Đồ án Tốt nghiệp phanh ô tô du lịch

ít nếu xảy ra hư hỏng (Hệ thống trong hình 2.1 sử dụng sơ đồ c). - Bộ trợ lực chân không được lắp liền cụm với xylanh chính, lấy nguồn chân không từ cổ hút động cơ. - Bộ điều hòa lực phanh lấy tín hiệu điều khiển là khoảng cách giữa khung xe và cầu sau để thay đổi áp suất dầu tới các cơ cấu phanh sau. - Cơ cấu phanh trước kiểu đĩa, thường là giá đỡ di động, có thể có một hoặc nhiều xylanh công tác. - Cơ cấu phanh sau kiểu tang trống chốt tựa cùng phía lực đẩy bằng nhau. Trên một số xe đã sử dụng cơ cấu phanh đĩa cho cả phía sau. * Hệ thống phanh dừng: Do khoảng cách ngắn, lực doãng cơ cấu phanh không lớn nên thường sử dụng dẫn động cơ khí tới hai cơ cấu phanh của cầu sau . Hiện nay có một số xe trang bị phanh dừng điều khiển điện. Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén). Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỉ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh. Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp. 2.2. Phân tích kết cấu các phần tử chính trong hệ thống phanh dùng trên ô tô du lịch. 2.2.1. Xylanh chính hai tầng. a. Nhiệm vụ, yêu cầu. Nhiệm vụ của xylanh chính là nhận lực từ bàn đạp và bầu trợ lực chân không ép dầu có áp suất cao vào đồng thời cả hai đường dẫn động thủy lực truyền tới các xylanh bánh xe. Các buồng dầu của xylanh phanh chính được cung cấp dầu phanh từ hai bình dầu riêng biệt bố trí trên thân xylanh. b. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Hình 2.3 - Xylanh phanh chính kép 1 – Nắp bảo vệ; 2 – Đệm chống tràn dầu; 3 – Lưới lọc; 4 – Thân bình; 5 – Đoạn ống lồng; 6,8,16 – Đệm; 7 - Nút; 9 – Cữ chặn; 10 - Lò xo; 11,19 – Vòng đệm; 12 – Bát cao su; 13 – Piston thứ hai; 14,22 – Đệm làm kín; 15 – Vít xả; 17 - Ống lót hạn chế; 18 – Vít hãm; 20 – Tấm van; 21 – Piston thứ nhất; 23 – Vòng chặn; 24 – Vòng hãm. *Cấu tạo: Xylanh phanh chính là là loại xylanh kép (tổng phanh), tức là trong xylanh phanh có hai piston, tương ứng với chúng là hai khoang chứa dầu riêng biệt. Mỗi khoang được nối với đường dẫn tương ứng tới các xylanh bánh xe. Thân xylanh được đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ bù, lỗ thông qua, đồng thời đây cũng là chi tiết để gá đặt các chi tiết khác. Piston : Mỗi buồng của xylanh chính có một piston. Mỗi piston có một lò xo hồi vị riêng. Piston được chế tạo bằng nhôm đúc, phía đầu làm việc có gờ cố định gioăng làm kín, trên mỗi piston có khoan tám lỗ và có khoang chứa dầu để bù dầu trong hành trình trả. Phía đuôi piston khoang thứ nhất có hốc để chứa dầu cần đẩy. Vị trí tương đối của piston được bảo đảm nhờ ống lót hạn chế và vít hãm. Vòng chặn và còng hãm: làm bằng thép, nằm trong rãnh của xylanh với chức năng hạn chế hành trình của piston. Đệm làm kín (cuppen): làm bằng cao su được cố định tương đối với piston, dùng để làm kín dầu trong xylanh phanh chính. Bát cao su: làm bằng cao su chịu dầu phanh, dịch chuyển trong xylanh cùng với piston có tác dụng làm kín khi dầu có áp suất cao ở hành trình nén. Tấm van: được làm bằng thép có hình hoa thị có khả năng đàn hồi cao dùng để bịt kín các lỗ trên piston ở hành trình nén và mở lỗ ở hành trình trả làm cho hành trình dầu nhanh hơn. *Nguyên lý làm việc: Khi không phanh dưới tác dụng của các lò xo đẩy các piston về phía bên phải, piston (21) tỳ sát vào vòng chặn (23). Vị trí của piston (13) được thiết kế nhờ sự cân bằng của hai lò xo. Khi đó các khoang của xylanh chính được thông với các bầu chứa dầu. Áp suất trong dẫn động phanh bằng áp suất dư trong hệ thống. Khi người lái đạp bàn đạp phanh, qua cơ cấu thanh đòn tác dụng lên piston (21), đẩy piston này dịch chuyển sang trái. Khi bát cao su đi qua lỗ điền dầu, dầu ở khoang thứ nhất bị nén và áp suất dầu bắt đầu tăng. Áp suất dầu khoang thứ nhất tăng đẩy piston (13) dịch chuyển sang phải. Và cũng tương tự, áp suất ở khoang thứ hai tăng. Vì hai lò xo hồi vị ở hai khoang giống nhau do đó áp suất ở hai khoang luôn bằng nhau. Các piston tiếp tục dịch chuyển sang phải dồn dầu từ xylanh phanh chính tới các đường dẫn và tới các xylanh bánh xe. Đồng thời áp suất dầu trong hệ thống cũng tăng dần. Khi nhả phanh dưới tác dụng của áp suất và lò xo hồi vị, các piston dịch chuyển sang phải. Dưới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, dầu từ cơ cấu phanh được đẩy ngược lại trở lại xylanh chính. Dưới tác dụng của các lỗ trên piston xylanh chính và các tấm van đàn hồi, dầu từ khoang ở thân piston được điền thêm vào các khoang của xylanh chính làm cho quá trình trả được nhanh hơn. 2.2.2. Bộ trợ lực chân không. a. Nhiệm vụ, yêu cầu. Bộ trợ lực chân không dùng để nâng cao hiệu quả quá trình phanh và cải thiện điều kiện làm việc của người lái xe khi động cơ hoạt động. Bộ trợ lực phải đảm bảo tạo ra tác dụng trợ lực mà không làm mất đi cảm giác lên bàn đạp phanh của người lái, độ nhạy cao và có tính tùy động. b. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Hình 2.4 – Bầu trợ lực chân không 1 – Nắp buồng thứ hai; 2- Piston của buồng thứ hai; 3- Van Ngược; 4- Lò xo; 5- Đai ốc; 6- Cữ chặn; 7- Thanh nối; 8- Vòng đệm; 9- Đệm làm kín thanh nối; 10,13,37- Đệm chắn; 11- Vòng bích; 12,26- Vòng chặn; 14- Màng ngăn; 15- Nắp vòng bích; 16- Nắp khoang thứ nhất; 17- Vách ngăn giữa khoang thứ nhất với khoang thứ hai; 18- Màng cao su của ngăn thứ hai; 19- Ống dẫn hướng; 20- Giảm va đập rung; 21- Lò xo van điều khiển chân không; 22- Màng cao su của ngăn thứ nhất; 23- Thân; 24- Piston 25- Thân van chân không; 27- Vòng đỡ thân van; 28 – Vòng bích làm kín thân van; 29 – Piston của van; 30 – Lọc không khí; 31 – Chụp bảo vệ; 32 – Thanh đẩy; 33 – Chốt chẻ; 34 - Ống lót lò xo; 35- Lò xo van; 36 – Vòng bích van điều khiển; 38 – Màng ngăn của van; 39 – Vít. I,II: Khoang không khí ; III,IV:Khoang chân không. *Cấu tạo Cấu tạo gồm hai khoang ngăn cách nhau nhờ vách ngăn (18), mỗi khoang được chia làm hai ngăn nhờ piston kiểu màng (2) và (24). Các piston được liên kết với nhau qua thanh nối (7). Hai ngăn I và II khi phanh thông với khí trời, hai ngăn III và IV thông với cổ hút của động cơ. Đồng thời các ngăn đó được thông với nhau qua van chân không (25), việc đóng mở van chân không được tiến hành nhờ thanh đẩy (32) và lò xo van, lò xo (4) có xu hướng đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải, thanh nối (7) được nối trực tiếp với tổng phanh. * Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh, van chân không mở các khoang thông với nhau và thông với cổ hút động cơ. Màng ngăn (38) đóng làm cho khoang I và II không thông với khí trời. Cả hai mặt của piston thông nhau và thông với cổ hút động cơ. Cả hai mặt của piston kiểu màng ở hai khoang đều có áp suất bằng nhau, lò xo (4) đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải. Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực bàn đạp truyền qua thanh đẩy (32) đến piston van (29), đến thanh nối (7) và đến tổng phanh để điều khiển quá trình phanh xe. Đồng thời khi lực bàn đạp được truyền đến piston (29) sẽ thực hiện việc đóng các van chân không, ngắt hai ngăn I và II với ngăn III và IV thông với cổ hút động cơ có áp suất thấp tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt của màng piston, nhờ sự chênh lệch áp suất mà các màng piston ở hai khoang sẽ dịch chuyển về phía trái bộ trợ lực, làm cho thanh nối (7) dịch chuyển theo trợ lực cho người lái để điều khiển tổng phanh. Nếu giữ chân phanh thì thanh đẩy (32) sẽ dừng lại, còn các piston vẫn tiếp tục di chuyển sang trái do chênh áp. Cho đến khi màng ngăn (39) tỳ vào thân van (25), do lực đẩy của lò xo màng (39) tỳ vào thân van (25) ngắt khoang I và II với khí trời. Khi đó, hai ngăn I và II thông với hai ngăn III và IV bằng nhau các piston kiểu màng sẽ dừng lại và thanh nối (7) dừng lại. Khi đó, khoang I và II, III và IV không thông với nhau và không thông với khí trời. Piston xylanh chính dừng lại tại vị trí mà người lái giữ bàn đạp chân phanh. Khi nhả phanh: Dưới tác dụng của lò xo tổng van, bàn đạp phanh trở về vị trí ban đầu, van chân không mở ra, các khoang thông với nhau và không thông với khí trời, lò xo (4) cùng với thanh nối (7) đẩy các màng piston về vị trí ban đầu. c. Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng. * Ưu điểm Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi động cơ làm việc mà không ảnh hưởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo được trọng tải chuyên chở và tốc độ ô tô chuyển động. Bầu trợ lực chân không kiểu hai piston có ưu điểm : tạo lực đẩy lớn, độ nhạy cao. * Nhược điểm Bầu trợ lực chân không kiểu hai piston chế tạo phức tạp. Muốn có lực trợ lực lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thước của bộ trợ lực cũng tăng lên. 2.2.3. Kết cấu bộ điều hòa lực phanh. Chức năng của hệ thống phanh là để giảm tốc độ hay dừng hẳn xe bằng cách sử dụng hai loại lực cản. Loại thứ nhất là lực cản giữa má phanh và trống phanh (hoặc đĩa phanh); và loại thứ hai là lực cản giữa lốp và mặt đường. Chúng ta đã biết rằng lực cản giữa lốp và mặt đường chính là lực bám sinh ra ở bánh xe khi phanh được xác định theo công thức: Pj = j Gj (2.1) Trong đó: j - hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường; Gj - trọng lượng bám. Chất lượng phanh được bảo đảm (hiệu quả phanh cao, ôtô ổn định khi phanh) nếu mối liên hệ giữa lực cản trong cơ cấu phanh và lực cản giữa lốp với mặt đường thoả mãn điều kiện: Lực cản trong cơ cấu phanh < Lực cản giữa lốp và mặt đường (2) Theo công thức (1) thì lực bám sinh ra ở bánh xe với mặt đường phụ thuộc vào tải trọng phân bố lên ôtô khi phanh. Cụ thể khi phanh do quán tính của khối lượng toàn bộ ôtô nên trọng tâm sẽ bị dịch chuyển về phía trước (hình 2.5). Hình 2.5 Do trọng tâm dịch chuyển về phía trước nên tải trọng phân bố lên cầu trước tăng còn tải trọng phân bố lên cầu sau giảm. Có nghĩa là lực cản do cơ cấu phanh ở bánh sau sinh ra cũng phải giảm theo thì mới thoả mãn điều kiện (2) để bảo đảm phanh hiệu quả và ổn định. Đối với hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thông thường thì áp suất dầu khi phanh ở xi lanh bánh xe trước và sau là như nhau nên không giảm được lực cản ở cơ cấu phanh sau tỉ lệ với sự giảm tải trọng theo yêu cầu. Muốn tạo ra áp suất dầu dẫn động đến các bánh xe cầu sau giảm tỉ lệ với sự giảm tải trọng lên cầu sau thì trên dòng dầu dẫn ra các bánh xe cầu sau người ta bố trí một cơ cấu điều chỉnh, cơ cấu đó gọi là bộ điều hoà (hình 2.6.a) Bộ điều hoà lực phanh Áp suất xi lanh bánh sau Áp suất xi lanh bánh trước Có bộ ĐH Không có bộ ĐH a b Hình 2.6. Sơ đồ bố trí và đặc tính của bộ điều hoà lực phanh a - sơ đồ bố trí bộ điều hoà lực phanh; b - đặc tính bộ điều hoà lực phanh. Nhờ có bộ điều hoà lực phanh nên khi phanh, áp suất dẫn đến xi lanh bánh xe trước bằng với áp suất của xi lanh chính nhưng áp suất sau bộ điều hoà, tức là áp suất ở các xi lanh bánh xe sau đã được điều chỉnh. Trên hình 2.6b thể hiện đặc tính của bộ điều hoà lực phanh. Đường nét đứt thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau khi không có bộ điều hoà (bằng nhau). Đường cong liên tục là đường thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau ở điều kiện lý tưởng (tối ưu). Đường gãy khúc là đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xi lanh bánh xe trước và sau khi có bộ điều hoà lực phanh. Đường này chưa trùng với đường đặc tính lý tưởng nhưng đã bám khá sát đường lý tưởng nên hiệu quả phanh đã được cải thiện. *Cấu tạo: Trong hệ thống dẫn động thuỷ lực có bộ điều hoà lực phanh, cấu tạo các phần khác hoàn toàn giống như những hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực đã được trình bày ở các mục trên. Vì vậy trong phần này chủ yếu giới thiệu cấu tạo và nguyên lý làm việc của bộ điều hoà lực phanh. Ngay cả bộ điều hoà lực phanh cũng có nhiều loại khác nhau, nhưng do giới hạn của chương trình nên ở đây cũng chỉ giới thiệu một bộ điều hoà tiêu biểu, đó là bộ điều hoà hai thông số (bộ điều hoà phụ thuộc vào áp suất và tải). Sơ đồ bố trí chung và cấu tạo của bộ điều hoà được mô tả trên hình 2.7. Từ xi lanh chính hai dòng loại "tăng đem" một dòng dẫn động trực tiếp ra các xi lanh bánh xe cầu trước còn một dòng dẫn động qua bộ điều hoà tới các xi lanh bánh xe cầu sau. B hình 2.7 1 - thanh đàn hồi truyền tín hiệu tải trọng; 2, 6 - đầu nối; 3 - pittông bộ điều hoà; 4 - nắp; 5 - ống chặn; 7 - phớt làm kín; 8 - bạc đỡ chặn; 9 - lò xo; 10 - phớt làm kín; 11 - thân bộ điều hoà; 12 - xi lanh bánh xe sau; 13 - bàn đạp phanh; 14 - xi lanh chính; 15 - xi lanh bánh xe trước. Bộ điều hoà bao gồm thân 11 