Đồ án Thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe yaz 3151 theo tiêu chuẩn ece – r13

lêi nãi ®Çu Ngµy nay, cïng víi sù ph¸t triÓn cña toµn nÒn kinh tÕ x· héi, ngµnh Giao Th«ng VËn T¶i còng ph¸t triÓn m¹nh vµ ®¹t ®­îc nhiÒu thµnh tùu to lín, ®ãng gãp mét phÇn kh«ng nhá cho nÒn kinh tÕ. NhiÒu nhµ m¸y ®· l¾p r¸p xe YAZ dïng trong n­íc ta. Tr­íc xu thÕ héi nhËp toµn cÇu, ®Ó më réng thÞ tr­êng th× viÖc héi nhËp vµo hÖ thèng chung cÇn tu©n thñ c¸c tiªu chuÈn quèc tÕ. XuÊt ph¸t tõ ®é tin cËy cao vµ gi¸ thµnh thÊp cña «t« YAZ, mét sè n­íc ASEAN còng cã ý ®Þnh nhËp xe YAZ do ta l¾p r¸p ®Ó dïng trong Qu©n ®éi vµ C«ng an. Tuy nhiªn, xe YAZ 3151 hÖ thèng phanh theo tiªu chuÈn GOOCT, ch­a ®¸p øng tèt c¸c Tiªu ChuÈn Ch©u ©u. V× thÕ, hÖ thèng phanh cÇn ph¶i c¶i t¹o theo Tiªu ChuÈn Ch©u ©u, nh»m xuÊt khÈu sang c¸c n­íc kh¸c. Tr­íc thùc tiÔn ®ã, tªn ®Ò tµi cña em: ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh cho xe Yaz 3151 theo Tiªu ChuÈn ECE - R13. §©y lµ mét c«ng viÖc kü thuËt thiÕt thùc, gãp phÇn vµo viÖc n©ng cao kiÕn thøc ë nhµ tr­êng vµ më réng tÇm hiÓu biÕt ®Ó ®¸p øng víi viÖc ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ x· héi. §Ò tµi cña em ®­îc tiÕn hµnh víi c¸c néi dung sau: - Giíi thiÖu chung vÒ xe YAZ 3151. - T×m hiÓu tØ sè ph©n chia lùc phanh i theo Tiªu chuÈn ECE. - KiÓm nghiÖm l¹i c¬ cÊu phanh sau. - ThiÕt kÕ tÝnh to¸n l¹i c¬ cÊu phanh tr­íc. - TÝnh to¸n xilanh chÝnh. - ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n bé trî lùc. §Ò tµi ®­îc thùc hiÖn t¹i Bé M«n ¤t« Tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa – Hµ Néi vµ tham quan thùc tÕ t¹i C«ng Ty C¬ KhÝ – Xe M¸y Bé C«ng An. Sau h¬n ba th¸ng nç lùc häc hái t×m tßi, víi sù tËn t×nh gióp ®ì cña thÇy gi¸o NguyÔn Kh¾c Trai cïng toµn thÓ c¸c thÇy c« trong Bé m«n ¤t« - Tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi, em ®· hoµn thµnh nhiÖm vô thiÕt kÕ tèt nghiÖp cña m×nh. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy NguyÔn Kh¾c Trai cïng toµn thÓ c¸c thÇy c« trong Bé m«n ¤t« - Tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi. Hµ Néi, ngµy 20 th¸ng 5 n¨m 2004. Sinh viªn thùc hiÖn Khæng minh Kiªn. Ch­¬ng i Tæng quan hÖ thèng phanh Xe yaz 3151 Giíi thiÖu xe yaz 3151 Xe chØ huy 7 chç ngåi 1.1. §Æc ®iÓm sö dông xe YAZ 3151: Xe YAZ 3151 lµ mét lo¹i xe «t« con lo¹i nhá, nã ®­îc dïng kh¸ phæ biÕn ë n­íc ta tr­íc ®©y. Xe cã kÕt cÊu kh«ng phøc t¹p, dÔ sö dông b¶o qu¶n vµ söa ch÷a, cã ®é tin cËy cao. §©y lµ lo¹i xe cã hai cÇu chñ ®éng, ®­îc X25 Bé C«ng An vµ Q157 Bé Quèc Phßng l¾p r¸p vµ s¶n xuÊt chñ yÕu phôc vô c«ng t¸c trong ngµnh C«ng an vµ Qu©n ®éi. H×nh 1.1. S¬ ®å bè trÝ chung cña xe YAZ 3151. . C¸c th«ng sè kü thuËt xe YAZ 3151 bao gåm. Xe Yaz 3151 lµ lo¹i xe chØ huy 7 chç ngåi Sè chç ngåi trªn xe c¶ ng­êi l¸i : 7 Träng l­îng b¶n th©n lµ : 1680 kG . Träng l­îng cÇu tr­íc : 900 kG . Träng l­îng cÇu sau: 780 kG . HÖ thèng phanh tr­íc/sau: Tang trèng/Tang Trèng. KÝch th­íc lèp : 215-380 mm . KÝch th­íc c¬ b¶n cña xe . ChiÒu dµi c¬ së : 2380 mm ChiÒu réng c¬ së tr­íc : 1351 mm. ChiÒu dµi tæng thÓ : 4670 mm ChiÒu réng toµn bé : 3200 mm. ChiÒu cao toµn bé : 2045 mm. 1.2. Giíi thiÖu vÒ hÖ thèng phanh xe YAZ 3151. 1.2.1 HÖ thèng phanh. HÖ thèng phanh bao gåm c¸c côm chÝnh sau: - Bµn ®¹p phanh. - Xilanh chÝnh hai dßng. - Xilanh phanh c¸c b¸nh xe. - C¸c c¬ cÊu phanh. - C¸c ®­êng èng dÉn dÇu. H×nh1.2 S¬ ®å hÖ thèng phanh dÉn ®éng dÇu. 1.Bµn ®¹p phanh, 2. Xy lanh chÝnh 2 dßng, 3. Xilanh phanh b¸nh xe, 4. Guèc phanh, 5. §­êng èng dÉn dÇu . HÖ thèng phanh cña Yaz 3151 cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: - Trªn «t« YAZ 3151 sö dông lo¹i dÉn ®éng phanh thuû lùc. - Phanh tay ®Æt t¹i trôc truyÒn sau hép sè ph©n phèi. - Cã cÊu tróc hai dßng ®éc lËp nhê xilanh chÝnh hai tÇng. - Kh«ng cã bé trî lùc. - Bµn ®¹p phanh bè trÝ kiÓu treo. - C¬ cÊu phanh d¹ng tang trèng: · ë phÝa tr­íc c¬ cÊu phanh bè trÝ ®èi xøng qua t©m. · ë phÝa sau c¬ cÊu phanh bè trÝ ®èi xøng qua trôc. Nguyªn lý lµm viÖc. Khi kh«ng phanh: Lß xo håi vÞ kÐo guèc phanh vÒ vÞ trÝ nh¶ phanh, dÇu ¸p suÊt thÊp n»m chê trªn ®­êng èng. Khi ®¹p phanh: Xilanh chÝnh ®­a dÇu tíi xilanh b¸nh xe. §¹p phanh ¸p lùc dÇu t¨ng, v× ¸p suÊt trong ®­êng èng chØ b¾t ®Çu t¨ng lªn khi tÊt c¶ c¸c m¸ phanh Ðp s¸t vµo c¸c trèng phanh. ¦u ®iÓm: - Cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n. - §é tin cËy lµm viÖc cao. - HiÖu suÊt dÉn ®éng cao. - §é nh¹y tèt, kÕt cÊu ®¬n gi¶n, b¶o d­ìng kh«ng phøc t¹p. - Gi¸ thµnh thÊp. Nh­îc ®iÓm: - N¨ng l­îng ®iÒu khiÓn c¬ cÊu phanh b»ng lùc bµn ®¹p cña ng­êi l¸i. NÆng nÒ khi phanh nhiÒu lÇn lµm cho ng­êi l¸i