định, với xe tải có bán kính lớn, kết quả kiểm tra sẽ có độ chính xác thấp, xe kiểm tra dễ mất ổn định: trượt và có xu hướng bị đẩy về phía sau. Theo điều kiện đưa ô tô ra khỏi bệ thử: Theo điều kiện đưa ôtô ra khỏi bệ thử, trong trường hợp này ta tính cho ôtô du lịch vì loại này có bán kính bánh xe nhỏ nhất do đó nó vượt khỏi bệ thử là khó khăn nhất. Để xe ra khỏi bệ thử thì góc a phải thoả mãn điều kiện vượt dốc của xe. Xuất phát từ điều kiện vượt dốc của xe, bánh xe thoát khỏi hai con lăn: Pkmax ³ Gxe.fc + Gt.tga Trong đó: - Pkmax: lực kéo lớn nhất của bánh xe. Pkmax = ymax.Gxe - ymax: hệ số cản lớn nhất gần bằng @ Dmax (nhân tố động lực học); - ymax = 0,55 (xe con); ymax = 0,3 ÷ 0,35 (xe tải); - Gxe: trọng lượng xe; - Gs/Gt = 1(Đối với xe du lịch trọng phân bố lên hai cầu tương đương nhau). - Pf: lực cản lăn. Pf = fc . Gxe - Gt.sina: phản lực từ con lăn chiếu lên phương chuyển động Thay thế các biểu thức vào ta được: Dmax.Gxe ³ fc Gxe + Gt.tga Dmax.Gxe ³ fc Gxe + Gxe.tga/2 Chia hai vế cho G và rút gọn ta được: tga £ ( Dmax – fc ).2 tga £ (0,55 – 0,02).2 tga £ 1,06 [a] £ 46040’6’’ Tiến hành kiểm tra với bán kính bánh xe nhỏ nhất: Ta có bán kính bánh xe nhỏ nhất như trình bày ở trên: Rbxmin = 276,6 mm, Từ sơ đồ hình 6.5 ta có: HO2 = (0, 5. Dcl + Rbx). sina Với Dcl= 190 mm theo thông số kỹ thuật. HO2 = L/2 = 450/2 Rbxmin = 276,6 mm, Thay vào trên ta có: HO2 = (0, 5´ 190 + 276,6) ´sina = 450/2 mm sina = 0,605 Suy ra: a = 37o15’50,74’’ a ≤ [a] Như vậy với xe có bán kính bánh xe nhỏ như trên (Rmin = 276,6mm) thì việc xe ra khỏi băng thử rất dễ dàng. 6.2. Xác định tải lớn nhất cho phép Khi bánh xe trượt với hệ số bám thấp nhất jmim = 0,5 mà mô tơ vẫn quay với tốc độ định mức, các con lăn vẫn quay với tốc độ định mức v = 2,3 Km/h. Gbx.j.v = N. (6.2) Trong đó: - N: công suất trên con lăn, [kW]. - Gbx: tải trọng trên một bánh xe, [N]. - v: vận tốc dài của con lăn, [m/s] - η: hiệu suất của bộ truyền: Với η1 = 0,97 - hiệu suất bộ truyền xích η2 = 0,98 - hiệu suất bộ truyền bánh răng η3 = 0,995 - hiệu suất của một cặp ổ lăn η4 = 1 - hiệu suất của khớp nối Thay thế số liệu ta được: = 0,859 Theo thông số băng thử ta có: v = 2,3 km/h = 0,63 m/s. Nđc = 11 Kw Theo công thức (6.2) ứng với một động cơ ta có: Gbx = Gbx = = 29997 N Gbx = = 3057,7 Kg Gbx = 3,0577 tấn Vậy tải trọng trên một trục của xe vào thử: Gtrục = 2.Gbx = 2.3,0577 =6,1164 tấn Như vậy theo thông số ban đầu khảo sát được tải trọng cho phép xe vào thử trên một trục bằng 15 tấn là không chính xác. 7. Kết luận Băng thử phanh là thiết bị có vai trò thiếc thực trong việc kiểm tra an toàn kỹ thuật, cụ thể là kiểm tra hệ thống phanh. Băng thử là thiết bị không thể thiếu ở các trung tâm đăng kiểm xe cơ giới. Nó còn có vai trò quan trọng trong việc học tập, nghiên cứu cho những người làm kỹ thuật liên quan đến hệ thống phanh. Ngày nay, khi nhu cầu đi lại, vận chuyển hàng hóa càng nhiều mà ô tô là loại phương tiện ngày càng phổ biến. Thực tế hiện nay, đường sá của nước ta đang còn nhiều yếu điểm: nhỏ hẹp, xấu...tai nạn giao thông những năm gần đây xảy ra rất nhiều. Do đó yêu cầu đặt ra là tính an toàn của phương tiện phải cao. Để làm được điều này, đòi hỏi các ngành liên quan trực tiếp đến việc kiểm tra, giám định phải làm việc chính xác, nhanh nhạy. Chính vì vậy các Trung tâm Đăng Kiểm Xe Cơ Giới phải trang bị cho mình những thiết bị hiện đại để đáp ứng yêu cầu đạt ra, cụ thể là để kiểm tra hệ thống phanh thì phải có băng thử phanh. Cũng như để phục vụ cho việc nghiên cứu, học tập về hệ thống phanh, băng thử phanh là thiết bị có vai trò rất lớn. Viêc khảo sát, tính toán kiểm nghiệm về loại thiết bị này giúp cho việc bảo quản, sử dụng, sữa chữa thay thế lúc hư hỏng. Qua tính toán kiểm nghiệm ta thấy có những thông số đưa ra chưa chính xác. Do vậy quá trình sử dụng cần lưu ý tránh tình trạng quá tải gây hỏng hóc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] “Giáo trình đào tạo Đăng Kiểm Viên” (Quyển 1). Cục Đăng Kiểm Việt Nam. 2001. [2] “Giáo trình đào tạo Đăng Kiểm Viên” (Quyển 3). Cục Đăng Kiểm Việt Nam. 2001. [3] Nguyễn Hữu Cẩn – Dư Quốc Thịnh – Phạm Minh Thái – Nguyễn Văn Thái – Lê Thị Vàng. “Lý thuyết Ô Tô Máy Kéo”.Hà Nội: Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 2007. [4] Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm. “Thiết Kế Chi Tiết Máy”. Nhà xuất bản Giao dục. 1999. [5] Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên. “Thiết Kế Và Tính Toán Ô Tô Máy Kéo” (Tập 2). Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội. 1987. [6] Trần Thanh Hải Tùng. “Giáo Trình Đo Và Xử Ký Số Liệu”. Đại học bách khoa Đà Nẵng. [7 ] GS.TSKH.Nguyễn Hữu Cẩn - PGS.TS.Phạm Hữu Nam. “Thí nhiệm ÔTÔ”. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội - 2004.