trong đó có lắp pittông 3 với các lò xo, bạc đỡ chặn, phớt làm kín và được đậy bởi nắp 4. Trên thân bộ điều hoà có hai lỗ tương ứng với hai cửa vào và ra của bộ điều hoà. Pittông 3 được lò xo 9 luôn ép sát lên phía trên tạo đường lưu thông dầu từ cửa vào sang cửa ra. Ngoài ra pittông 3 còn chịu một lực do thanh đàn hồi 1 tác dụng lên. Lực này tuỳ thuộc vào mức tải của ôtô. Thân bộ điều hoà được lắp cố định trên khung hoặc sàn ôtô, còn một đầu của thanh đàn hồi 1 được lắp trên dầm cầu sau ôtô. Khi mức tải thay đổi có nghĩa là độ võng tĩnh của hệ thống treo sau thay đổi do đó thanh đàn hồi 1 sẽ thay đổi lực tác dụng lên pittông 3. *Nguyên lý làm việc: Giả sử ở một mức tải nào đó, pittông 3 bị đẩy lên trên bởi lực căng của cả lò xo 9 và thanh đàn hồi 1. Khi đó phần tán dầy trên đỉnh pittông 3 tách khỏi phớt 7. Khi tiến hành phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn đến cửa vào qua khe a của phần tán mỏng pittông sang cửa ra để dẫn đến các xylanh bánh xe sau. do có chênh lệch đường kính của tán dầy phía trên là D và đường kính thân dưới pittông là d nên diện tích chịu áp suất ở phía trên lớn hơn diện tích ở phía dưới. Vì vậy ở một giá trị áp suất nào đó pittông 3 sẽ chịu áp lực tổng cộng của dầu tác dụng theo xu hướng đẩy pittông xuống dưới để cân bằng với lực đẩy cả các lò xo. Khi áp suất dầu trong hệ thống tăng dần lên đến một giá trị nào đó thì áp lực tổng cộng của dầu tác dụng lên pittông sẽ thắng được sức căng của lò xo 9 và thanh đàn hồi 1 làm pittông đi xuống. Khi pittông đi xuống tán dầy trên đỉnh pittông cùng với phớt 7 giảm khe hở lưu thông dầu từ cửa vào sang cửa ra nên gây tổn thất về áp suất do đó áp suất ở đầu ra của bộ điều hoà (tức là áp suất ở các xi lanh bánh xe sau) giảm một lượng so với áp suất đầu vào (áp suất các xi lanh bánh xe trước). Khi mức tải của ôtô càng lớn thì lực từ thanh đàn hồi 1 tác dụng lên pittông càng lớn nên thời điểm làm việc của điều hoà cũng sẽ chậm hơn. 2.2.4. Cơ cấu phanh tang trống. * Nhiệm vụ, yêu cầu. Hầu hết hệ thống phanh được dùng trên ôtô du lịch ngày nay đều sử dụng loại cơ cấu phanh guốc ở bánh xe cầu trước và phanh đĩa ở bánh xe cầu sau. Một số xe vẫn sử dụng cơ cấu phanh guốc ở tất cả các bánh * Phân loại. Đối với cơ cấu phanh guốc có 4 loại sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh: - Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau. - Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và chuyển dịch của các guốc bằng nhau. - Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc như nhau. - Cơ cấu phanh có chốt tựa chung và có cường hóa (cơ cấu phanh kiểu bơi). Hiện nay trên các xe du lịch đời mới thường sử dụng cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh sau và cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực đẩy lên guốc bằng nhau cho cơ cấu phanh của phanh trước . * Cấu tạo và nguyên lý làm việc. 2.2.4.1 Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau Đặc điểm của cơ cấu này là có hai xylanh phanh bánh xe đặt riêng rẽ cho từng guốc và chốt tựa riêng rẽ được bố trí khác phía. Mômen ma sát sinh ra ở guốc trước và guốc sau bằng nhau. Khích thước xylanh của chúng bằng nhau nên tạo ra lực đẩy lên guốc bằng nhau. Trên hình (2.8) là sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau. Hình 2.8 - Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía lực đẩy lên các guốc bằng nhau Cơ cấu phanh có hai ống xylanh bố trí riêng rẽ ở hai guốc phanh. Mỗi guốc phanh được quay quanh chốt tựa, bố trí đối xứng với nhau. Dầu được cung cấp đến các xylanh và giữa các xylanh có đường ống dẫn thông qua ống nối. Cơ cấu phanh loại này có sự làm kín để loại trừ khả năng văng dầu, nước, bụi bẩn lên bề mặt làm việc của guốc phanh và tang phanh bảo đảm tăng được độ tin cậy làm việc, tăng tuổi thọ và giữ chất lượng phanh ổn định trong quá trình sử dụng. Nhờ việc bố trí các xylanh làm việc và chốt tựa đối xứng cho nên hiệu quả phanh của hai má phanh sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào. Hiệu quả phanh khi xe chuyển động tiến cao hơn so với khi xe chuyển động lùi, do cơ cấu phanh có hiện tượng tự xiết. * Ưu điểm + Cơ cấu phanh loại này thuộc loại cân bằng. + Cường độ hao mòn của các tấm ma sát là như nhau, do đó chế độ làm việc của hai guốc phanh là như nhau. + Hiệu quả phanh theo chiến tiến đạt chất lượng cao do có hiện tượng tự xiết của cả hai guốc phanh. * Nhược điểm + Hiệu quả phanh sẽ giảm mạnh khi xe chuyển động lùi. + Kết cấu của cơ cấu phanh là phức tạp do phải bố trí hai xylanh công tác. 2.2.4.2 Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau được thể hiện trên (hình 2.9) là loại sử dụng xi lanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía, lực đẩy lên các guốc bằng nhau Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là có lực đẩy guốc phanh bằng nhau P1=P2 do đường kính piston xylanh công tác như nhau. Nhưng mômen ma sát của guốc phanh trước lớn hơn guốc phanh sau. Do mômen ma sát ở trên guốc phanh trước (do phản lực tiếp tuyến Y1 gây ra) cùng chiều với mô men của lực P1, còn mô men ma sát ở guốc phanh sau (do phản lực tiếp tuyến Y2 gây ra) có xu hướng chống lại lực dẫn động nên sức ép của guốc phanh vào tang phanh sẽ lớn hơn so với guốc phanh sau. Vì vậy nếu kích thước của 2 guốc phanh như nhau thì guốc phanh trước sẽ mòn nhiều hơn guốc phanh sau. Lò xo hồi vị: mỗi bánh xe có một lò xo hồi vị chung cho cả guốc trước và guốc sau. Mâm phanh được gắn trên mặt bích của dầm cầu. Các guốc phanh được đặt trên các chốt tựa. Dưới tác dụng của lò xo kéo các guốc phanh được ép chặt vào các cam điều chỉnh và ép các đầu tựa vào piston trong xylanh công tác, làm cho các piston trong xylanh sát gần nhau. Xylanh phanh bánh xe được gắn chặt trên mâm phanh. Giữa các piston của xylanh phanh bánh xe có lò xo côn để gối tựa luôn luôn ép sát vào guốc phanh. Má phanh và guốc phanh trước giống như cơ cấu phanh trước. Má phanh và guốc phanh sau của cơ cấu phanh sau có 8 lỗ để tán đinh tán. Góc ôm sau β= 80o Chốt tựa : cả hai chốt tựa cùng nằm phía dưới. Ở chốt tựa có mặt vát để lắp đệm lệch tâm điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang phanh. Nguyên lý hoạt động Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng (dầu phanh) với áp suất