mau mÖt mái. - KÕt cÊu lµ phanh guèc nªn mßn kh«ng ®Òu. 1.2.2 C¬ cÊu phanh sau. CÊu t¹o phanh guèc sau: - Xylanh b¸nh xe, m©m phanh, bµn ®¹p ®iÒu khiÓn guèc phanh. - §­êng dÇu cÊp vµo, lç x¶ kh«ng khÝ. - M©m phanh trªn dÇm cÇu lµ n¬i bè trÝ guèc phanh. - Tang trèng b¾t vµo moay¬ vµ quay cïng b¸nh xe. H×nh 1.3. S¬ ®å cÊu t¹o cña c¬ cÊu phanh sau xylanh ®èi xøng trôc. 1. Xylanh b¸nh xe, 2. Guèc phanh, 3. Trèng phanh, 4. Lß xo, 5. Chèt lÖch t©m. Nguyªn lý lµm viÖc. Guèc phanh cã ®iÓm d­íi tùa cè ®Þnh, ®iÓm trªn tùa vµo xilanh b¸nh xe. T¹o kh¶ n¨ng quay guèc phanh quanh chèt tùa, Lóc kh«ng phanh lß xo håi vÞ kÐo guèc phanh vµo trong tang trèng quay cïng b¸nh xe, moay¬. Khi ng­êi l¸i ®¹p phanh, dÇu cao ¸p sÏ ®­îc Ðp ®Õn xylanh 1. D­íi ¸p lùc c¸c pitt«ng trong xylanh 1 sÏ ®Èy vµo c¸c guèc phanh 2. C¸c guèc phanh 2 d­íi t¸c dông cña c¸c pitt«ng sÏ xoay quanh chèt tùa 5 vµ Ðp s¸t m¸ phanh vµo trèng phanh, lùc bµn ®¹p tiÕp tôc t¨ng t¹o nªn ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ tang trèng thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh. Qu¸ tr×nh ma s¸t, ®éng n¨ng cña xe tiªu hao vµ gi¶m dÇn tèc ®é quay cña b¸nh xe vµ tang trèng. T¹i guèc phanh 2, h­íng cña lùc Ðp tõ xilanh c«ng t¸c cïng chiÒu quay cña tang trèng nªn lµ “guèc xiÕt “, guèc phanh 2 lµm viÖc ng­îc l¹i, ¸p lùc trªn guèc phanh nµy nhá h¬n. §Ó ®¶m b¶o tuæi thä ®ång ®Òu gi÷a m¸ phanh, trong c¬ cÊu phanh chiÒu dµi lµm viÖc cña guèc tr­íc dµi h¬n guèc sau. ¦u, nh­îc ®iÓm: Lo¹i phanh guèc ®­îc bè trÝ nh­ trªn cã kÕt cÊu gän, hiÖu qu¶ phanh khi lïi vµ tiÕn chªnh lÖch Ýt, nh­ng hiÖu qu¶ phanh ë 2 guèc lµ kh«ng nh­ nhau do ®ã guèc tr­íc mßn nhiÒu h¬n guèc sau, c¬ cÊu phanh bè trÝ nh­ vËy kh«ng ®­îc c©n b»ng, c¸c æ trôc b¸nh xe sÏ chÞu c¸c t¶i träng phô khi xe phanh. 1.2.3 C¬ cÊu phanh tr­íc. CÊu t¹o phanh tr­íc: - Xylanh b¸nh xe, m©m phanh, bµn ®¹p ®iÒu khiÓn guèc phanh. - §­êng dÇu cÊp vµo, lç x¶ kh«ng khÝ. - M©m phanh trªn dÇm cÇu lµ n¬i bè trÝ guèc phanh. - Guèc phanh cã mét ®iÓm tùa cè ®Þnh, mét ®iÓm tùa vµo xilanh b¸nh xe. Mçi guèc phanh ®­îc dÉn ®éng nhê mét xilanh c«ng t¸c riªng. H×nh1.4 C¬ cÊu phanh tr­íc xylanh bè trÝ ®èi xøng t©m. 1. Xylanh b¸nh xe, 2. Guèc phanh, 3. M©m phanh, 4. Lß xo, 5. Chèt tùa lÖch t©m. Nguyªn lý lµm viÖc. Khi kh«ng phanh, kh«ng cã lùc t¸c dông lªn bµn ®¹p c¸c lß xo 4 sÏ kÐo c¸c guèc phanh vÒ vÞ trÝ ban ®Çu. Khi ng­íi l¸i ®¹p phanh, dÇu ¸p lùc cao sÏ ®i ®Õn c¸c xylanh lµm viÖc 1 ®Èy pitt«ng t¸c dông mét lùc vµo guèc phanh. C¸c guèc phanh tr­íc vµ sau sÏ xoay quanh chèt lÖch t©m 5 ®Õn t× s¸t vµo trèng phanh thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh. ¦u ®iÓm : Trªn c¬ cÊu phanh hai xilanh bè trÝ ®èi xøng qua t©m c¸c xylanh b¸nh xe vµ c¸c chèt tùa ®­îc bè trÝ riªng cho tõng guèc vµ ë kh¸c phÝa so víi nhau. KÝch th­íc cña hai xilanh lµ b»ng nhau, nªn t¹o ra c¸c lùc ®Èy b»ng nhau trªn hai guèc. Khi xe tiÕn, hai guèc phanh ë d¹ng m¸ xiÕt, do vËy mµ t¹o ra hiÖu qu¶ phanh nh­ nhau cao h¬n gÊp 2 lÇn so víi c¬ cÊu c¬ cÊu phanh mét xylanh bè trÝ ®èi xøng trôc. Khi phanh xe t¶i träng ®Æt lªn c¸c trôc tr­íc lín h¬n trôc sau, nªn ®Ó sö dông tèt träng l­îng b¸m khi phanh xe, th­êng sö dông c¬ cÊu phanh nµy ë cÇu tr­íc. - Bè trÝ 2 xi lanh ®èi xøng t©m t¹o ra sù c©n b»ng khi phanh, kh«ng cã t¶i träng phô lªn c¸c æ trôc. - HiÖu qu¶ phanh cña guèc tr­íc vµ guèc sau lµ nh­ nhau, m¸ phanh mßn ®Òu. Nh­îc ®iÓm: Khi xe lïi c¸c guèc phanh lµm viÖc ë d¹ng m¸ nh¶, víi vËn tèc thÊp nªn vÉn cã thÓ ®¶m b¶o phanh ®­îc xe. V× vËy mµ hiÖu qu¶ phanh khi xe lïi sÏ gi¶m ®i ®¸ng kÓ, thÊp h¬n khi xe tiÕn. 1.3. Nguyªn lý lµm viÖc cña xylanh chÝnh 2 buång. 1.3.1 DÉn ®éng phanh 2 dßng. ë s¬ ®å d­íi, mçi dßng ®¶m nhiÖm sù phanh trªn 1 cÇu. Mét dßng dÉn ®éng dÇu tíi 2 b¸nh xe cÇu tr­íc, mét dßng dÉn ®éng dÇu tíi 2 b¸nh xe cÇu sau. ViÖc dÉn ®éng sÏ chia nhiÖm vô ph©n phèi lùc phanh tõ bµn ®¹p cho 2 ®­êng dÇu cao ¸p. C¸c ®­êng dÇu cao ¸p nµy ®éc lËp nhau, v× thÕ nÕu 1 ®­êng dÇu gÆp sù cè mÊt ¸p th× hÖ thèng phanh vÉn ho¹t ®éng víi ®­êng dÇu kh«ng bÞ sù cè b¶o ®¶m sù an toµn cho xe. H×nh1.5 S¬ ®å dÉn ®éng phanh 2 dßng. 1, 2. C¸c ®­êng dÇu ®éc lËp, 3 . Xilanh chÝnh. 1.3.2 S¬ ®å vµ nguyªn lý lµm viÖc cña xylanh chÝnh. DÉn ®«ng phanh 2 dßng ®ßi hái xylanh chÝnh ph¶i cã 2 ng¨n lµm viÖc ®éc lËp do 1 cÇn ®Èy piston liªn hÖ víi bµn ®¹p phanh ®iÒu khiÓn. CÊu t¹o cña lo¹i xilanh chÝnh nµy ®­îc tr×nh bµy ë h×nh d­íi, Buång xylanh thø nhÊt I ®­îc t¹o bëi kh«ng gian gi÷a 2 piston, cßn buång xylanh thø hai II lµ kh«ng gian gi÷a piston vµ vá xylanh chÝnh. CÊu t¹o cña xilanh chÝnh nh­ sau: - B×nh cÊp dÇu, lç cÊp dÇu, lç bï dÇu, èc tú h¹n chÕ. - Xilanh