Đề tài Khảo sát, kiểm nghiệm hệ thống phanh ôtô bus thaco kinglong kb120se

g có ABS và đồ thị quá trình phanh trên hình 4-7; 4-8. Bảng 4-1 Kết quả thí nghiệm khi phanh ôtô du lịch có trang bị ABS. (mỗi bánh xe có một cảm biến và điều khiển riêng) Loại đường Tốc độ bắt đầu phanh V(m/s) Quảng đường phanh Sp(m) Mức tăng hiệu quả phanh (%) Có ABS Không ABS Đường bêtông khô Đường bêtông ướt 13,88 13,88 10,6 18,7 13,1 23,7 19,1 21,1 Đường bêtông khô Đường bêtông ướt 27,77 27,77 41,1 62,5 50,0 100,0 17,8 37,5 Hình 4-7 Quá trình phanh điển hình trên mặt đường trơn không có ABS. Hình 4-8 Quá trình phanh điển hình của ôtô có trang bị ABS. 4.2. Hệ thống phanh trên ôtô KB120SE. 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý. Hình 4-9 Sơ đồ hệ thống phanh xe KB120SE 1- Máy nén khí, 2- Van phân phối phanh sau, 3- Bộ giải nhiệt khí nén, 4- Bộ tách ẩm, 5- Bình hơi phanh trước, 6- Bình tích năng, 7- Bình hơi phanh sau, 8- Van xả nước, 9- Cơ cấu phanh trước, 10- Van điện từ ABS phanh trước, 11- Cần phanh trước, 12- Tổng van phân phối, 13- Van bảo vệ 4 ngã, 14- Bầu phanh trước, 15- Bình hơi cái, 16- Bình hơi phanh tay và trơ lực, 17- Van an toàn, 18- Cơ cấu phanh sau, 19- Bầu phanh sau, 20- Van đổi chiều hai ngã, 21- Van xả nhanh, 22- Van điện từ ABS phanh sau. 4.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên ôtô KB120SE. 4.2.2.1. Hệ thống phanh chính. Khí nén từ máy nén khí (1) qua bộ giải nhiệt khí nén (3) và bộ tách ẩm (3) đi tới bình hơi cái (15) từ đó khí nén được phân phối tới các bình chứa (5), (7) và (16) qua van phân phối (13).Một phần còn lại qua bình tích năng mục đích bổ sung khí nén trong một thời gian tức thời ngoài ra còn có tác dụng dập tắt dao động áp suất. Khi đạp phanh. Khí nén từ các bình chứa (5), (7) đi vào tổng van phân phối (12), khí nén từ bình (5) qua tổng phanh đến van ABS (10) rồi cung cấp cho các bầu phanh trước tạo lực đẩy làm xoay cam thực hiện quá trình phanh bánh trước, còn khí nén từ bình chứa (7) cung cấp cho van phân phối (2) phanh sau để phân phối cho các van ABS (10) đến các bầu phanh sau thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh. Khí nén từ các đường cấp của tổng van phân phối (12) sẽ được xả ra ngoài khí trời theo đường xả khí của tổng van phân phối (12). Lúc đó sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp trên dòng điều khiển tới dòng phanh cầu trước và cầu sau. Khí nén một phần thoát ra ngoài qua van xả nhanh, một phần thoát ra qua van ABS và tổng phanh thực hiện việc nhả phanh. 4.2.2.2. Hệ thống phanh dừng. Khi không phanh : Khí nén từ bình chứa (16) cấp khí cho van phanh dừng (11). Từ van phanh dừng (11) khí nén đến van hai ngả 20 cấp cho các van xả nhanh (21) cấp khí vào các bầu phanh tích năng cầu sau (19) ép lò xo tích năng lại thực hiện quá trình nhã phanh cầu sau. Khi phanh. Khi xoay van phanh dừng (11), sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp ở dòng điều khiển các van xả nhanh (21) thông với khí quyển. Van xa nhanh (21) không cho khí nén từ bình chứa (16) vào ép lò xo tích năng và mở đường khí nén từ phần dưới piston của bầu phanh ra ngoài khí quyển qua van tăng tốc (21). Lực nén lò xo truyền đến cần của bầu phanh để phanh nhanh chóng. Hiệu quả phanh phụ thuộc vào góc xoay của cần điều khiển của van phanh dừng. 4.2.2.3. Hệ thống ABS. Giai đoạn tăng áp: Khi đạp phanh, khí nén từ tổng phanh vào đường 4 thắng lực lò xo đẩy piston tỷ lệ1 mở thông đường hơi cấp khí nén cho bầu phanh tiến hành phanh. Cuộn Solenoid2 mở cho khí nén đến tác dụng lên lò xo của piston tỷ lệ 2 ngăn không cho khí nén thoát ra ngoài . Bánh xe bị phanh do capá khí nén vào bầu phanh. Bánh xe được phanh, do sự tăng momen phanh nên tốc đọ quay bánh xe giảm dần. Hình 4-10 Mô tả giai đoạn tăng áp 1-Bình chứa, 2-Tổng phanh, 3-Solenoid1, 4- Đường hơi vào van ABS, 5-Solenoid2, 6- Piston tỷ lệ 2, 7- Cảm biến, 8- Bầu phanh, 9- Đường hơi ra, 10- Piston tỷ lệ 1. Giai đoạn giữ áp: Trong quá trình phanh, nếu bàn đạp duy trì ở mức thích hợp với khả năng bám mặt đường bánh xe không bị trượt lớn hơn giới hạn trượt cho phép. Tín hiệu từ ECU điều khiển mở hai cuộn Solenoid khí nén đến phía trên của piston tỷ lệ 1 và phía dưới của piston tỷ lệ 2 đậy kín các đường vào và ra. Khí nén không được cấp cho bầu phanh nhưng cũng không được thoát ra ngoài khí quyển thực hiện quá trình giữ phanh. Hình 4-11 Mô tả giai đoạn giữ áp 1-Bình chứa, 2-Tổng phanh, 3-Solenoid1, 4- Đường hơi vào van ABS, 5-Solenoid2, 6- Piston tỷ lệ 2, 7- Cảm biến, 8- Bầu phanh, 9- Đường hơi ra, 10- Piston tỷ lệ 1. Giai đoạn giảm áp: Với quán tính chuyển động của bánh xe, bánh xe xuất hiện trượt lết tới giới hạn tính toán sẵn trong bộ điều khiển, cảm biến sẽ truyền tín hiệu về ABS-ECU, bộ xử lý này đưa tín hiệu đến Solenoid1 mở thông đường cấp tới tác dụng lên phía trên piston tỷ lệ 1 đóng lại cắt không cho khí nén thông với đường ra. Khí nén ở đường ra thắng lực ép lò xo của piston tỷ lệ 2 để thoát ra ngoài vì lúc này Solenoid2 đóng. Bầu phanh không được cấp khí nén thực hiện nhả phanh. Quá trình tăng áp, giữ áp, giảm áp xảy ra liên tục và thay đổi tuỳ thuộc vào sự đóng mở của các Solenoid được điều khiển bởi ABS- ECU. Hình 4-12 Mô tả giai đoạn giảm áp. 1-Bình chứa, 2-Tổng phanh, 3-Solenoid1, 4- Đường hơi vào van ABS, 5-Solenoid2, 6- Piston tỷ lệ 2, 7- Cảm biến, 8- Bầu phanh, 9- Đường hơi ra, 10- Piston tỷ lệ 1. 4.3. Kết cấu các cụm chi tiết chính. 4.3.1. Cơ cấu phanh. Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát. Trong quá trình phanh động năng của ô tô biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài. Cơ cấu phanh trên xe KB120SE là loại ép bằng cơ khí được lắp trên tất cả 4 bánh của ô tô, cụm chính của cơ cấu phanh được lắp trên giá đỡ nối cứng với bích của cầu. Cơ cấu phanh loại một bậc tự do với cơ cấu ép bằng cam. Các má phanh có hình dạng cong tương ứng với đặt tính mài mòn của chúng và được lắp lên hai guốc phanh, các guốc phanh này tựa tự do lên các cam lệch tâm của chốt lệch tâm . Trống phanh được bắt chặt lên may ơ bằng các bu lông. 4.3.1.1. Cơ cấu phanh trước. Cơ cấu phanh trước bố trí đối xứng qua trục, Cới điểm tựa duới của guốc phanh không điều chỉnh. Để tăng độ cứng vững cho điểm tựa dưới, giá đỡ được gia cường thành hai gối đỡ, trên hai gối đỡ này các trục quay của guốc phanh có thể xoay trơn và chịu tải. Hai guốc phanh luôn được ép chặt vào tâm nhờ lò xo hồi vị (19). Cam quay chế tạo liền với trục đựoc dẫn động nhờ đòn quay. Giá đỡ trục cam bố trí trên mâm phanh được bôi trơn bằng mỡ định kỳ. Đầu ngoài của trục cam có bố trí then hoa bắt với đòn quay thông qua cơ cấu trục vít – bánh vít . Hình 4-13 Cơ cấu phanh trước 1- Cam phanh, 2- Guốc phanh, 3- Má phanh, 4- Tấm chặn, 5- Chốt lệch tâm, 6- Đinh tán, 7- Cánh tay đòn của trục cam, 8- Trục vít, 9- Bnánh vít, 10- Chốt khoá, 11- Bạc lót, 12- Giá đỡ trục cam, 13- Giá che chắn, 14- Bu lông bắt chặt mâm phanh, 15- Bu lông, 16- Giá bắt guốc phanh, 17- Xương guốc phanh, 18- Lò xo hồi vị, 19- Cam ép, 20- Vòng chặn mỡ. Nguyên lý làm việc : - Khi không phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị (19) kéo má phanh (3) vào trong và không tiếp xúc tang trống, bánh xe được lăn trơn. - Khi phanh, khí nén vào bầu phanh, đẩy trục bầu phanh dịch chuyển, qua chốt trụ đẩy đòn quay làm trục cam xoay đi. Cam quay đẩy guốc phanh mở rộng bán kính tạo nên sự ép sát má phanh vào tang trống thực hiện phanh. Trên mâm phanh có hai cửa sổ nhỏ để kiểm tra khe hở má phanh và tang trống. Việc điều chỉnh được tiến hành thông qua việc xoay cam xung quanh tâm trục và tạo nên vị trí ban đầu tương ứng với khe hở yêu cầu của má phanh và tang trống. 4.3.1.2. Cơ cấu phanh sau. Cơ cấu phanh sau có kết cấu tương tự như cơ cấu phanh trước, chỉ khác cơ cấu phanh trước ở chỗ : Sử dụng bầu phanh tích năng để kết hợp với nhiệm vụ phanh tay. Bầu phanh được bố trí là dạng bầu phanh tích năng. Ở trạng thái đứng yên, ta kéo cần phanh tay xả khí trong bầu tích năng ra, lò xo tích năng đẩy quay trục cam, thực hiện việc phanh các bánh xe cầu sau, giữ xe đứng yên trên dốc. Hình 4-14 Cơ cấu phanh sau. 1- Cam phanh, 2- Guốc phanh, 3- Má phanh, 4- Tấm chặn, 5- Chốt lệch tâm, 6- Đinh tán, 7- Cánh tay đòn của trục cam, 8- Trục vít, 9- Bnánh vít, 10- Chốt khoá, 11- Bạc lót, 12- Giá đỡ trục cam, 13- Giá che chắn, 14- Bu lông bắt chặt mâm phanh, 15- Bu lông, 16- Giá bắt guốc phanh, 17- Xương guốc phanh, 18- Lò xo hồi vị, 19- Cam ép, 20- Vòng chặn mỡ. 4.3.1.3. Cơ cấu điều chỉnh khe hở phanh. Dùng để điều chỉnh khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh, khe hở này tăng lên trong quá trình sử dụng do các má phanh bị mòn. Cấu tạo của cơ cấu điều chỉnh khe hở trên được trình bày trên hình 4-15. Hình 4-15. Cơ cấu điều chỉnh khe hở trên. 1- Vít định vị; 2- Vít điều chỉnh; 3- Trục vít; 4- Bánh vít; 5- Then hoa. Nguyên lý làm việc: Trong quá trình sử dụng phanh khe hở giữa trống phanh và má phanh tăng lên làm tăng hành trình phanh, làm giảm thời gian tác dụng và khi vượt quá hành trình cho phép thì hiệu quả phanh giảm đáng kể, vì vậy cần có thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở trên để khắc phục. Cơ cấu điều chỉnh khe hở trên được gắn vào trục của cam phanh bằng then hoa 5. Để điều chỉnh ta nới vít 1 ra sau đó dùng cờ lê vòng để vặn vít 2, trục vít 3 quay theo, bánh vít 4 được bắt chặt với trục cam nhờ then hoa nên khi xoay bánh vít tức là xoay trục tâm cam phanh làm thay đổi hành trình phanh tuỳ theo tình trạng của phanh và thói quen của người lái. 4.3.2. Bầu phanh. 4.3.2.1. Bầu phanh trước. Cấu tạo của bầu phanh trước được trình bày qua hình 4-16. Hình 4-16 Bầu phanh trước. 1-Đầu nối đường khí nén; 2- Nắp bầu phanh; 3- Màng bầu phanh; 4 - Đĩa đỡ màng; 5- Lò xo hồi vị; 6- Đai; 7- Thanh trượt; 8- Thân bầu phanh; 9- Bulông để bắt bầu phanh vào giá; 10- Vỏ bảo vệ, 11- Đầu nối cần đẩy. Khi đạp phanh, khí nén vào đầu nối đường khí nén (1) ép màng bầu phanh (3) về phía trước đẩy đĩa đỡ màng (4), thanh trượt (7), đầu nối cần đẩy (11) về phía trước tác dụng lên cánh tay đòn trên trục cam phanh để thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, khí nén theo đầu nối đường khí nén (1) thoát ra ngoài bầu phanh, lò xo hồi vị (5) đẩy đĩa đỡ màng (4), thanh trượt (7), đầu nối cần đẩy (11) về vị trí ban đầu. 4.3.2.2. Bầu phanh sau. Trên xe buýt KB120SE sử dụng bầu phanh sau với lò xo tích năng. Đây là loại bầu phanh dùng chung cho cả hệ thống phanh làm việc và phanh dừng. Bầu phanh gồm có hai phần: - Phần dưới là bầu phanh thông thường, điều khiển bằng khí nén từ hệ thống phanh chính. - Phần trên bầu phanh được gọi là buồng lò xo tích năng, điều khiển bằng khí nén qua van phanh dừng. Màng của bầu phanh được chế tạo từ cao su định hình, với một - hai lớp sợi cốt, chiều dày màng từ (3 ÷ 6)mm. Thân và nắp bầu phanh được dập từ thép cácbon thấp. Các lò xo được chế tạo từ thép hợp kim có thành phần cácbon cao. Hình 4-17 Kết cấu của bầu phanh sau và bầu tích năng 1-Thân, 2- Thanh đẩy, 3- Vòng làm kín, 4- Ống, 5- Piston, 6- Cần đẩy, 7- Xi lanh, 8- Lò xo tích năng, 9- Đai ốc, 10- Ống nhánh, 11- Ống dẫn, 12- Vòng tựa, 13- Mặt bích, 14- Đĩa, 15- Màng ngăn, 16- Ống nhánh,17- Lò xo hồi vị, 18- Bu lông, 19- Thanh trượt. Ở trạng thái nhả phanh, màng bầu phanh (15) chiếm vị trí trên cùng, piston (5) của bầu phanh tích năng dưới tác dụng của không khí nén đi vào khoang A từ van điều khiển phanh dừng bị đẩy qua phải, ép lò xo phanh dừng (8) lại. Khi phanh bằng phanh làm việc, khí nén từ tổng van phân phối, đi vào khoang phía trên màng (15), ép thanh đẩy (19) dịch chuyển xuống dưới, tác dụng lên cơ cấu phanh. Khi phanh bằng phanh dự trữ hay phanh dừng, khí nén từ khoang A sẽ thoát ra ngoài qua đường thông ở tổng van điều khiển. Dưới tác dụng của lò xo phanh dừng (8), piston (5) lúc này tác dụng lên cần đẩy (6) và ép đĩa đỡ màng (14) đi xuống để thực hiện quá trình phanh. Cụm lò xo tích năng là một bộ phận tác dụng ngược. Vì thế, nó sẽ tự động làm việc và phanh ôtô lại, khi áp suất trong dẫn động giảm xuống hoặc khi có sự rò rỉ khí nén. Để có thể nhả phanh cưỡng bức khi cần thiết, bầu phanh có trang bị cơ cấu mở cơ khí gồm: đai ốc 9 và vòng tỳ 13. 4.3.3. Dần động phanh. 4.3.3.1. Tổng van phân phối. - Kết cấu của tổng van: hình 4-18 - Nguyên lý làm việc: Khi phanh: Dưới tác dụng của lực đạp phanh cây ti tỳ lên piston dịch chuyển xuống phía dưới do khe hở phía trên ngắn hơn nên mặt bích của piston trên tỳ vào tấm cao su mở thông đường hơi trực bánh sau 11 với đường hơi điều khiển sau 21 đưa khí nén đến các bầu phanh sau. Tiếp theo piston phía dưới cũng tỳ lên tấm cao su mở đường hơi trực bánh trước 12 thông với đường điều khiển trước 22 đưa hơi đến các bầu phanh trước thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của hai lò xo hồi vị đẩy hai tấm cao su lên phía trên tỳ sát vào mặt bích của thân piston ngắt đường thông giữa các đường hơi trực và hơi điều khiển. Khí nén trong các đưòng điều khiển theo khe hở vào lỗ giữa của piston thoát ra ngoài. Hình 4-18 Kết cấu tổng van phân phối 1-Piston điều khiển ngăn trên bánh sau, 2- Seal làm kín, 3- Thân piston, 4- Seal làm kín, 5- Lò xo hồi vị, 6- Đường hơi trực bánh trước, 7- Piston điều khiển ngăn trên bánh trước. 4.3.3.2. Van phanh dừng. Công dụng: Van phanh dừng là công tắc đóng mở khí nén cho bầu phanh tích năng. Cấu tạo: Hình 4-19 Hình 4-19 Van phanh dừng. 1- Tay cầm, 2- Piston, 3- Lỗ cấp khí nén, 4- Van, 5- Lỗ khí nén đến bầu phanh tích năng. Nguyên lý làm việc: Van phanh dừng có hai vị trí làm việc cơ bản. - Trạng thái nhả phanh dừng: Núm tay cầm được ấn vào, mở đường khí nén từ lỗ 3 đến lỗ 4 cấp khí nén đến các bầu tích năng thực hiện nhả phanh cầu sau. - Trạng thái phanh: Núm tay cầm 1 đươc kéo ra, ngắt khí nén đến các bầu tích năng đồng thời mở khí nén sau van 4 thoát ra ngoài khí quyển. 4.3.3.3. Van xả nhanh. Trên hình 4-20 là kết cấu van cấp và xả nhanh khí. Van này còn có tác dụng để cấp nhanh không khí vào các bầu phanh khi phanh và xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh. ` Hình 4-20 Van cấp xả nhanh khí 1- Thân van; 2- Vòng làm kín; 3- Lò xo hồi vị; 4- Đĩa lò xo; 5- Vòng đệm; 6- Van; 7- Nắp van. Khi đạp phanh khí nén từ bình chứa đi đến van qua đường A ép lò xo (3) xuống, mở van (6), đóng đường thông giữa khí quyển với các bầu phanh và cấp nhanh khí nén đến các bầu phanh qua các đường B và C thực hiện quá trình phanh bánh xe lại. Khi nhả phanh áp suất ở đầu vào giảm đi, lò xo (3) hồi vị van (6) về vị trí ban đầu mở đường thông giữa các bầu phanh với khí quyển, thực hiện quá trình xả nhanh khí ra ngoài. 4.3.3.4. Van đổi chiều hai ngã. Công dụng: dùng để nhận hai tín hiệu khí nén độc lập. Khi một trong hai tín hiệu khí nén bị mất thì hệ thống vẫn được cung cấp tín hiệu điều khiển. Cấu tạo của van thể hiện trên hình 4-21. Nguyên lý hoạt động: - Khi cả hai đường 1 và 5 không có khí nén thì lỗ 4 không được cấp khí nén. - Khi một trong hai lỗ 1 và 5 có khí nén, chênh lậch áp suất khí nén làm con trượt bịt kín lỗ còn lại , tránh bị giảm áp cho dòng khí có áp suất, lỗ 4 vẫn có áp suất điều khiển từ một trong hai dòng cung cấp. - Khi hai lỗ 1 và 5 đều có áp suất thì van con trượt 3 cân bằng nhưng do quán tính nên sẽ không đóng hoàn toàn lỗ 4. Hình 4-21 Van đổi chiều hai ngã. 1- Đường khí nén vào, 2- Xy lanh có lỗ, 3- Van trượt, 4- Lỗ cấp khí nén cho bầu phanh tích năng, 5- Đường khí nén vào. 5. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh khí nén trên ôtô bus THACO KINGLONG KB120SE. 5.1. Xác định momen phanh yêu cầu. 5.1.1. Số liệu đã biết. -Trọng lượng không tải : G = 12800 [kg] + Trọng lượng phân bố lên cầu trước: Ga1 = 4060 [kg] + Trọng lượng phân bố lên cầu sau: Ga2 = 8740 [kg] - Trọng lượng toàn bộ: Ga = 15700 [kg] + Trọng lượng phân bố lên cầu trước: Ga1 = 5700 [kg] + Trọng lượng phân bố lên cầu sau: Ga2 = 10000 [kg] - Tọa độ trọng tâm theo chiều cao: Chọn gần đúng hg = (0,7 ¸0,8).B (mm); với B là chiều rộng cơ sở của xe, B = 2020 (mm). Ta chọn: hg1 = 0,80.B = 0,80.2020 = 1616 (mm) (khi đầy tải) -Lốp xe có ký hiệu 12R22.5 – Michelin, Tra Catolog lốp Michelin [6] ta được : + Bán kính bánh xe lúc đầy tải rbx=0,503[m] + Bán kính bánh xe lúc không tải rbxo= 0,541[m] 5.1.2. Xác định tọa độ trọng tâm a, b. 5.1.2.1.Trường hợp ô tô đầy tải. Tọa độ trọng tâm của xe a, b, hg1 Hình 5-1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô (trường hợp ô tô đầy tải). Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của xe. Ga1, Ga2 : Trọng lượng phân bố lên cầu trước và cầu sau của xe. Gọi thứ tự các cầu tính từ phía đầu xe trở lùi là cầu 1, cầu 2 Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc: a, b Theo sơ đồ trên (hình 5-1) ta qui ước chiều dương ngược chiều kim đồng hồ. Lấy mômen tại O1 ta có : Ga.a -  = 0 Þ a = Mà Z2 = Ga2 Þ a = (5.1) a =3821,66 [mm] Theo sơ đồ hình 5-1. ta có : a + b = L (5.2) Þ b = L – a = 6000 - 382,17 = 2178,34 [mm] Vậy ta đã tính được tọa độ trọng tâm với trường hợp xe đầy tải là: + a = 3,822 [m] + b = 2,178 [m] + hg1 = 1,616 [m] 5.1.2.2. Trường hợp ô tô không tải. + ao = [m] + bo = L - ao = 6 - 4,096 = 2,372 [m] + hgo = Trong đó : Gn  Trọng lượng người và hàng hoá, Gn = 2900 [kg] hn Chiều cao của trọng tâm người và hàng hoá hn = Với : Gn1 : Trọng lượng người và hàng hoá ở ghế tầng 1, Gn1 = 1518[kg] Gn2 : Trọng lượng người và hàng hoá ở ghế tầng 2, Gn2 = 1380[kg] hn1 : Chiều cao của trọng tâm người và hàng hoá ở ghế tầng1 hn1 = 1,432[m] hn2 : Chiều cao trọng tâm của người và hàng hoá ở ghế tầng 2 hn2 = 2,697[m] => [m] Vậy [m] 5.1.3. Xác định momen phanh theo yêu cầu. 5.1.3.1.Trường hợp ô tô đầy tải. Khi phanh, bỏ qua lực cản gió Pω và lực cản lăn Pf1, Pf2 vì khi phanh vận tốc giảm dần rất nhanh, nếu như phanh đến vận tốc V = 0 thì lực Pf1+ Pf2 rất nhỏ so với PP1+PP2. Hình 5-2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh (trường hợp ô tô đầy tải). Từ hình 5-2. Ta viết phương trình cân bằng mômen: Đối với cầu trước: SM/O1 = 0 Ga.a -Z2.L- Pj. hg1 = 0 (5.3) Đối với cầu sau : SM/O2 = 0 Z1.L – Ga.b - Pj. hg1 = 0 (5.4) Với (5.5) Từ (5.3), (5.4) và (5.5) ta suy ra: (5.6) (5.7) Để sử dụng hết trọng lượng bám của ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe trước và sau. Lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe tức là phanh có hiệu quả nhất khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng. Từ đó ta có lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe ở cầu trước và sau là: - Lực phanh sinh ra ở cầu trước: Pp1 = j.Z1 [N] (5.8) - Lực phanh sinh ra ở cầu sau: Pp2 = j.Z2 [N] (5.9) Từ (5.6) và (5.8) ta có lực phanh sinh ra ở một bánh của cầu trước là: [N] (5.10) Với : Ga = 15700 [kg] = 154017 [N] L = 6000 [mm] = 6 [m] b = 2,178 [m] hg1 = 1616 [mm] = 1,616 [m] Thay các giá trị trên vào công thức ta có: [N] Þ Pp1 = 27954,1 + 20740,92 [N] Từ (5.7) và (5.9) ta có lực phanh cần sinh ra ở một bánh của cầu sau là: [N] (5.11) Với : a = 3,822 [m] Þ [N] = 49054,4 - 20740,9.2 [N] Vậy mômen cần sinh ra ở các cơ cấu phanh. + Mô men phanh cần sinh ra ở 1 cơ cấu phanh trước: Mp1 = Pp1.rbx (5.12) Trong đó : rbx : bán kính làm việc của bánh xe Þ Mp1 = (27954,1 + 20740,92). 0,503 = 14060,9. +10432,7.2 [Nm] (5.13) + Mô men cần sinh ra ở cơ 1 cấu phanh sau: Mp2 = Pp2.rbx = (49054,4 - 20740,9.2). 0,503 = 24674,4. -10432,7.2 [Nm] (5.14) Với các giá trị hệ số bám khác nhau, ta có bảng 5-1 sau: Bảng 5-1: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mp1 1510,4 3229,5 5157,2 7293,6 9638,6 12192,3 14954,7 17925,6 Mp2 2363,1 4517,6 6463,4 8200,5 9729,0 11048,9 12160,1 13062,6 Qua bảng trên ta thấy: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường tỷ lệ thuận với momen phanh sinh ra ở các cầu. Khi φ < 0,5 momen phanh cầu sau lớn hơn momen phanh sinh ra ở cầu trước. Khi φ > 0,5 momen phanh cầu trước lớn hơn momen phanh sinh ra ở cầu sau. Momen phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực phanh trên các cầu. Do vậy khi không có bộ điều chỉnh lực phanh các bánh xe sau sẽ bị hãm cứng và trượt trước làm giảm hiệu quả phanh, làm mất tính ổn định và điều khiển của xe. Để đạt hiệu quả phanh cao khi phanh với cường độ lớn với hệ số bám cao hơn thì phải lắp bộ điều hoà cho xe. Nhưng xe được trang bị hệ thống phanh ABS nên việc điều chỉnh lực phanh là không cần vì người ta thiết kế hệ thống phanh có lực phanh bao giờ cũng vượt hơn lực phanh yêu cầu, áp suất các dòng dẫn động luôn đồng thời và bằng nhau, khi bất cứ một bánh xe nào bị hãm cứng thì lập tức áp suất phanh tại bánh xe đó được giảm ngay để bánh xe đó không bị trượt. Hình 5-3 Đồ thị quan hệ momen phanh của xe THACO KINGLONG KB120SE. Khi thiết kế, để đảm bảo cho cơ cấu phanh có khả năng sinh ra một momen cực đại luôn luôn lớn hơn hoặc tối thiểu bằng momen xác định theo điều kiện bám, người ta có xu hướng lấy giá trị tối đa hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Đối với đường bộ ở Việt Nam ta chọn φ=0,6 [3] Vậy momen phanh yêu cầu sinh ra ở cầu trước và cầu sau là: Mp1 = 13452,7 [N.m] Mp2 = 12191,1 [N.m] 5.1.3.2.Trường hợp không tải Với: Ga=12800 [kg] = 125568 [N] a = 3,628 [m] b = 2,372 [m] Tương tự ta có mô men phanh cần sinh ra ở một cơ cấu phanh trước, sau : Mp1 = 13427,1. + 8616,1.2 [Nm] Mp2 = 20538,2. - 8616,1.2 [Nm] Bảng 5-2: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mp1 1199,6 2586,9 4161,9 5924,6 7875,0 10013,1 12338,9 14852,3 Mp2 2284,9 4382,1 6291,6 8013,5 9547,6 10894,0 12052,7 13023,7 5.2. Xác định momen phanh mà cơ cấu phanh sinh ra. 5.2.1.Các số liệu cơ bản. + Cơ cấu phanh trước: dt - Đường kính bề mặt ma sát của trống phanh; dt= 400 (mm) b - Bề rộng má phanh; b = 140 (mm) b- Góc ôm má phanh; b = 1200 a0, a1 - Góc đặt tấm ma sát; a0 = 220; a1 = 1450 dk: Đường kính vòng tròn cơ sở của cam; dk = 35 (mm) lk: Chiều dài đòn dẫn động cam trước; lk = 140 (mm) Các kích thước : h’ = 158(mm); h” = 164 (mm), h = h’ + h” = 155+160 = 315 (mm) D1 = 160 (mm):Đường kính của màng bầu phanh trước + Cơ cấu phanh sau: dt : Đường kính trống phanh; dt= 410 (mm) b : Bề rộng má phanh; b = 160 (mm) b : Góc ôm má phanh; b = 1170 a0, a1 : Góc đặt tấm ma sát; a0 = 220; a1 = 1450 dk : Đường kính vòng tròn cơ sở của cam;dk = 35 (mm) lk: Chiều dài đòn dẫn động cam phanh sau; lk = 122 (mm) D2 = 160 (mm) đường kính của màng bầu phanh sau; Các kích thước : h’= 158 (mm); h” = 164 (mm) h = h’ + h” = 158+164 = 322 (mm) 5.2.2. Xác định momen phanh do cầu trước sinh ra. Hiện nay để xác định mô men phanh Mp ta có ba phương pháp là: Đồ thị, giải tích và đồ - giải. Phương pháp giải tích phổ biến và ưu việt hơn cả vì nó đơn giản, có độ chính xác cao và thuận tiện khi cần phân tích ảnh hưởng của các thông số. Bởi vậy ở đây ở đây chúng ta sử dụng phương pháp này, và ta có sơ đồ tính như sau: Xét cân bằng guốc phanh với các giả thuyết sau: - Áp suất phân bố đều theo chiều rộng má phanh. - Quy luật phân bố áp suất theo chiều dài má phanh không phụ thuộc vào giá trị lực ép tác dụng lên guốc và có dạng tổng quát: q = qmax.y(a) Trong đó: qmax - Áp suất lớn nhất trên má phanh. y(a) - Hàm phân bố áp suất. - Hệ số ma sát m giữa trống và má phanh không phụ thuộc vào chế độ phanh. Đối với cơ cấu phanh đang khảo sát và tính toán, guốc phanh chỉ có một bậc tự do nên xét trường hợp áp suất trên má phanh phân bố theo quy luật đường sin: Hình 5-4 Sơ đồ tính. q = qmax.sina. (5.15) Khi phân bố theo đường sin, các phần tử lực pháp tuyến dN và lực ma sát dFT từ phía trống phanh tác dụng lên phần tử vô cùng bé da (hình 5-4) của má phanh là: dN = qmax.b.rt.sina.da dFT= m.qmax.b.rt.sina.da Và lực ma sát tạo ra một mô men phanh: dMp =dFT.r = m. q.b.rt2.da, hay dMp =m. qmax.b.rt2.sina.da. (5.16) Tích phân biểu thức (5.16) từ a0 đến a1 ta được mô men phanh tổng do các guốc phanh tương ứng tạo ra (guốc tự siết có chỉ số1, guốc không tự siết có chỉ số2): (5.17) Để xác định qmax, ta viết phương trình cân bằng mô men đối với điểm quay (C) của guốc : (5.18) Thế các biểu thức của dFT và dN vào (6.20) và l= (rt - scosa), thì sau khi biến đổi chúng ta có: qmax=[P.h/(rt..b)]/{s} (5.19) Thế biểu thức (5.19) vào phương trình (5.17) rồi chia tử và mẫu cho r chúng ta nhận được phương trình xác định mô men của mỗi guốc theo lực ép: Mp1,2 = P.h.m/(AmB) (5.20) Ở đây: A= (5.21) B= (5.22) Dấu (-) ở mẫu số của biểu thức (5.20) tương ứng với guốc tự siết, còn dấu (+) tương ứng với guốc không tự siết. Như vậy mô men tổng của cả 2 guốc phanh sẽ là: MPå = MP1 + MP2 = (5.23) Vì cơ cấu phanh yêu cầu có độ cứng vững cao, là loại phanh guốc một bậc tự do nên:y(a) = sina và áp suất qmax tác dụng ở điểm có a =900 (hình 5-5). Hình 5-5 Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo qui luật hình sin. Với: a0 = 220 a1 = 1450 rt = 400/2 = 200 (mm) s = 164 (mm) Thay các giá trị trên vào (5.21) và (5.22) Þ A = Þ B = Ở đây, cơ cấu ép bằng cam nên ta có: Mp1 = Mp2; A1 = A2 = A và B1 = B2 = B, tức là: P1.h1/(A-m.B) = P2.h2/(A+m.B) (5.24) Từ điều kiện cân bằng cam ép (hình 6.5), ta có: Pd.lk = (P1+P2).dk/2 (5.25) Hình 5-6 Sơ đồ tính toán cơ cấu ép. Từ (5.24), nếu xem h1 » h2 thì: P2 = P1. Thay biểu thức trên vào (6.25), ta tìm được: Lực do guốc tự siết sinh ra: P1 = [N] (5.26) Lực do guốc tự tách sinh ra: P2 = [N] (5.27) Lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh trước được xác định theo công thức: [N] (5.28) Ở đây: p: áp suất trong bầu phanh: p = 0,65 (MN/m2) = 0,65.106 (N/m2) S1 = [mm2]: Diện tích làm việc của màng bầu phanh trước D1 = 160 (mm): Đường kính của màng bầu phanh trước Thay các giá trị trên vào (5.28) ta có: = 13062,24 [N] Thay Pd1 vào (5.26) và (5.27) ta có: + Lực ép tác dụng lên guốc tự siết: P1 = với: lk - Chiều dài đòn dẫn động cam trước; lk = 140 (mm) dk - Đường kính vòng tròn cơ sở của cam quay; dk = 35 (mm) m - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh m = 0,32 ÷ 0,38, chọn m = 0,35 A, B: Hệ số kết cấu Þ P1 = (N) + Lực ép tác dụng lên guốc tự tách: P2 = P2 = (N) Với cơ cấu ép bằng cam ta có mô men do 2 guốc sinh ra bằng nhau; A1= A2 = A và B1=B2 = B, ta có mô men mà cơ cấu phanh sinh ra: MPå = (5.29) + Mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu trước sinh ra là: Mp1t = MPå = (với h1 = h2 = h = 322 (mm)) MP1t = [N.m] →Tổng momen phanh do tất cả các cơ cấu phanh cầu trước sinh ra : ∑MP1t = 2.MP1t = 2.16920,86=33841,72 [N.m] > 13452,7 [N.m]. Lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra thoả mãn yêu cầu. 5.2.3. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sau sinh ra. - Theo (5.28 ) lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh sau được xác định như sau: = p. Þ [N] - Theo (5.26) lực ép tác dụng lên guốc tự siết: P1 = [N] - Theo (5.27) lực ép tác dụng lên guốc guốc tự tách: P2 = P2 = [N] - Theo (5.29) ta có mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu sau sinh ra: Mp2s = MPå MP2s = = 12272,5 [N.m] →Tổng momen phanh do tất cả các cơ cấu phanh cầu sau sinh ra : ∑MP2s = 2.MP2s = 2.12272,5 = 24545 [N.m] > 12191,1 [N.m].Lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra thoả mãn yêu cầu. 5.3. Xác định áp suất phanh. + Xác định áp suất của cơ cấu phanh trước: Từ công thức (5.29), ta có: MPå = Mà: P1 = P2 = Trong đó: MPå  = p1. Đặt: k1 = MP1å  = P1.k1 [N.m] (5.30) k1 = + + K1 = 0,018998 Vậy ta có áp suất phanh của cầu trước p1[N/m2], là: p1 = [N/m2] + Xác định áp suất của cơ cấu phanh sau: Tương tự ta thay các giá trị ứng với cơ cấu phanh sau vào công thức (6.30) thì ta nhận được áp suất của cơ cấu phanh sau là: MPå= p2.k2 [N.m] p2 = [N/m2] Với k2 = + + k2 = 0,019270 Ứng với các giá trị hệ số bám khác nhau, mô men phanh khác nhau ta có bảng sau: Bảng 5-3. Giá tri áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp xe đầy tải: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mp1 1510,4 3229,5 5157,2 7293,6 9638,6 12192,3 14954,7 17925,6 K1 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 Pp1=Mp1/k1[N/m2] 79504,00 169990,95 271460,84 383913,68 507349,46 641768,19 787169,86 943554,48 Bảng 5-4. Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe đầy tải: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mp2 2363,1 4517,6 6463,4 8200,5 9729,0 11048,9 12160,1 13062,6 K2 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 Pp2=Mp2/k2[N/m2] 122631,71 234435,50 335411,36 425559,31 504879,35 573371,46 631035,65 677871,93 Bảng 5-5. Giá trị áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp xe không tải φ 0,1 ``0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mp1 1428,9 3030,1 4803,6 6749,4 8867,6 11158,1 13620,9 16256,0 K2 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 0,018998 pp1=Mp1/k1[N/m2] 75211,65 159493,84 252846,56 355269,82 466763,61 587327,93 716962,79 855668,18 Bảng 5-6. Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe không tải: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Mp2 1967,7 3763,0 5386,0 6836,7 8115,1 9221,1 10154,9 10916,3 K2 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 0,01927 pp2=Mp2/k1[N/m2] 102109,96 195277,43 279502,39 354784,85 421124,81 478522,26 526977,22 566489,67 Hình 5-7. Đồ thị biểu diễn quan hệ áp suất phanh dòng trước và sau. + Đường 1: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và hệ số bám đối với trường hợp xe không tải. + Đường 2: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và hệ số bám đối với trường hợp xe đầy tải. + Đường 3: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và trước đối với trường hợp xe không tải. + Đường 4: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và trước đối với trường hợp xe đầy tải. + Đường 5: biểu diễn quan hệ thực tế áp suất dẫn động phanh trên các trục. 5.4. Xây dựng quy luật thay đổi của các thông số khi phanh có ABS. 5.4.1. Xác định quan hệ giữa mômen phanh, mô men bám ,gia tốc góc với hệ số trượt. Sơ đồ tính: Hình 5-8 Các lực và momen tác dụng lên bánh xe khi phanh Từ hình vẽ ta có phương trình cân bằng mômen tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh (bỏ qua mômen cản và để đơn giản coi Zbx=const) (5.31) Mp: Mô men phanh tạo ra bởi cơ cấu phanh. : Mô men bam của bánh xe với đường do lực phanh tạo ra Jb : Mô men quán tính của bánh xe. :tốc độ góc của bánh xe. Tính mômen bám (5.32) Zbx :phản lực pháp tuyến của bánh xe với mặt đường . :hệ số bám của bánh xe và mặt đường. Rbx: bán kính làm việc của bánh xe. Ta đã tính được ở trên: Mômen bám sinh ra ở một bánh xe của cầu trướclà: Mφ1 = 15514,5. +11511,2.2 [Nm] Mômen bám sinh ra ở một bánh xe của cầu sau là: Mφ2 = 27225,5. -11511,2.2 [Nm] Tính Mj=Jb.() (5.33) Ta có: (5.34) Va: tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô. :tốc độ góc của bánh xe. rbx:bán kinh của bánh xe. Jb= mbx.rbx Mj1= Mj2= Với mbx = 83,5 [kg ], rbx = 0,503 [m ] => Mj1 = 412,02.φ.(1-λ) Mj2 = 824,04.φ.(1-λ) Ta có Mp1 = 15514,5. +11511,2.2 + 412,02. Mp2 = 27225,5. -11511,2.2 + 824,04.φ.(1-λ) Theo tài liệu [4] ta có quan hệ giữa hệ số bám φ và độ trượt λ theo đồ thị: Hình 5-9 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe. Để lập được mối quan hệ giữa mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ, dựa vào đồ thị giả sử các giá trị của hệ số bám dọc φx theo độ trượt tương đối λ như trong bảng 5.1. Bảng 5-7 Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt λ. λ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% φx 0 0,65 0,72 0,713 0,68 0,64 0,61 0,59 0,58 0,57 0,56 Ứng với các giá trị của φx ta xác định được mô men bám Mφ trên các cầu như trong bảng 5.2, và đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ khi phanh như hình 5-3. Bảng 5-8 Quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ. λ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% φ 0 0,65 0,72 0,713 0,68 0,64 0,61 0,59 0,58 0,57 0,56 Mp1 0,0 13788,4 15769,5 15534,7 14553,6 13404,1 12559,7 12000,5 11712,7 11427,8 11145,8 Mp2 0,0 20928,2 23648,5 23307,8 21938,9 20328,5 11370,4 11072,1 10897,2 10721,8 10546,0 5.4.2. Đối với cầu trước. 5.4.2.1.Giai đoạn tăng áp suất. Bảng 5-9 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất: λ 0 0,1 0,15 0,2 0,25 Mp1 0 13788,43 15199,80 15769,48 15725,27 Khi đạp phanh áp suất tăng lên đến giá trị p1thì ECU điều khiển giảm áp suất, do có độ chậm tác dụng của hệ thống nên áp suất vẫn còn tăng đến giá trị p2 mới thật sự giảm xuống. Giai đoạn tăng áp suất được biễu diễn bằng đoạn O-1-2 trên đồ thị hình 5- 5.4.2.2.Giai đoạn giảm áp suất. Bảng 5-10. Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất: λ 0,25 0,30 0,25 Mp1 15725,27 15329,08 13198,30 Áp suất giảm từ giá trị p2 đến giá trị cực tiểu không đổi p4. Giai đoạn này được biểu diễn bằng đoạn 2-3-4 trên đồ thị hình 5- 5.4.2.3. Giai đoạn giữ áp suất. Bảng 5-11 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất: λ 0,25 0,15 Mp1 13198,30 13198,30 Ở giai đoạn này áp suất được giữ không đổi, được biểu diễn bằng đoạn 4-5 trên đồ thị hình 5-10 5.4.2.4. Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo. Bảng 5-12. Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo: λ 0,15 0,10 0,15 Mp1 13198,30 13547,40 15199,80 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo được biểu diễn bằng đoạn 5-6-1 trên đồ thị hình 5-10 Từ các bảng số liệu ở trên, ta biểu diễn được sự thay đổi của các thông số khi phanh có ABS như sau: Hình 5-10 Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu trước khi có ABS. 5.4.3. Đối với cầu sau. Tương tự như cầu trước ta có: 5.4.3.1. Giai đoạn tăng áp suất. Bảng 5-13 .Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất. λ 0 0,1 0,15 0,2 0,25 Mp1 0 12112,61 12650,36 12831,90 12791,96 5.4.3.2. Giai đoạn giảm áp suất. Bảng 5-14. Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất. λ 0.25 0.30 0.25 Mp2 12791,96 12289,19 10736,36 5.4.3.3. Giai đoạn giữ áp suất. Bảng 5-15. Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất. λ 0.25 0.15 Mp2 12791,96 12289,19 5.4.3.4. Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo. Bảng 5-16. Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo. λ 0.15 0.10 0.15 Mp2 10736,36 11630,54 12650,36 Hình 5-11 Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu sau khi co ABS. 5.5. Tính toán kiểm tra cơ cấu phanh. 5.5.1. Kiểm tra điều kiện tự siết. Hiện tượng tự siết là hiện tượng má phanh tự siết vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác dụng của lực dẫn động. Từ (5.20) ta có công thức Mp1,2 = Phm/(AmB) Đối với phanh guốc, hiện tượng tự siết vào trống phanh sẽ xảy ra khi mẫu số bằng không. Để tránh hiện tượng này phải đảm bảo điều kiện: (5.35) Với: A = 0,696 ; B = 0,284 là các hệ số kết cấu của cơ cấu phanh. Thay các số liệu trên vào (5.35) ta được: m < Þm < 2,45 So với giá trị của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống m = 0,32÷ 0,38. Như vậy hiện tượng tự siết không xảy ra. 5.5.2. Tính công ma sát riêng. Công ma sát riêng (lms) bằng tỷ số giữa công ma sát sinh ra khi phanh ô tô máy kéo từ tốc độ cực đại đến dừng và tổng diện tích (FS) của taut cả các má phanh. Ta có công thức tính công ma sát riêng : (5.36) Trong đó : Ga - trọng lượng toàn bộ của xe Ga = 15700 (KG) Va - Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh Với điều kiện thực tế, ta chọn Va= 50 (km/h) để tính toán Va = 50 (km/h) = 13,89 (m/s) FS - Tổng diện tích của các má phanh FS = Ft + Fs = 4.0,42. (0,14 + 0,16) = 0,504 [m2] Thay các giá trị ở trên vào (5.36): Þ [J/m2] lms = 300,499 [J/cm2] Đối với buýt hiện nay trị số công ma sát riêng của cơ cấu phanh nằm trong khoảng 600¸800 [J/cm2] [3] Þ lms < [lms] = (600 ¸ 800) [J/cm2] Þ Kết cấu của má phanh thoả mãn về công ma sát riêng 5.6. Tính toán các chỉ tiêu phanh. Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau: quãng đường phanh, gia tốc chậm dần , thời gian phanh, lực phanh. Tất cả mang tính lý thuyết còn trong thực tế phải kể đến thời gian phản ứng của người lái xe, thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh,… Vì vậy để xác định quãng đường phanh thực tế người ta xây dựng giản đồ phanh. Hình 5-12. Hình 5-12 Giản đồ phanh t1 : là thời gian phản xạ của người lái quyết định đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào trình độ người lái, t1 = (0,3 ÷ 0,8) [s], chọn t1 = 0,5 [s] t2 : là thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh, tức là từ úc người lái tác dụng vào bàn đạp cho đến khi má phanh ép sát vào trống phanh, đối với phanh khí nén t2 = 0,3[s] t3 : là thời gian tăng lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần, t3 = (0,5÷1) [s], ta chọn t3 = 0,6 [s]. t4 : là thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại. Trong thời gian gian này lực phanh hoặc gia tốc chậm dần không đổi. t5 : là thời gian nhả phanh, lực phanh giảm đến 0, đối với phanh khí nén t5 = (1,5÷2), chọn t5 = 1,7 [s] 5.6.1. 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. Ta có : (5.37) Trong đó : là hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô, 1. Lấy hệ số bám φ = 0,6. Thay các số liệu vào (5.37) ta được: jpmax = 0,6.9,81 = 5,866 [ m2 ] 5.6.2. Thời gian phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Để xác định thời gian phanh ta có : Tích phân trong giới hàn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh : Khi phanh ô tô đến lúc dừng hẳn thì v2 = 0, do đó (5.38) Trong đó : v1 là vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh. Mặt khác ta có : dv = j.dt Lấy tích phân hai vế ta được : v1 – v0 =   (5.39) v0 = 30[km/h] =8,3[m/s] Thay các số liệu vào (5.39) ta được : [m/s] Thay các số liệu vào (5.38) ta được : [s] Như vậy quá trình phanh kể từ khi người lái nhận được tind hiệu cho đến khi ô tô dừng hẳn kéo dài trong thời gian t như sau : tp = t1 + t2 + t3 + t4 = 0,5 + 0,3 + 0,6 + 0,7 = 2,1 [s] 5.6.3. Quãng đường phanh. Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô. Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà máy chế tạo thường cho biết quáng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định. 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 dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ô tô trên đường. Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ v0 đến v1. Ta có : Tích phân hai vế ta được : (5.40) Thay số vào (5.40) ta được: [m] Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ v1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá trình phanh (v2 = 0). Ta có: 2.φ.g.S2 = v12 – v22 => [m] Quãng đường phanh thực tế là: Sp = S1 + S2 Sp = 7,1 + 3,6 = 10,7[m] 5.7. Kiểm tra phần cung cấp khí nén. Thể tích các bình chứa cần phải chọn với lượng dự trữ đủ lớn để giảm tải cho mép nén, đảm bảo cho nó chỉ làm việc có tải trọng khoảng 10% đến 30% thời gian chuyển động của ô tô, thời gian còn lại mép nén chỉ làm việc không tải để tăng tuổi thọ. Điều kiện trên được cụ thể hoá thành điều kiện sau: Tổng thể tích các bình chứa cần phải chọn như thế nào để đảm bao sau 8 lần đạp phanh liên tục, áp suất khí nén không giảm xuống thấp hơn một nữa áp suất đạt được trong lần đạp phanh thứ nhất, tức là: p9 ³ 0,5.p1 (5.41) Ở đây: p1 và p9 -các áp suất tuyệt đối trong hệ thống, tương ứng với lần phanh thứ nhất và thứ chín. Áp dụng phương trình trạng thái pV= mRT= const cho hệ thống đẫn động khí nén, có thể viết: p1(Vbc + Vt) = p0Vbc p2(Vbc + Vt) = ................................ pn = (5.42) Ở đây: pn - áp suất trong hệ thống khi phanh lần thứ n p0 - áp suất tính toán Vt - tổng thể tích cần phải nạp khí nén của toàn bộ đẫn động trong một lần phanh. Vt = SVbầu + SVvan + SVống thể tích trên có thể dễ dàng xác định được bằng tính toán hay thực nghiệm khi đã có sơ đồ bố trí dẫn động. Giải phương trình (5.42) theo điều kiện (5.41) với n=1 và n=9, ta xác định được thể tích các bình chứa: Vbcct ³ 11,05Vt, khi tính toán có thể lấy tròn Vbc = 12Vt Hành trình dịch chuyển của đầu tì, đối với phanh guốc x = 3 mm. Hình 5-13 Sơ đồ biên dạng cam Giả sử khi chưa phanh chỗ tiếp xúc cam với đầu tì của guốc tại góc của cam là 300 thì để phần tử ma sát dịch chuyển được 2 mm, theo hình (5-13) góc xoay của cam từ 300 đến 450. Hành trình của dịch chuyểu của màng trong bầu phanh: Hành trình đó cũng chính là hành trình của đầu đòn, mà gốc xoay tại tâm cam. góc xoay: 450 – 300 = 150. Hình 5-14 Sơ đồ tính hành trình màng bầu phanh. Hành trình của màng bầu phanh trước là, (theo hình 5.14): x1= =. Hành trình của màng bầu phanh sau là, (theo hình 5.14) : x2= =. Thể tích khí nén cần cung cấp cho một bầu phanh trước cho một lượt phanh là: V1=m3 Thể tích khí nén cần cung cấp cho một bầu phanh sau cho một lượt phanh là: V2=m3 Thể tích của 4 bầu phanh là: Vbầu=2.V1 +2.V2 = 2.0,744.10-3 + 2.0,643.10-3 = 2,774.10-3 m3 Ta có thể tích lượng khí nén trong đường ống từ bình khí nén đến tổng phanh và thể tích khí nén trong đường ống từ tổng phanh đến các bánh xe Vống = л.R20.l.l1 + л.R20.2.l2 Trong đó: Ro1: Bán kính đường ống từ bình chứa khí nén đến tổng phanh,R01 = 6 (mm) l1 : Chiều dài đường ống từ bình khí nén đến tổng phanh, l1 =8000 (mm) R02:Bán kính đường ống khí nén từ tổng phanh đến các bánh xe, Ro = 6 (mm) l2 :Chiều dài đường ống từ tổng phanh đến các bánh xe,l2 =19000(mm) Vậy: Vống = 3,14.0,0062.8+ 3,14.0,0062.19 = 3.10-3(m3) cho thể tích của ống nối, van tổng cộng là : Vvan = 1.10-3 (m3) Ta có: Vt = Vbầu + Vống + Vvan = 2,774.10-3 +3.10-3+ 1.10-3 = 6,774.10-3 (m3). Vậy: Vbcct = 12.6,774 = 81,288 10-3 (m3) = 81 (lít) Thể tích khí nén trong bình chứa thực tế :Vbc = 88 (lít) Thể tích khí nén cần thiết khi phanh gặt là 81 (lít) < 88 (lít) ,vậy bình chứa đủ khí nén cung cấp cho qua trình phanh. 6. Các hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống phanh khí nén trên ôtô bus THACO KINGLONG KB120SE. 6.1. Khí nén không tiếp được hoặc tiếp chậm vào các bình chứa của hệ thống khí nén. Trường hợp này là do bị rò khí, cụ thể là các trường hợp sau: - Hỏng ống mềm hoặc ống dẫn. trường hợp này ta khắc phục bằng cách thay thế các ống bị hỏng. - Lỏng mối bắt chặt chổ nối các ống dẫn, ống mềm và các đầu nối ống, thay thế các chi tiết hỏng ở mối nối và bịt kín. - Bình chứa khí nén bị hở. Ta phải tiến hành thay bình chứa để đảm bảo an toàn. 6.2. Không tiếp được khí nén vào các bình chứa. Bộ điều chỉnh áp suất điều chỉnh sai. Sử dụng vít điều chỉnh để điều chỉnh bộ điều chỉnh áp suất, nếu cần thiết thì thay thế bộ điều chỉnh áp suất. Tắc ống dẫn ở đoạn từ bộ điều chỉnh áp suất đến khối các van bảo vệ. Xem xét các ông dẫn, bằng cách tháo ống dẫn, và thổi khí nén áp suất cao, nếu ống có chổ bị công, gãy thì thay ống. 6.3. Các van của máy nén khí bị hở. Các van bị hở sẽ làm giảm áp suất trong hệ thống dẫn động phanh. Nguyên nhân cơ bản của việc mất độ kín là sự mòn tự nhiên của các van. Vì vậy, qua mỗi quảng đường chạy từ 40.000 - 50.000 (km) phải tháo nắp đậy máy nén ra để kiểm tra độ kín của các van, củng như độ làm sạch piston, lò xo và đế van. Những van không đảm bảo độ kín thì phải rà lại đế, đế nào bị mài mòn nhiều thì phải thay mới. Những van mới phải rà cho tới khi tạo được vành tiếp xúc liên tục. 6.4. Bầu phanh không kín. Bầu phanh bị hở thường là do màng chắn bị rách. Thời gian sử dụng của màng chắn là hai năm. Sau thời gian này, dù màng chắn còn nguyên củng nên thay mới . Cần phải kiểm tra độ kín khít của bầu phanh vào mỗi kỳ bảo dưỡng bằng nước xa phòng. Việc kiểm tra được tiến hành như sau: Nạp đầy không khí vào bầu phanh bằng cách đạp lên bàn đạp phanh. Bôi nước xà phòng lên mép của bầu phanh, các chổ bắt bu long, cán của bầu phanh và các chổ nối của ống dẫn. Nếu chổ nào bị hỡ thì sẽ xuất hiện bọt xà phòng. Để khắc phục, phải siết chặt lại tất cả các bu long bắt nắp của màng chắn. Nếu vẫn rò, thì thay màng chắn mới. 6.5. Phanh yếu. Guốc phanh bị dính dầu sẻ làm giảm hệ số ma sát của trống phanh và guốc phanh làm giảm hiệu quả phanh. Ta khắc phục bằng cách: Lấy guốc phanh ra ngâm vào ét xăng 25 - 35 phút, đánh sạch bề mặt làm việc của guốc bằng bàn chải thép, các bộ phận khác thì phải rửa bằng dầu lửa. Ap suất trong bầu phanh không đủ. Ap suất trong bầu phanh không được thấp hơn 4 - 5 (kG/ cm2). Áp suất không đủ có thể do bị rò khí hoặc do không khí không vào được bình chứa khí nén. Vì vậy trước khi cho xe chạy, người lái phải kiểm tra áp suất không khí trong hệ thống qua các đồng hồ áp suất. Tuyệt đối không được tắt động cơ khi xe xuống dóc dài, bởi vì khi đó lượng không khí cần thiết để phanh có thể cần nhiều và các bình chứa không đủ cấp nếu động cơ không làm việc. Áp suất trong các bình chứa thường bị giảm đi một ít khi ép mạnh lên bàn đạp phanh, còn áp suất trong bầu phanh lúc đó phải bằng áp suất trong các bình chứa, nếu áp suất thấp hơn thì có nghĩa là hệ thống khí nén bị hỏng. Thời gian giảm áp suất trong các bầu phanh khi nhả bàn đạp không vượt quá 2 giây. Nắp máy nén khí bắt không chặt. Nắp đậy máy nén khí trong quá trình làm việc có thể bị hỏng. Do đó năng suất của máy nén khí có thể bị giảm và áp suất trong hệ thống củng bị giảm xuống theo. Qua mỗi lần bảo dưỡng kỹ thuật ô tô đều phải kiểm tra độ kín khít nắp đậy, khi cần thiết thì siết lại các bu lông, lực siết phải bằng 11,7 - 16,6 (Nm). Phải siết chặt các bu lông tuần tự, từ từ, đều tay và siết làm hai đợt : đợt đầu siết sơ bộ, đợt sau siết chặt. Điều chỉnh toàn bộ cụm phanh không đúng, việc điều chỉnh toàn bộ cụm phanh được tiến hành sau khi tháo phanh, thay guốc và má phanh. Khi tâm của trống phanh và tâm của má phanh không trùng nhau thì phải điều chỉnh. Nếu điều chỉnh không đúng thì sẽ làm cho hiệu quả phanh giảm xuống. Tuyệt đối không để ôtô làm việc với các phanh điều chỉnh không đúng. Trước khi điều chỉnh phanh, cần kiểm tra xem các ổ bi và moay ơ bánh xe có được xiết đúng không, trường hợp cần thiết thì phải điều chỉnh lại. Điều chỉnh cục bộ cụm phanh bị sai lạch. Trường hợp khe hở giữa guốc và trống phanh nhỏ quá thì cần phải tiến hành điều chỉnh cục bộ, nếu không chúng sẻ bị mòn. Phanh chỉ ăn ở một bánh xe. Phanh chỉ ăn một bánh thường xảy ra trong trường hợp điều chỉnh phanh không đúng. Để tránh hiện tượng này cần phải điều chỉnh lại. Má phanh và trống phanh bị mòn. Má phanh và trống phanh bị mòn sớm hơn quy định thường là việc bảo dưởng không chu đáo các phanh bánh xe. Cần phải luôn nhớ rằng, chỉ với những phanh tốt mới đảm bảo an toàn vận hành. Người lái xe phải biết điều chỉnh phanh kịp thời, làm sạch phanh khỏi bụi bẩn và kiểm tra độ bắt chặt của tất cả các chi tiết của phanh. Không cho phép dùng những má phanh bị mòn quá nhiều, nếu khoảng cách từ bề mặt má phanh tới đầu đinh tán nhỏ hơn 0,5 mm thì phải thay má mới. Chú ý không để dầu nhờn vào guốc phanh, bởi vì khi má phanh bị dính dầu thì khó có thể phục hồi được tính chất ma sát ban đầu cảu nó băng cách lau hay rửa. Khi bôi trơn các trục cam nha, trong bất kỳ trường hợp nào củng không được tra mỡ quá thừa thải, bởi vì mở thừa có thể rơi vào má phanh. 6.6. Phanh bị ăn đột ngột (Phanh giật). Lò xo hồi vị bị gãy. Lò xo hồi vị có độ cứng đúng sẽ đảm bảo êm dịu khi phanh. Nếu lò xo này bị gãy thì các guốc phanh sẽ luôn luôn ở trạng thái dãn, mặc dù không ép vào trống phanh. Khi phanh, khí nén được nạp vào bầu phanh, các guốc bị ép tức thời vào trống phanh, gây phanh đột ngột. Để khắc phục hư hỏng này, phải thay lò xo bị gảy bằng lò xo mới cùng loại hay có độ cứng tương tự. Má phanh bị gãy. Má phanh bị gãy là do bắt nó với guốc phanh không tốt. Nếu tiếp tục sử dụng những má phanh mà khoảng cách từ bề mặt của nó tới đầu đinh tán nhỏ hơn 0,5 mm thì có thể làm gãy má phanh.Má phanh bị gãy sẽ gây ra hiện tượng kẹt phanh. Phải thay mới những má phanh bị mòn. Hành trình tự do của bàn đạp phanh không đúng quy định. Trị số hành tự do của bàn đạp phanh phải nằm trong khoảng 10 - 15 (mm). Không đảm bảo đúng hành trình tự do sẽ làm cho phanh bị dật. Để khắc phục phải điều chỉnh lại hành trình tự do của bàn đạp. Khe hở của guốc phanh không đúng quy định. Nếu khe hở của các guốc phanh lớn hơn mức quy định thì không để xe chạy. Phải điều chỉnh lại khe hở co đúng quy định của nhà chế tạo. 7. Kết luận. Sau thời gian hơn 3 tháng làm đồ án với đề tài Khảo sát hệ thống phanh trên ôtô THACO KINGLONGKB120SE, em đã cơ bản hoàn thành đề tài với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Phan Minh Đức và các thầy giáo trong khoa. Dựa vào một số tài liệu tham khảo và tìm hiểu thực tế trong đợt thực tập tốt nghiệp vừa qua tại nhà máy SX&LR ôtô Chu Lai Trường Hải, em đã đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động của hệ thống phanh, nguyên lý làm việc của các bộ phận đến các chi tiết chính trong hệ thống phanh và tính kiểm nghiệm hệ thống phanh. Đồng thời em tìm hiểu các hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh khí nén và các biện pháp khắc phục. Em đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành thật tốt công việc, tuy nhiên do tài liệu tham khảo hạn chế cộng với quá trình tìm hiểu thực tế không song song với quá trình làm đồ án nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định mong các thầy chỉ dẫn thêm. Qua đề tài này, em đã bổ sung cho mình lượng kiến thức chuyên ngành về các hệ thống trên ôtô, đặc biệt là hệ thống phanh, làm hành trang cơ bản để trở thành kỹ sư nghành Động Lực thực thụ. Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong khoa Cơ Khí Giao Thông đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Hữu Cẩn – Dư Quốc Thịnh – Phạm Minh Thái – Nguyễn Văn Tài – Lê Thị Vàng. “Lý thuyết ô tô máy kéo”. Hà Nội. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Năm 1998. [2]. Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên. “Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo tập III”. Hà Nội. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp. Năm 1985. [3]. Nguyễn Hoàng Việt. “Bài giảng môn học tính toán và thiết kế ô tô”. Đà Nẵng. Năm 1998. [4]. Nguyễn Hoàng Việt. “Bài giảng chuyên đề ô tô”. Đà Nẵng. Năm 2003. [5]. Năm 2009. [6]. Năm 2009.