cao truyền đến xylanh công tác tạo lên lực ép trên các piston và đẩy các guốc phanh ép sát vào tang phanh thực hiện quá trình phanh. Khi người lái nhả bàn đạp phanh, lò xo kéo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, khi đó giữa các má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc. Ưu điểm: Hiệu quả phanh của cơ cấu phanh tạo ra sẽ là như nhau khi xe tiến và xe lùi. Nhược điểm: Đây là cơ cấu phanh không cân bằng do các ổ bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe. 2.2.5. Cơ cấu phanh đĩa. * Nhiệm vụ, yêu cầu. Phanh đĩa được dùng phổ biến trên ô tô con có vận tốc cao, đặc biệt hay gặp ở cầu trước. Ngày nay phanh đĩa được dùng nhiều cho cả cơ cấu cầu trước và cầu sau xe vì có các yêu điểm chính sau: Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh (ma sát) ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, hơn cơ cấu phanh kiểu tang trống. Điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao. Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn,nên tổng khối lượng chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của bánh xe. Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng. Dễ dàng trong công việc sửa chữa và thay thế tấm ma sát. Công nghệ chế tạo gặp ít khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất. Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh tự động khe hở của má phanh và đĩa phanh. Tuy nhiên phanh đĩa khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không che kín hoàn toàn. Bởi vậy ở các xe có khả năng việt dã không cao không dùng cơ cấu này. * Phân loại. Hiện nay có hai loại phanh đĩa: Phanh đĩa có giá xy lanh cố định ( hình 2.10 a). Phanh đĩa có giá xy lanh di động (hình 2.10 b) * Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Phanh đĩa có giá đặt xy lanh cố định gồm hai xylanh công tác đặt hai bên đĩa phanh. Số lượng xy lanh công tác có thể là hai, bốn đặt đối xứng nhau, hoặc ba xylanh với hai xylanh nhỏ một bên còn một bên kia là xy lanh lớn (hình 2.10 a) Phanh đĩa có giá đặt xy lanh di động bố trí một xy lanh. Giá xy lanh được di chuyển trên các trục nhỏ dẫn hướng. Khi phanh xy lanh đẩy piston và má phanh vào má của đĩa phanh, sau đó đẩy giá đặt xy lanh trượt trên trục dẫn hướng để ép nốt má phanh bên kia vào đĩa phanh (hình 2.10 b). Loại có kết cấu các tấm má phanh tự lựa được điều khiển bằng một xy lanh lực đặt trên giá quay cũng thuộc vào loại này. Ở đây các tấm má phanh có thể quay tự lựa trong giá đỡ của xy lanh quay. Ngày nay ở trên xe dùng chủ yếu phanh đĩa có giá di động vì: Chất lỏng chỉ đưa vào một xy lanh, bởi vậy tăng diện tích cho không khí luồn vào làm mát đĩa phanh và má phanh tránh hiện tượng “sôi” dầu phanh khi phanh liên tục. Ở đây cơ cấu phanh có thể nằm sát ra phía vành bánh xe, dành không gian bố trí các chi tiết để tạo nên đường tâm trụ đứng “ giả tưởng” với bán kính bằng không hoặc bằng âm. Kết cấu đơn giản hơn, tạo điều kiện hạ giá thành của cụm chi tiết cơ cấu phanh. Trên các xe hiện nay có 2 loại phanh đĩa thường được sử dụng * Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh cố định Khi có lực phanh, dầu cao áp sẽ dồn đến xy lanh đẩy hai pittông ép các má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh. Số lượng xy lanh công tác có thể là 2, 4 đặt đối xứng nhau hoặc có thể là 3 với 2 xy lanh nhỏ 1 bên, còn bên kia là xy lanh lớn. * Cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động Phanh đĩa có giá xylanh di động chỉ bố trí xylanh thuỷ lực một bên. Giá xylanh có thể di động được trên các trục nhỏ dẫn hướng bắt trên moay ơ. Khi phanh, dầu cao áp đẩy pittông ép một bên má phanh áp sát vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá đặt xylanh trượt trên trục dẫn hướng đến ép má phanh còn lại áp sát vào trống phanh. Khi cả hai má phanh đều ép sát vào đĩa phanh, phanh mới được thực hiện. Phanh đĩa có giá xylanh di động được dùng trên đa số các xe ôtô du lịch ngày nay do chỉ bố trí một bên xylanh nên tăng diện tích được làm cho đĩa phanh, tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục. * Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng. * Ưu điểm Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầu trước. Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các ưu điểm chính sau: Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng. Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất. Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi. Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định , nhất là ở tốc độ cao. Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe. Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng. Thoát nước tốt do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn. Không cần điều chỉnh phanh. * Nhược điểm Nhược điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả. Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn. Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh. CHƯƠNG 3 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ Việc khảo sát động lực học quá trình phanh sẽ cho ta thấy rõ các yếu tố ảnh hưởng mật thiết đến quá trình phanh. Cơ sở của quá trình phanh khi hệ thống phanh có ABS. Kết quả quan trọng nhất mà quá trình khảo sát thu được đó là tìm ra được các điều kiện để hiệu quả phanh đạt tối ưu và một số chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả ấy. 3.1. Các giả thiết Khi đang chuyển động trên đường cũng như khi bắt đầu vào chế độ phanh ôtô chịu tác dụng của nhiều nội lực và ngoại lực phức tạp. Để đơn giản và thuận tiện cho việc khảo sát, đề tài đưa ra một số giả thiết sau: Khảo sát mô hình phẳng của ôtô hai cầu không kéo moóc, không tính đến ảnh hưởng của chiều rộng bánh xe, các bánh xe của một cầu được coi là một. Hệ số bám của các bánh xe ở các cầu là không đổi và bằng nhau Toàn bộ khối lượng của ôtô tập trung tại trọng tâm xe. Xe chuyển động trên đường phẳng, nằm ngang, lớp phủ đồng nhất. Phản lực thẳng đứng của đường tác dụng lên bánh xe đi qua trục bánh xe. Sự chuyển dời tâm áp lực được kể đến qua mômen cản lăn. Bánh xe tiếp xúc với mặt đường tại một điểm. Không kể đến các yếu tố ảnh hưởng của người lái và của kết cấu hệ thống phanh. 3.2. Sơ đồ khảo sát Từ các giả thiết trên, sơ đồ khảo sát động lực học quá trình phanh xe được đưa ra như trên hình 3.1. Hình 3.1. Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh Trong đó PP1, PP2: là lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau với mặt đường. Bản chất của lực phanh chính là phản lực tiếp tuyến ngược chiều chuyển động của ôtô, xuất hiện khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh khiến cơ cấu phanh tạo ra mômen ma sát hay còn gọi là mômen phanh MP nhằm hãm bánh xe lại. PJ : là lực quán tính đặt tại trọng tâm của ôtô, cùng chiều chuyển động của ôtô. G : là trọng lượng toàn bộ của ôtô, đặt tại trọng tâm ôtô. RK1 ,RK2: là các phản lực pháp tuyến của đường, tương ứng đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu trước, cầu sau với đường. Mf1, Mf2 : là các mô men cản lăn ở các bánh xe cầu trước, bánh xe cầu sau của ôtô. PW :là lực cản không khí. Trong quá trình phanh, lực cản lăn và lực cản không khí có giá trị nhỏ, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây ra sai số khoảng 1,5 ¸ 2%. 3.3. Động lực học quá trình phanh 3.3.1. Phương trình động lực học khi phanh Sử dụng sơ đồ khảo sát hình 3.1 viết phương trình cân bằng lực của ôtô theo chiều chuyển động ta có: Pj - PP - Pf - PW = 0 (3.1) Hay: (3.2) Trong đó + PP là tổng lực phanh ở tất cả các bánh xe, [N]. Lực phanh lớn nhất PPmax bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, ta có: PPmax = Pj = G . = RK . (3.3) RK = RK1 + RK2+ RK3 S là quãng đường phanh, [m]. G là trọng lượng toàn bộ của ôtô, [N]. là hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay khi phanh có ngắt ly hợp. KW là hệ số cản không khí. F = B.H là diện tích cản chính diện của ôtô, [m2]. B là chiều rộng cơ sở của ôtô, [m]. H là chiều cao lớn nhất của ôtô, [m]. f là hệ số cản lăn của ôtô. g là gia tốc trọng trường, [m/s2]. Trong thực tế khi vận tốc ôtô nhỏ hơn 100Km/h thì lực cản không khí chiếm khoảng 1,5 ¸ 2% tổng lực cản, do vậy khi xác định gia tốc phanh và quãng đường phanh có thể bỏ qua PW. Khi phanh bỏ qua lực cản không khí PW vì chỉ gây sai số 1,5 2% và thay vào phương trình (3.1) ta có biểu thức xác định gia tốc phanh như sau: (3.4) Khi phanh cấp tốc, về mặt trị số lực phanh riêng sẽ gần bằng hệ số bám . Trên đường có lớp phủ tốt thì >> f nên có thể bỏ qua lực cản lăn khi phanh cấp tốc. Ta có: (3.5) Khi phanh không ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, còn có lực phanh sinh ra bởi lực cản trong động cơ qui dẫn về bánh xe chủ động được phanh: (3.6) Trong đó: _Lực phanh do động cơ sinh ra qui dẫn đến bánh xe chủ động được phanh. Mmse _Mô mem ma sát của động cơ. iTL, _Tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực. Quá trình phanh khi không ngắt động cơ khỏi hệ thống truyền lực chỉ có hiệu quả khi Mmse > Mje . 3.3.2. Điều kiện phanh xe có hiệu quả nhất Để đạt được PPmax thì phải sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh. Để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám của ôtô thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe hoặc các trục phải đồng thời đạt đến giá trị lực bám, tức là lực phanh riêng ở các trục phải bằng nhau: (3.7) Như vậy các lực phanh phải tỷ lệ thuận với các phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe của các cầu. Trong trường hợp này ta có thể nói đã có sự phân bố lực phanh lý tưởng, gia tốc phanh lớn nhất xác định như sau: JPmax = g. = g.j (3.8) Nếu điều kiện (3.7) không được thỏa mãn thì sẽ xảy ra sự hãm cứng các bánh xe ở một cầu nào đó rồi đến các cầu khác, dẫn đến mất ổn định chuyển động của xe. Khi đó lực phanh riêng của xe sẽ nhỏ hơn hệ số bám và gia tốc phanh cũng sẽ nhỏ hơn gia tốc khi đạt đến sự phân bố lực phanh lý tưởng. 3.4. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh Để đánh giá chất lượng phanh của quá trình phanh ôtô có thể dùng các chỉ tiêu sau đây: Quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh, lực phanh hoặc lực phanh riêng . 3.4.1. Gia tốc chậm dần khi phanh Đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh ôtô. Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô có thể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau: Pj = Pp +Pf + Pw + P Pi (3.9) Trong đó: Pp , Pf , Pw , P , Pi lần lượt là lực phanh sinh ra ở các bánh xe, lực cản lăn, lực cản không khí, lực để thắng tiêu hao ma sát không khí, lực cản dốc. Thực nghiệm chứng tỏ Pf, Pw, P rất bé so với lực phanh Pp. Khi phanh trên đường nằm ngang (Pi = 0) thì lực phanh PP chiếm khoảng 98% tổng các có xu hướng cản sự chuyển động của ôtô, ta có phương trình sau: Pj = Pp (3.10) Lực phanh lớn nhất được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức: Ppmax = P = G. (3.11) JPmax = G. (3.12) d _ Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay của ôtô khi phanh. Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh xác định theo công thức sau: (3.13) Để tăng gia tốc chậm dần khi phanh cần giảm hệ số . Vì vậy khi phanh đột ngột lái xe cần ngắt ly hợp để tách động cơ đang làm việc ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó giá trị giảm, JPmax sẽ tăng. JPmax phụ thuộc vào hệ số bám giữa lốp với mặt đường. Giá trị hệ số bám lớn nhất trên đường nhựa tốt. Nếu coi và gia tốc trọng trường g = 10m/s2 thì gia tốc chậm dần cực đại khi phanh trên đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có thể đạt trị số: . Trong quá trình phanh chậm dần, ôtô đạt gia tốc phanh chậm dần thấp hơn nhiều. Phanh đột ngột chỉ xảy ra trong những tình huống nguy hiểm. 3.4.2. Thời gian phanh Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh cũng như chất lượng quá trình phanh. Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng cao. Công thức (3.13) được thể hiện dưới dạng vi phân như sau: (3.14) Muốn xác định thời gian phanh cần tích phân lượng dt trong giới hạn vận tốc từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu phanh v1 tới thời điểm vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh: (3.15) Nếu phanh ôtô đến khi dừng hẳn thì v2 = 0, khi đó thời gian phanh nhỏ nhất tPmin được tính như sau: (3.16) Ta thấy thời gian phanh nhỏ nhất không phụ thuộc vào trọng lượng xe mà phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh ôtô v1, phụ thuộc vào hệ số khối lượng quay và phụ thuộc vào hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Để giảm thời gian phanh, người lái nên cắt ly hợp khi phanh. 