chÝnh lµ mét bé phËn cña dÉn ®éng phanh thuû lùc, ®¶m b¶o chøc n¨ng t¹o nªn ¸p suÊt chÊt láng ®Ó truyÒn n¨ng l­îng ®iÒu khiÓn tõ bµn ®¹p tíi c¸c xilanh c«ng t¸c ®iÒu khiÓn guèc phanh hoÆc tÊm m¸ phanh. Nguyªn lý lµm viÖc. Khi kh«ng phanh: Trªn h×nh m« t¶ tr¹ng th¸i kh«ng lµm viÖc cña xylanh chÝnh. Lß xo håi vÞ cña c¸c pitt«ng n»m trong khoang lµm viÖc, ë tr¹ng th¸i nµy dÇu tõ buång bï ch¶y qua khe gi÷a vµnh chÆn tíi pitt«ng råi qua vµnh kh¨n tíi buång lµm viÖc cña xilanh. H×nh 1.6 KÕt cÊu xylanh chÝnh 2 dßng. 1. Th©n n¾p sau, 2 .Bul«ng h·m, 3. Lß xo pit«ng thø cÊp, 4. Vµnh ®ì lß xo, 5. Phít lµm kÝn 6 . Piston thø cÊp, 7 . èc tú h¹n chÕ , 8 .Vµnh tùa, 9. VÝt, 10 . Piston s¬ cÊp ,11. Vµnh kh¨n. Khi phanh: Cã lùc t¸c dông lªn bµn ®¹p phanh, thanh ®Èy ®Èy piston chÝnh tiÕn sang tr¸i. Th«ng qua dÇu vµ lß xo ë buång xylanh I, piston s¬ cÊp t¸c dông vµo piston thø cÊp lµm piston nµy dÞch chuyÓn sang ph¶i Ðp lß xo ë buång xylanh thø II l¹i. Do lß xo ë buång xylanh thø hai yÕu h¬n nªn piston thø cÊp sÏ tiÕn tíi bÞt lç bï dÇu tr­íc, Ðp dÇu ®Ó ®i ®Õn c¸c xylanh b¸nh xe. Sau ®ã, piston s¬ cÊp míi tiÕn tíi bÞt lç bï dÇu t¹o cao ¸p, t¹o cao ¸p ë buång xylanh thø I ®Èy më van 1 chiÒu tíi c¸c xylanh b¸nh xe. Khi th«i t¸c dông phanh, c¸c lß xo sÏ ®Èy c¸c piston lïi vÒ. Lóc ®ã dÇu ë c¸c xylanh b¸nh xe ®­îc dån vÒ c¸c buång xylanh qua c¸c van håi dÇu ®­îc bè trÝ ë c¸c cöa dÉn dÇu. §ång thêi th«ng qua lç bï dÇu vµ c¸c lç trªn piston ( dÇu qua c¸c lç trªn piston bÎ cong phít ®Ó vµo c¸c buång xylanh), mét l­îng dÇu tõ bÇu dÇu vµ tõ c¸c khoang sÏ ®­îc bæ sung cho c¸c buång xylanh b¶o ®¶m 1 ¸p suÊt thuû lùc cÇn thiÕt cho lÇn phanh tiÕp theo ngay sau khi nh¶ bµn ®¹p víi hiÖu qu¶ phanh kh«ng thay ®æi . Gi¶ sö khi buång thø nhÊt bÞ mÊt ¸p suÊt (do sù cè ®­êng èng) pitt«ng s¬ cÊp di chuyÓn mét ®o¹n ®Õn khi tú vµo chèt trô vµ ®Èy pitt«ng thø cÊp tú vµo vá xylanh sau ®ã míi thùc hiÖn t¨ng ¸p suÊt trong buång thø hai. Khi háng dßng phanh thø 2 pitt«ng s¬ cÊp vÉn dÞch chuyÓn sang tr¸i tú vµo pitt«ng thø cÊp (dÇu sÏ ch¶y ra ngoµi). Pitt«ng s¬ cÊp vÉn di chuyÓn sang tr¸i t¹o cao ¸p cho buång 1 dÉn ®Õn xilanh b¸nh xe, cho ®Õn khi tú vµo chèt trô th× th«i. KÕt luËn: §¶m b¶o an toµn khi háng mét dßng phanh c¬ cÊu cßn l¹i vÉn lµm viÖc, nh­ng lùc bµn ®¹p sÏ nhá vµ hµnh tr×nh bµn ®¹p sÏ lín.