3.4.3. Quãng đường phanh 3.4.3.1. Quãng đường phanh lý thuyết Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng quá trình phanh của ôtô. Chỉ tiêu này mang tính trực quan giúp lái xe xử lý tốt khi phanh trên đường. Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất bằng cách nhân hai vế của biểu thức (3.15) với một lượng vi phân dS của quãng đường phanh: (3.17) (3.18) Quãng đường phanh xác định bằng cách tích phân dS trong giới hạn vận tốc từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu phanh v1 tới thời điểm vận tốc cuối quá trình phanh v2: (3.19) Nếu phanh xe đến khi dừng hẳn thì v2 = 0, ta có thời gian phanh nhỏ nhất SPmin được tính như sau: (3.20) Như vậy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v1, phụ thuộc vào hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay và phụ thuộc vào hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường. Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số , nên người lái cần cắt ly hợp rồi mới phanh. Các công thức (3.13), (3.16), (3.20) về mặt lý thuyết không phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ G của ôtô, nhưng phụ thuộc vào hệ số bám , mà hệ số phụ thuộc vào tải trọng G của ôtô. 60 j = 0,5 j = 0,7 20 40 80 100 SP [m] 120 0 5,5 11,1 16,6 22,2 V1 [m/s] Hình 3.5 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo hệ số bám j Khi G tăng lên thì giảm, do đó gia tốc phanh chậm dần sẽ giảm còn thời gian phanh và quãng đường phanh sẽ tăng lên. Thực nghiệm đã chứng minh quãng đường phanh của xe con, xe tải và xe khách khác nhau mặc dù bắt đầu phanh ở cùng một vận tốc v2. Đồ thị trên hình 3.5 đã cho thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì quãng đường phanh càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vận tốc v1, đồng thời hệ số bám càng cao thì quãng đường phanh càng giảm. 3.4.3.2. Quãng đường phanh thực tế Các công thức (3.13), (3.16), (3.20) xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh đều mang tính lý thuyết, tức là trong điều kiện lý tưởng, nghĩa là áp suất chất lỏng (khí nén) có giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của lái xe không được kể đến. Thời gian phanh không phải được tính từ khi phanh bắt đầu có hiệu quả mà phải tính từ khi người lái nhận được tín hiệu để phanh. Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa 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. Hình 3.6 Giản đồ phanh 0 t1 t2 t3 t4 t5 PP JP t PP JP A Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh. Trên giản đồ, gốc toạ độ được coi là thời điểm người lái phát hiện ra chướng ngại vật ở phía trước và nhận thức được rằng cần phải phanh xe. Thời gian các giai đoạn trong quá trình phanh thực tế được xác định cụ thể gồm có: t1: Thời gian phản xạ của người lái, tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh. Thời gian này phụ thuộc vào trình độ của người lái. Thời gian t1 nằm trong giới hạn t1 = 0,3 0,8s. t2: Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh do phải khắc phục hành trình tự do trong hệ thống, tức là thời gian từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào tang phanh. Thời gian này phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, đối với phanh khí nén t2 = 0,2 0,4s, phanh dầu t2 = 0,03 0,1s. t3: Thời gian tăng lực phanh và tăng gia tốc chậm dần, nó phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, với phanh khí nén t3 = 0,5 1s, phanh dầu t3 = 0,2 0,4s. t4: Thời gian phanh hoàn toàn với lực phanh cực đại PPmax và với gia tốc chậm dần cực đại JPmax. Thời gian này được xác định theo công thức (3.16). Trong thời gian này lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị không đổi. t5: Thời gian nhả phanh sau khi xe dừng, lực phanh giảm dần về 0. Đối với phanh khí nén t5 = 1,5 2s, phanh dầu t5 = 0, 2s. Khi ôtô đã dừng hoàn toàn thì thời gian phanh t5 không ảnh hưởng đến quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy thời gian phanh thực tế tổng cộng kể từ lúc có tín hiệu phanh đến khi phanh dừng hẳn sẽ là: tP = t1 + t2 + t3 + t4 (3.21) Từ giản đồ phanh cho thấy ở thời gian t1 + t2, lực phanh và gia tốc chậm dần bằng không. Lực phanh và gia tốc bắt đầu tăng lên từ thời điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t2. Cuối thời gian t3, lực phanh và gia tốc chậm dần đạt giá trị cực đại và giữ không đổi trong suốt thời gian t4. Cuối thời gian t4, gia tốc chậm dần và lực phanh bắt đầu giảm. Hết thời gian t5, lực phanh bằng không. Gia tốc chậm dần trong thời gian t4 được gọi là gia tốc chậm dần ổn định. Giản đồ phanh trên đây đã được đơn giản hóa, còn giản đồ phanh lấy từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng nhấp nhô. Nếu kể đến thời gian phản xạ của người lái và thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh thì quãng đường phanh thực tế được xác định như sau: SP = S1 + S2 + S3 + S4 (3.22) Trong đó : S1 + S2 = v2.(t1 + t2) (3.23) (3.24) Quãng đường xe chạy trong thời gian t4 xác định từ điều kiện cân bằng giữa công do lực phanh sinh ra với động năng của xe trong thời gian t4: (3.25) Trong đó : PPmax là lực phanh ôtô trên đoạn đường S4, [N]; v4 là vận tốc ban đầu của ôtô trên đoạn đường S4, [m/s] . Từ đó ta có công thức xác định S4 như sau: (3.26) Tổng quãng đường phanh của ôtô sẽ là: (3.27) Khi phanh cấp tốc đến giới hạn hãm cứng bánh xe các cầu thì: JPmax = g.j Khi đó quãng đường phanh trong trường hợp phanh cấp tốc sẽ là: (3.28) Trong quá trình sử dụng, do má phanh bị mòn và do điều chỉnh không đúng sẽ làm cho quãng đường phanh lớn hơn rất nhiều và gia tốc phanh chậm dần giảm đi 10 15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng. 3.4.4. Lực phanh và lực phanh riêng Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh. Chỉ tiêu này chỉ được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh ôtô trên bệ thử. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ôtô xác định theo công thức: (3.29) Trong đó : MP là mômen phanh của các cơ cấu phanh; rK là bán kính tính toán của bánh xe. Lực phanh riêng là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của ôtô: (3.30) Lực phanh riêng đạt cực đại khi lực phanh đạt cực đại: (3.31) Lực phanh riêng cực đại có giá trị bằng hệ số bám. Như vậy, về mặt lý thuyết, lực phanh riêng cực đại có thể đạt được giá trị 75 80% trên mặt đường nhựa khô nằm ngang. Nhưng trong thực tế, giá trị đạt được chỉ trong khoảng 45 65%. Ngoài ra có thể sử dụng thông số lực phanh riêng cho từng cầu xe . Các giá trị này dùng để đánh giá khả năng sử dụng trọng lượng bám ở từng cầu. (3.32) Cả bốn chỉ tiêu trên đều có giá trị ngang nhau, nghĩa là khi đánh giá chất lượng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu đó. Tại Việt Nam hiện nay, tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường được quy định tại tiêu chuẩn 22 TCN 224 - 2001: “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ” do Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải Việt Nam ban hành ngày 05/12/2001. Tiêu chuẩn này quy định thử xe ở chế độ không tải, trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng bằng phẳng và khô, được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: SP hoặc JPmax, hệ số bám không nhỏ hơn 0,6. Vận tốc bắt đầu phanh là 30[Km/h] (8,33[m/s]). Bảng 3.1 Tiêu chuẩn kiểm tra hiệu quả phanh công tác định kỳ trên đường ở Việt Nam Loại ôtô SP [m], Không lớn hơn JPmax [m/s2], Không nhỏ hơn Ôtô con, ôtô con chuyên dùng đến 09 chỗ (kể cả người lái) 7,2 5,8 Ôtô tải có trọng lượng toàn bộ không lớn hơn 8000KG, ôtô khách trên 09 chỗ (kể cả người lái) có tổng chiều dài không lớn hơn 7,5m 9,5 5,0 Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 8000KG, ôtô khách trên 09 chỗ (kể cả người lái) có tổng chiều dài lớn hơn 7,5m 11 4,2 Qua những phân tích trên ta thấy cần thiết phải có cơ cấu tự động điều chỉnh áp suất khí nén trong dẫn động phanh đến các cầu theo sự thay đổi của mômen bám, khi đó sẽ loại trừ được khả năng hãm cứng không đúng lúc của các bánh xe. Thời điểm cần điều chỉnh áp suất khí nén trong dẫn động là khi đạt giá trị (Q0, j0), sao cho khi lực bàn đạp đạt đến giá trị Qmax thì mômen phanh ở cả hai cầu đều đạt bằng giá trị của mômen bám. Trọng lượng bám sẽ được sử dụng hiệu quả hơn. Để làm được điều đó cần có cơ cấu tự động điều chỉnh lực phanh (bộ điều hoà lực phanh) và cơ cấu chống hãm cứng bánh xe (ABS). Qua đó cũng để nắm vững những điều kiện để phanh xe hiệu quả trong quá trình sử dụng và khai thác xe. CHƯƠNG 4 HƯỚNG DẪN KHAI THÁC SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ DU LỊCH Trên cơ sở các đặc điểm đã tìm hiểu, phần cuối cùng của đồ án tập trung vào quá trình sử dụng của hệ thống phanh trên ô tô du lịch trong điều kiện thực tế, nhằm đưa ra được phương pháp khai thác hiệu quả nhất. Công tác kiểm tra bảo dưỡng trong quá trình khai thác. Trong quá trình khai thác, để đảm bảo cho các cụm, hệ thống luôn trong tình trạng kỹ thuật tốt nhất, người quản lý sử dụng xe cần phải thực hiện tốt công tác kiểm tra bảo dưỡng bao gồm: kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên, bảo dưỡng cấp 1 và bảo dưỡng cấp 2, trong đó có các nội dung sau: Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên. Công tác kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên do người sử dụng thực hiện hàng ngày hay sau mỗi hành trình dài của xe. Thông thường, đối với xe du lịch, khối lượng công việc bảo dưỡng thường xuyên được giảm tối thiểu cho người sử dụng và có nội dung chi tiết trong sách hướng dẫn sử dụng đi kèm theo xe. Trong quá trình sử dụng, cần tạo thói quen kéo phanh tay mỗi khi dừng xe, đạp thử phanh chân trước khi hạ phanh tay và cho xe khởi hành. Tránh để các bánh xe bị trượt lết trong khi phanh. Không phanh xe liên tục khi xuống dốc dài mà cần kết hợp phanh xe bằng động cơ. Sau khi xe lội nước, cần phải rà phanh trước khi cho xe chuyển động bình thường. Thường xuyên kiểm tra lượng dầu phanh trong bình, tránh để dầu phanh tiếp xúc với không khí và tạp chất. Kiểm tra độ kín khít của các mối nói và đường ống dẫn dầu bằng mắt thường. Sau một hành trình dài, cần kiểm tra nhiệt độ ở các cơ cấu phanh và xy lanh chính, lượng dầu trong bình chứa. Trong quá trình sử dụng, nếu hành trình bàn đạp phanh tăng đột ngột, hiệu quả phanh bị giảm, xe bị lệch hướng chuyển động khi phanh, cơ cấu phanh bị cháy khét, bó kẹt hay phát tiếng rít, người lái cần khẩn chương dừng xe, kiểm tra và khác phục hư hỏng. Người sử dụng phải chú ý đến các định kỳ bảo dưỡng theo khuyến cáo của nhà sản xuất, cần tiến hành đúng, đủ các nội dung đã đề ra. Nếu xe thướng xuyên phải hoạt động trong các điều kiện đặc biệt như : môi trường nhiều bụi bẩn, đường gồ ghề, đồi núi nhiều khúc cua gấp, nhiều đèo dốc, xe sử dụng ở vùng gần biển, xe chịu tải trọng nặng, xe phải lội nước, xe ít sử dụng. Đối với các xe được thiết kế cho các nước thuộc vùng khí hậu ôn đới và hàn đới, khi đưa vào khai thác tại Việt Nam cũng cần phải có các chế độ khai thác đặc biệt và bảo dưỡng định kỳ sớm hon. Bảo dưỡng cấp 1. Bảo dưỡng cấp 1 được tiến hành tại trạm bảo dưỡng sau 10.000 km hoạt động của xe hoặc 6 tháng sử dụng, tùy theo điều kiện nào đến trước. Đối với hệ thống phanh, công tác bảo dưỡng cấp 1 bao gồm các nội dung sau : Bằng cách lái thử xe trên đường kiểm tra, chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của cả hệ thống phanh thông qua lực bàn đạp, thời gian phanh, quãng đường phanh, quỹ đạo phanh của xe. Kiểm tra, điều chỉnh, bôi trơn bàn đạp phanh và đũa đẩy của xy lanh chính. Kiểm tra và bổ sung dầu phanh nếu cần. Kiểm tra toàn bộ đường ống và các chỗ nối. Tiến hành xả khí trong dẫn động phanh. Kiểm tra điều chỉnh các cơ cấu phanh. Điều chỉnh phanh tay. Bảo dưỡng cấp 2. Bảo dưỡng cấp 2 được tiến hành sau 30.000 km hoạt động của xe. Ngoài các nội dung như trong bảo dưỡng cấp 1, bảo dưỡng cấp 2 cần tiến hành các công việc sau : Tháo xy-lanh chính khỏi xe để tiến hành bảo dưỡng. Tháo rời, làm vệ sinh và kiểm tra tình trạng kỹ thuật từ chi tiết, thay mới cupen. Tháo và làm vệ sinh các cơ cấu phanh, thay thế má phanh, bôi trơn cho các chốt quay, kiểm tra sức kéo của lò xo hồi vị, thay thế cupen của xy-lanh công tác. Thay mới dầu phanh, kiểm tra xiết chặt đường ống dẫn. Trong các lần bảo dưỡng cấp 2 chẵn, cần làm vệ sinh bầu trợ lực chân không và rà lại các tang phanh. Kiểm tra điều chỉnh đối với hệ thống phanh. Công tác kiểm tra điều chỉnh đối với hệ thống phanh cần chú ý các nội dung sau : Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh. Điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh. Xả khí trong dẫn động thủy lực. Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp phanh. Hành trình toàn bộ, hành tình tự do và vị trí tự do của bàn đạp phanh phụ thuộc vào kích thước, vị trí ngồi lái của từng loại xe, được nhà sản xuất quy định cụ thể trong sách hướng dẫn khai thác. Việt điều chỉnh được tiến hành thông qua các ốc hạn chế hành trình bàn đạp và thay đổi chiều dài của đũa đậy. Khi điều chỉnh cần chú ý, giữa đũa đẩy và đáy của pittông luôn phải có khe hở tự do, nhằm đảm bảo phanh được nhả hoàn toàn. Điều chỉnh khe hở má phanh và tang phanh. Trong quá trình sử dụng, cần tiến hành kiểm tra điều chỉnh khe hở giữa má phanh và tang của cơ câu phanh guốc. Khi kiểm tra, bánh xe được kích khỏi mặt đất, xoay tới vị tri đánh dấu giữa mâm phanh và tang phanh, sử dụng căn lá để đo khe hở tại lỗ kiệm tra. Ngoài ra, co thê kiểm tra bằng kinh nghiệm thông qua hành trình bàn đạp phanh. Thông thường, trên xe du lịch sử dụng hai kết cấu điều chỉnh là cam lệch tâm và cần đẩy. Đối với cam lệch tâm, bánh xe được kích khỏi mặt đất, xoay đều hai cam cho tới khi bánh xe bị bó cứng. Sau đó nhả đều cả hai cam để bánh xe có thể quay tự do. Tương tự, với kết cấu dạng cần đẩy, xoay ốc điều chỉnh thay đổi chiều dài cần đẩy cho tới khi bánh xe bị hãm cứng. Sau đó nhả dần để bánh xe có thể quay tự do. Việc điều chỉnh phải thực hiện với cả hai bánh xe trên một cầu. Đối với các cơ cấu phanh sử dụng chốt tựa kiểu bạc lệch tâm thì chỉ điều chỉnh bạc khi thay thế, sửa chữa. Xả khí trong dẫn động thủy lực. Đối với hệ thống phanh dẫn động thủy lực, nếu trong đường ống có lẫn các bọt khí có độ đàn hồi cao, lực bàn đạp sẽ không được truyền tới các guốc phanh. Do đó, khi tiến hành sửa chữa hay thay thế, cần tiến hành xả khí đúng quy trình tại tất cả các vị trí có vít xả khí theo nguyên tắc : ‘‘từ xa về gần, từ thấp lên cao’’. Các hư hỏng thông thường và cách khắc phục. Các hư hỏng thường gặp đối với hệ thống phanh xe du lịch, nguyên nhân và cách khác phục được trình bày trong bảng 4.1. TT HIỆN TƯỢNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC PHỤC 1 Hiệu quả phanh không đạt 1.1 - Hành trình cáo ích của bàn đạp phanh dài. - Khe hở má phanh tang phanh lớn do điều chỉnh sai. - Hỏng kết cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh (nếu có). - Mà phanh quá mòn, guốc phanh bị cà sát vào tang trống (đĩa phanh). - Dầu phanh bị rò rỉ và hao hụt dần dần. - Điều chỉnh lại cơ cấu phanh tang trống, thay thế má phanh nếu cần. - Sửa chữa phục hồi hoặc thay thế. - Thay má phanh, rà lại tang phanh. - Tìm và khắc phục vị trí rò rỉ, bổ sung dầu. 1.2 - Bị ‘‘hẫng’’ bàn đạp phanh. - Rách các cupen làm mất hoàn toàn khả năng dẫn động. - Đường ống bị rò rỉ lớn. - Dầu phanh bị lẫn bọt khí do thiếu dầu trong bình chứa. - Dầu phanh lẫn nước, khi làm việc liên tục, nhiệt độ hệ thống tăng, nước bốc hơi tạo bọt khí trong đường ống. - Xác định vị trí và thay thế. - Xác định vị trí hư hỏng và thay thế. - Bổ xung dầu, tiến hành xả khí và xác định nguyên nhân gây hao hụt dầu trong bình chứa. - Sử dụng phanh bằng động cơ để tránh cho hệ thống bị quá nhiệt. Thay dầu phanh đúng định kỳ, tránh để dầu tiếp xúc với không khí. 1.3 - Lực bàn đạp phanh lớn nhưng hiệu quả phanh xe rất ít hoặc không có. - Bề mặt má phanh dính dầu mỡ, bụi bẩn làm giảm hệ số ma sát. - Lớp vật liệu trên bề mặt má phanh bị cháy do quá nhiệt làm giảm hệ số ma sát. - Tắc đướng ống dấn do bẹp hoặc do dầu phanh lẫn tạp chất. - Kẹt các pittông cưa cơ cấu phanh, bó kẹt guốc phanh. - Làm sạch má phanh. - Thay má phanh. - Kiểm tra xác định nguyên nhân và khắc phục. - Tiến hành sửa chữa. 2 Bó phanh 2.1 Hiện tượng xuất hiện sau khi điều chỉnh, sửa chữa. - Điều chỉnh sai hành trình tự do bàn đạp phanh. - Điều chỉnh sai phanh dừng - Điều chỉnh sai khe hở má phanh. - Điều chỉnh lại. 2.2 Hiện tượng xuất hiện trong quá trình sử dụng. - Gãy, tuột lò co hồi vị bàn đạp phanh. - Gãy, tuột lò co hồi vị cơ cấu phanh. - Kẹt guốc phanh. - Tắc lỗ hồi dầu xy lanh chính hoặc hỏng van 1 chiều hồi dầu. - Bơm đều các lốp xe theo tiêu chuẩn. - Kiểm tra xác định nguyên nhân và khắc phục. 3 Xe bị lệch hướng chuyển động khi phanh 3.1 Hiện tượng xuất hiện sau khi điều chỉnh, sửa chữa. - Khe hở má phanh tang phanh ở hai bên bánh xe không bằng nhau. - Còn lẫn bọt khí trơng đoạn cuối đường ống của một bên cơ cấu phanh. - Điều chỉnh lại cơ cấu phanh tang trống. - Tiến hành xả khí đúng quy trình. 3.2 Hiện tượng xuất hiện trong quá trình sử dụng. - Áp suất lốp xe hai bên không đều nhau. - Xảy ra các hư hỏng đã nêu đối với một bên cơ cấu phanh hoặc phần dẫn động. - Lò xo hồi vị một bên cơ cấu phanh quá yếu. - Bơm đều các lốp xe theo tiêu chuẩn. - Kiểm tra xác định nguyên nhân và khắc phục. - Thay thế. 4 Có tiếng kêu phát ra từ cơ cấu phanh 4.1 Tiếng kêu phát ra khi không phanh - Có bụi bẩn kẹt giữa má phanh và đĩa phanh. - Má phanh và tang phanh (đĩa phanh) bị sát, có thể xảy ra bó kẹt. - Đĩa phanh vị méo, lệch cà sát vào các phần cố định. - Tang phanh bị sát với mâm phanh. - Làm sạch cơ cấu phanh. - Điều chỉnh lại. - Tiến hành sửa chữa. 4.2 Tiếng kêu phát ra khi phanh. - Hết má phanh. - Guốc phanh bị rơ lỏng, xô lệch. - Lòng tang phanh không tròn đều. - Thay má phanh. - Tiến hành sửa chữa. 5 Phanh ăn đột ngột. - Hành trình tự do của bàn đạp ngắn, bàn đạp phanh để quá cao. - Má phanh bị ướt - Lòng tang phanh không tròn đều. - Xylanh công tác lắp không chặt. - Hỏng lò xo hồi vị cơ cấu phanh. - Hỏng trợ lực phanh. - Điều chỉnh lại. - Rà nhẹ phanh. - Sửa chữa tang phanh. - Siết chặt các vị trí cố định. - Thay lò xo hồi vị. - Sửa chữa hoặc thay thế. 6 Xe nhao về phía trước khi phanh. - Hiệu quả phanh của cầu sau kém. - Hỏng bộ điều hoàn lực phanh. - Kiểm tra xác định nguyên nhân và khắc phục. - Sửa chữa hoặc thay thế. 7 Xe hay bị trượt lết khi phanh. - Bánh xe quá mòn. - Hiệu quả phanh của cầu trước kém. - Hỏng bộ điều hòa lực phanh. - Thay thế. - Kiểm tra xác định nguyên nhân và khắc phục. - Sửa chữa hoặc thay thế. 8 Trên bảng điều khiển xuất hiện biểu tượng ( ! ) đối với các xe hiện đại. - Thiếu dầu phanh. - Hết má phanh. - Bổ sung và tìm nguyên nhân hao hụt dầu. - Thay thế. KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO