Thiết kế hệ thống phanh dầu xe tải

Lêi c¶m ¬n ! §å ¸n m«n häc lµ mét qu¸ tr×nh tæng hîp l¹i kiÕn thøc ®· häc mét c¸ch hÖ thèng. Trong ®ã ®å ¸n thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n «t« gióp cho sinh viªn cã t­ duy nghiªn cøu vÒ chuyªn nghµnh «t«, ®ång thêi ¸p dông nh÷ng kiÕn thøc ®· ®­îc häc ®i s©u t×m hiÓu vÒ kÕt cÊu vµ nguyªn lÝ lµm viÖc cña mét hÖ thèng cô thÓ, tiÕp thu thªm nh÷ng kiÕn thøc thùc tÕ trong qu¸ tr×nh tham kh¶o xe t­¬ng tù . Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n, ®­îc sù h­íng dÉn, chØ b¶o nhiÖt t×nh cña c« gi¸o Lª ThÞ Vµng vµ c¸c thÇy trong bé m«n, nªn em ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n «t«. V× vËy em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy c« trong bé m«n. Tuy nhiªn do cßn h¹n chÕ trong nhËn thøc nªn kh«ng thÓ tr¸nh khái sai sãt trong qu¸ tr×nh tiÕp thu kiÕn thøc. V× vËy ®å ¸n cña em cßn nhiÒu thiÕu sãt, kh«ng ®¸p øng ®­îc yªu cÇu thùc tÕ trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n. V× vËy em rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña thÇy c« ®Ó gióp em hÖ thèng l¹i kiÕn thøc, trang bÞ thªm nh÷ng kinh nghiÖm trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ, nh»m chuÈn bÞ tèt cho ®å ¸n tèt nghiÖp. Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Sinh viªn L­u Hïng C­êng Néi dung §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ tÝnh to¸n hÖ thèng phanh PhÇn I : t×m hiÓu kÕt cÊu hÖ thèng phanh vµ sè liÖu tham kh¶o. C«ng dông - ph©n lo¹i vµ yªu cÇu. KiÓu phanh thiÕt kÕ tÝnh to¸n. Nh÷ng th«ng sè ®· biÕt vµ th«ng sè cña xe tham kh¶o. PhÇn II : tr×nh tù tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng phanh. X¸c ®Þnh m« men phanh sinh ra ë c¸c c¬ cÊu phanh. C¬ cÊu phanh tr­íc. C¬ cÊu phanh sau. ThiÕt kÕ tÝnh to¸n c¬ cÊu phanh. X¸c ®Þnh lùc cÇn thiÕt t¸c dông lªn guèc phanh . C¬ cÊu phanh tr­íc. C¬ cÊu phanh sau. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cña m¸ phanh. ThiÕt kÕ tÝnh to¸n dÉn ®éng phanh. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh xy lanh lµm viÖc ë b¸nh xe. Lùc Q t¸c dông lªn bµn ®¹p. Hµnh tr×nh bµn ®¹p. Hµnh tr×nh cña piston xy lanh phanh chÝnh. TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt. TÝnh bÒn guèc phanh. TÝnh bÒn ®­êng èng dÉn ®éng phanh. TÝnh chèt phanh. PhÇn III : kÕt luËn. PhÇn I : t×m hiÓu kÕt cÊu hÖ thèng phanh vµ sè liÖu tham kh¶o. C«ng dông - ph©n lo¹i vµ yªu cÇu cña hÖ thèng phanh. C«ng dông. - Dïng ®Ó gi¶m tèc ®é cña « t« ®Õn khi ngõng h¼n hoÆc ®Õn mét tèc ®é nµo ®Êy . - Gi÷ cho «t« (m¸y kÐo ) dõng ë trªn dèc. KL: Víi «t« ®©y lµ mét trong nh÷ng côm vµ HT quan träng nhÊt v× nã ®¶m b¶o cho «t« ch¹y an toµn ë tèc ®é cao, do ®ã n©ng cao ®­îc n¨ng suÊt vËn chuyÓn. Ph©n lo¹i. - Ph©n lo¹i theo c¸ch bè trÝ c¬ cÊu phanh : Bè trÝ ë b¸nh xe (Phanh b¸nh xe) Bè trÝ ë truyÒn lùc (Phanh truyÒn lùc) - Ph©n lo¹i theo bé phËn tiÕn hµnh phanh : Phanh guèc Phanh ®ai Phanh ®Üa - Ph©n lo¹i theo kiÓu dÉn ®éng phanh : DÉn ®éng thuû lùc DÉn ®éng c¬ khÝ DÉn ®éng b»ng khÝ DÉn ®éng b»ng ®iÖn Yªu cÇu. HTP cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau : - Cã hiÖu qu¶ phanh cao nhÊt ë tÊt c¶ c¸c b¸nh xe, ®¶m b¶o qu·ng ®­êng phanh ng¾n nhÊt khi phanh ®ét ngét . - Phanh ªm dÞu trong mäi tr­êng hîp ®Ó ®¶m bÈo sù æn ®Þnh cña «t« khi phanh . - §iÒu khiÓn nhÑ nhµng, lùc bµn ®¹p ®iÒu khiÓn kh«ng lín - §¶m b¶o viÖc ph©n bè m« men phanh trªn c¸c b¸nh xe ph¶i theo quan hÖ thÕ nµo ®Ó sö dông hoµn toµn träng l­îng b¸m khi phanh víi bÊt kú c­êng ®é nµo . - Kh«ng cã hiÖn t­îng siÕt phanh. - C¬ cÊu phanh tho¸t nhiÖt tèt h¬n. - Cã hÖ sè ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh cao vµ æn ®Þnh trong ®IÒu kiÖn sö dông. - Gi÷ ®­îc tØ lÖ thuËn gi÷a lùc trªn bµn ®¹p víi lùc phanh tªn b¸nh xe. Cã kh¶ n¨ng phanh xe khi ®øng trong thêi gian dµi. KiÓu phanh thiÕt kÕ tÝnh to¸n. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n kiÓu phanh cã c¬ cÊu phanh guèc vµ ®­îc dÉn ®éng b»ng chÊt láng (dÇu). Trong ®ã ®Ó t¨ng c­êng hiÖu qu¶ phanh ë phanh tr­íc do m« men phanh sinh ra lín, nªn phanh tr­íc ®­îc thiÕt kÕ theo kiÓu c¬ cÊu phanh cã hai xy lanh lµm viÖc riªng rÏ ë hai guèc phanh. Bè trÝ nh­ vËy sÏ t¨ng hiÖu qu¶ khi «t« ch¹y tiÕn, nh­ng khi ch¹y lïi hiÖu qu¶ phanh sÏ rÊt thÊp, dï vËy trong tr­êng hîp nµy ta vÉn chän ®Ó thiÕt kÕ v× ta dïng cho xe t¶i cã t¶i träng nhá (1 tÊn). C¬ cÊu phanh sau do kh«ng cã yªu cÇu g× ®Æc biÖt nªn ta thiÕt kÕ theo kiÓu th­êng dïng, ®ã lµ c¬ cÊu phanh cã hai guèc phanh quay quanh chèt lÖch t©m vµ ®Æt ®èi xøng víi hai xy lanh lµm viÖc (cã cïng ®­êng kÝnh). §Ó ®¶m b¶o ®é mßn ®ång ®Òu ë hai m¸ phanh th× m¸ phanh cña guèc phanh tù siÕt ®­îc lµm dµi h¬n. C¸c kiÓu c¬ cÊu phanh ta chän thiÕt kÕ nh­ trªn cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n vµ ®iÒu chØnh khe hë gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh b»ng cam quay vµ chèt lÖch t©m VÒ dÉn ®éng phanh ta chän hÖ thèng dÉn ®éng b»ng chÊt láng mét dßng v× nã cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: Phanh ®ång thêi c¸c b¸nh xe víi sù ph©n bè lùc phanh gi÷a c¸ b¸nh xe hoÆc gi÷a c¸c guèc phanh theo yªu cÇu. HiÖu suÊt cao. §é nhËy tèt. KÕt cÊu ®¬n gi¶n. Cã kh¶ n¨ng dïng trªn nhiÒu lo¹i «t« kh¨c nhau mµ chØ cÇn thay ®æi c¬ cÊu phanh. Tuy nhiªn bªn c¹nh nh÷ng ­u ®iÓm hÖ thèng dÉn ®éng kiÓu nµy vÉn cßn tån t¹i nh÷ng nh÷ng nh­îc ®iÓm sau: Kh«ng thÓ lµm tØ sè truyÒn lín do ®ã kh«ng cã c­êng ho¸, chØ dïng cho «t« cã träng l­îng toµn bé nhá, lùc t¸c dông lªn bµn ®¹p lín. HiÖu suÊt dÉn ®éng sÏ gi¶m ë nhiÖt ®é thÊp. Víi dÉn ®éng mét dßng nÕu bÞ dß rØ th× c¶ phanh tr­íc vµ phanh sau ®Òu kh«ng lµm viÖc. Nh÷ng th«ng sè ®· biÕt vµ th«ng sè cña xe tham kh¶o. T¶i träng cña xe Go= 1000 (KG). Träng l­îng xe khi kh«ng t¶i Ge=1500 (KG). Träng l­îng ph©n ra cÇu tr­íc khi toµn t¶i G1= 1100 (KG). Träng l­îng ph©n ra cÇu sau khi toµn t¶i G2= 1400 (KG). KÝ hiÖu lèp : 8,4 – 1,5. ChiÒu dµi c¬ së cña xe L= 2,34 (m). ChiÒu cao träng träng t©m cña xe khi ®Çy t¶i hg= 0,75 (m). PhÇn II : tr×nh tù tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng phanh. X¸c ®Þnh m« men phanh sinh ra ë c¸c c¬ cÊu phanh. C¬ cÊu phanh tr­íc. M« men phanh sinh ra ë mçi c¬ cÊu phanh ë b¸nh xe cÇu tr­íc ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau: Trong ®ã : m1=1+(Jmax.hg)/(g.b) : HÖ sè ph©n bè l¹i träng l­îng l­îng khi phanh. + hg= 0,75 (m) : ChiÒu cao träng t©m. + g = 9,81 (m/s2) : Gia tèc träng tr­êng. + b = 1,03 (m) : To¹ ®é träng t©m cña «t«. + Jmax=5,5 (m/s2) : Gia tèc chËm dÇn cùc ®¹i khi phanh. Ta ®­îc m1= 1+(5,5.0,75)/(9,81.1,03) = 1,408. j = 0,62: HÖ sè b¸m cña b¸nh xe víi mÆt ®­êng. G1=1100 (KG) : Träng l­îng ph©n bè ra cÇu tr­íc khi xe ®Çy t¶i.s rbx= 0,96.r : B¸n kÝnh l¨n cña b¸nh xe. r = (B+d/2).25,4 = 403,86 (mm). Ta ®­îc rbx =0,96.403,86 = 387,70 (mm) VËy : C¬ cÊu phanh sau. M« men phanh sinh ra ë mçi c¬ cÊu phanh ë b¸nh xe cÇu sau ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau: Trong ®ã : M2=1-(Jmax.hg)/(g.a) : HÖ sè ph©n bè l¹i träng l­îng l­îng khi phanh. hg= 0,75 (m) : ChiÒu cao träng t©m. g = 9,81 (m/s2) : Gia tèc träng tr­êng. a = 1,31 (m) : To¹ ®é träng t©m cña «t«. Jmax=5,5 (m/s2) : Gia tèc chËm dÇn cùc ®¹i khi phanh. Ta ®­îc m2= 1-(5,5.0,75)/(9,81.1,03) = 0,679. j = 0,62: HÖ sè b¸m cña b¸nh xe víi mÆt ®­êng. G2=1400 (KG) : Träng l­îng ph©n bè ra cÇu sau khi xe ®Çy t¶i. rbx= 0,96.r =387,70 : B¸n kÝnh l¨n cña b¸nh xe. VËy : ThiÕt kÕ tÝnh to¸n c¬ cÊu phanh. X¸c ®Þnh lùc cÇn thiÕt t¸c dông lªn guèc phanh . C¬ cÊu phanh tr­íc. Gãc d vµ b¸n kÝnh r cña lùc tæng hîp t¸c dông lªn m¸ phanh. Gãc d ®­îc tÝnh tõ c«ng thøc sau: Ta chän : b1 = 16 0 = 0,279 (Rad) : Gãc tÝnh tõ t©m chèt quay cña guèc phanh ®Õn chç t¸n tÊm ma s¸t. bo = 120 0 = 2,094 (Rad) : Gãc «m cña tÊm ma s¸t b2 = b1+b0 = 16 0 + 120 0 = 136 0 = 2,373 (Rad). Tõ ®ã ta cã : do ®ã gãc d = 8,10. B¸n kÝnh r x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: mµ rt = 280/4 = 140 (mm). Do ®ã ta cã : . Häa ®å lùc phanh. Víi c¬ cÊu phanh kiÓu nµy ta cã R1=R2, mµ Ta cã ph­¬ng tr×nh : Mpt =(R1+R2).r0=186,29 (KG.m) vËy R1=R2=Mpt/(2.r0)=186,29/(2.0,0486)=1990,3 (KG). Qua häa ®å lùc phanh ta cã: Do ®ã ta tÝnh ®­îc: C¬ cÊu phanh sau. a) Gãc d vµ b¸n kÝnh r cña lùc tæng hîp t¸c dông lªn m¸ M¸ phanh cã hiÖu qu¶ cao: Chän c¸c th«ng sè nh­ m¸ phanh cña c¬ cÊu phanh tr­íc ta tÝnh ®­îc c¸c th«ng sè nh­ sau: Gãc d = 8,10. B¸n kÝnh . M¸ phanh cña guèc phanh cã hiÖu qu¶ thÊp: Gãc d ®­îc tÝnh tõ c«ng thøc sau: Ta chän : b1 = 40 0 = 0,6981 (Rad) bo = 85 0 = 1,4835 (Rad) b2 = b1+b0 = 40 0 + 85 0 = 125 0 = 2,1816 (Rad). Tõ ®ã ta cã : do ®ã gãc d = 6,02 0. B¸n kÝnh r x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: Do ®ã ta cã : . Häa ®å lùc phanh. Víi c¬ cÊu phanh kiÓu nµy ta cã R1.r01+R2.r02=Mps(*) Mµ ta cã : §o trªn ho¹ ®å lùc phanh ta cã : tõ ®ã ta cã thay vµo ph­¬ng tr×nh (*) ta cã : R2 = 763,75(KG). LÇn l­ît theo tû lÖ ®o d­îc tõ ho¹ ®å vÐc t¬ ta tÝnh ®­îc c¸c lùc cßn l¹i nh­ sau : R1 = 1726,74 (KG); P = 553,44 (KG); U1 = 1239,71 (KG); U2 =259,88 (KG). KiÓm tra hiÖn t­îng tù xiÕt. Qua ho¹ ®å lùc phanh vµ qua c¸c th«ng sè tÝnh to¸n ta thÊy hiÖn t­îng tù xiÕt kh«ng x¶y ra trong c¸c tr­êng hîp tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ ë trªn v× kho¶ng c¸ch tõ t©m chèt ®Õn t©m b¸nh xe C = 100 (mm) kh«ng b»ng b¸n kÝnh r0, nghÜa lµ lùc tæng hîp R1(hoÆc R2) kh«ng ®i qua t©m chèt lÖch t©m cña guèc phanh. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cña m¸ phanh. §èi víi phanh guèc kÝch th­íc cña m¸ phanh ®­îc chän trªn c¬ së ®¶m b¶o c«ng ma s¸t riªng, ¸p suÊt trªn m¸ phanh, tû sè träng l­îng toµn bé cña «t« trªn diÖn tÝch toµn bé cña c¸c m¸ phanh vµ chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c m¸ phanh. C«ng ma s¸t riªng L. X¸c ®Þnh trªn c¬ së m¸ phanh thu toµn bé ®éng n¨ng cña «t« ch¹y víi vËn tèc khi b¾t ®Çu phanh xe, theo c«ng thøc sau: (**) Ta cã : G = 2500 (KG) : Träng l­îng khi «t« toµn t¶i. V0= 60 (km/h) : VËn tèc khi «t« b¾t ®Çu phanh. g = 9,81 (m/s2): Gia tèc träng tr­êng. Få : DiÖn tÝch toµn bé cña c¸c m¸ phanh ë tÊt c¶ c¸c c¬ cÊu phanh cña «t«. m = 8 : Sè l­îng m¸ phanh. bi : ChiÒu réng cña m¸ phanh thø i (ta chän thiÕt kÕ tÊt c¶ c¸c m¸ phanh cã chiÒu réng b»ng nhau). theo (**) ta cã : tõ ®ã ta cã : . Chän b = 45 (mm). ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh. ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: ta cã : VËy ¸p suÊt trªn bÒ mÆt m¸ phanh tho¶ m½n ¸p suÊt [q] cho phÐp. Ngoµi ra thêi h¹n lµm viÖc cña m¸ phanh cßn ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng tØ sè p: NhiÖt ph¸t ra trong qu¸ tr×nh phanh. Trong qu¸ tr×nh phanh ®éng n¨ng cña «t« chuyÓn thµnh nhiÖt n¨ng ë trèng phanh vµ mét phÇn tho¸t ra m«i tr­êng kh«ng khÝ. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng n¨ng l­îng lµ: Trong ®ã : G = 2500 (KG) : Träng l­îng cña «t«. g = 9,81 (m/s2): Gia tèc träng tr­êng. V1,V2 : Tèc ®é ®Çu vµ cuèi khi phanh, V1=30 (km/h);V2=0(km/h). mt =12 (Kg) :Khèi l­îng c¸c trèng phanh vµ c¸c chi tiÕt bÞ nung nãng. C: NhiÖt dung riªng cña chi tiÕt bÞ nung nãng, víi thÐp vµ gang C=500(J/kg ®é) t0 :Sù t¨ng nhiÖt ®é cña trèng phanh so víi m«i tr­êng kh«ng khÝ. Ft : DiÖn tÝch lµm m¸t cña trèng phanh. kt : HÖ sè truyÒn nhiÖt cña trèng phanh vµ kh«ng khÝ t : Thêi gian phanh. Khi phanh ngÆt ë thêi gian ng¾n, ta cã thÓ bá qua phÇn n¨ng l­îng truyÒn ra ngoµi kh«ng khÝ. Do ®ã ta cã thÓ x¸c ®Þnh sù t¨ng nhiÖt ®é trèng phanh nh­ sau: ThiÕt kÕ tÝnh to¸n dÉn ®éng phanh. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh xy lanh lµm viÖc ë b¸nh xe. §­êng kÝnh xy lanh lµm viÖc ë b¸nh xe ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: Trong ®ã : P : Lµ lùc do piston lµm viÖc t¸c dông lªn guèc phanh. p : Lµ ¸p suÊt trong hÖ thèng, ¸p suÊt cùc ®¹i cho phÐp [p]= 80 (KG/ cm2). Do ®ã ta cã: §Ó thuËn tiÖn trong thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ta chän dt = ds = 32 (mm), lóc nµy ¸p suÊt trong hÖ thèng p = 60 (KG/ cm2). Lùc Q t¸c dông lªn bµn ®¹p. Lùc Q t¸c dông lªn bµn ®¹p ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: Trong ®ã : h= 0,96 : HiÖu suÊt dÉn ®éng thuû lùc. P = 60 (KG/ cm2) : ¸p suÊt trong hÖ thèng. l’ = 380 (mm), l = 50 (mm) :C¸c kÝch th­íc ®ßn cña bµn ®¹p. D =32 (mm) : §­êng kÝnh xy lanh tæng phanh (Chän theo xe tham kh¶o). VËy ta cã: (§èi víi xe t¶i). Hµnh tr×nh bµn ®¹p. ¤t« ta thiÕt kÕ cã c¬ cÊu phanh ®Æt ë tÊt c¶ c¸c b¸nh xe nªn hµnh tr×nh bµn ®¹p h ®­îc tÝnh nh­ sau: Trong ®ã: d1 = d2 = 32 (mm) : §­êng kÝnh xi lanh ë b¸nh xe tr­íc vµ sau. x1 , x2 : Hµnh tr×nh piston cña c¸c xi lanh lµm viÖc ë c¬ cÊu phanh tr­íc vµ sau, ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: ë ®©y : - r = 0,3 (mm): Khe hë trung b×nh gi÷a m¸ vµ trèng. l =1,5 (mm) : §é mßn h­íng kÝnh cho phÐp cña m¸ phanh. a = 90 (mm) : Kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng ®Õn ®iÓm ®Æt lùc P. c = 110 (mm) : Kho¶ng c¸ch tõ t©m trèng ®Õn chèt cè ®Þnh cña m¸ phanh. VËy ta ®­îc : x1 = x2 = 6,5 (mm). ro = 1,5 (mm): Khe hë gi÷a thanh ®Èy víi piston ë xi lanh chÝnh. D =32 (mm) : §­êng kÝnh xi lanh chÝnh. l,l’ : C¸c kÝch th­íc ®ßn cña bµn ®¹p. hb = 1 : HÖ sè bæ sung (khi phanh ngÆt thÓ tÝch cña dÉn ®éng chÊt láng t¨ng lªn). Thay sè ta tÝnh ®­îc : Hµnh tr×nh cña piston xy lanh phanh chÝnh. Hµnh tr×nh cña piston xi lanh chÝnh ®­îc tÝnh nh­ sau : L­îng dÇu trong xi lanh chÝnh : TÝnh bÒn mét sè chi tiÕt. TÝnh bÒn guèc phanh (Guèc phanh ta lµn theo h×nh ch÷ T). TÝnh kÝch th­íc ®Õn träng t©m G. Dùa theo kÝch th­íc guèc phanh cña xe tham kh¶o ta cã s¬ ®å sau: Ta cã : Trong ®ã: Y2 = 22 (mm) : KÝch th­íc chÕ t¹o guèc phanh. F1 = a.b = 4.45 = 180 (mm2) : DiÖn tÝch phÇn trªn ch÷ T. F2 = c.d = 4.40 = 160 (mm2) : DiÖn tÝch phÇn trªn d­íi T. Do ®ã ta cã : B¸n kÝnh ®­êng trung hoµ ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau: Thay vµo c«ng thøc trªn ta tÝnh ®­îc : KÝch th­íc tõ t©m b¸nh xe ®Õn träng t©m cña guèc phanh RG tÝnh ®­îc lµ : RG = R’2 + Yc2 = 110+10,36 = 120,36 (mm). KiÓm tra bÒn guèc phanh. Ta sÏ kiÎm tra cho guèc phanh cña c¬ cÊu phanh b¸nh xe phÝa tr­íc, v× nã cã c¸c lùc P,R1,U1 t¸c dông lªn guèc phanh lµ lín nhÊt: P = 673,5 (Kg); d = 8,10 U1 = 1407,8 (KG); r = 0,163 (m). R1 = 1990,3 (KG); rt = 0,14 (m). §Æt c¸c lùc P,R1,U1 vµo guèc phanh. T¹i ®iÓm ®Æt lùc tæng hîp R1 ta ph©n ra lµn hai thµnh phÇn lùc : T1,N1. T¹i chèt quay cña guèc phanh ta còng ph©n lùc tæng hîp ra lµm hai thµnh phÇn lùc: UX1,UY1. Sau ®ã c¾t guèc phanh ë t¹i ®iÓm ®Æt lùc R1 thµnh hai nöa, thay vµo mÆt c¾t nöa trªn c¸c lùc NZ1,QY1 vµ MU1 vµ mÆt c¾t nöa d­íi lµ c¸c lùc NZ2,QY2 vµ MU2 j a j ' a O N z1 u M y1 Q P XÐt sù c©n b»ng ®o¹n trªn. ë mét ®iÓm bÊt k× ®o¹n trªn ta cã hÖ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng: NZ1+P.Cos(j+g) = 0 QY1+P.Sin(j+g) = 0 MU1+P.[a-rt. Cos(j+g)] = 0 XÐt sù c©n b»ng t¹i A (g = 00): NZ1+P.Cosj = 0 QY1+P.Sinj = 0 MU1 = 0 Trong ®ã: Cosj = 90/100 = 0,9 ; Sinj = 0,48. VËy t¹i A ta cã : NZ1 = 673,5.0,9 = 606,15 (KG). QY1 = 673,5.0,436 = 293,65 (KG). MU1 = 0 XÐt sù c©n b»ng t¹i B: NZ1=-P.Cos(j+g) QY1=-P.Sin(j+g) MU1=-P.[a-rt. Cos(j+g)] Lóc nµy (j+g) = 900-(150-d) = 900-(150-8,10) = 83,10 do ®ã ta cã : NZ1=-673,5.Cos83,10 = 80,91 (KG). QY1=-673,5.Sin83,10 = 668,62 (KG). MU1=-673,5.[0,09-0,14. Cos83,10] = 49,28 (KGm). Ta cã b¶ng: VÞ trÝ Lùc vµ m« men A B NZ1 (KG) - 606,15 - 80,91 QY1 (KG) - 293,65 - 668,62 MU1 (KG) 0,00 - 40,05 b a° d c z2 N u M Q y2 O 1X U XÐt sù c©n b»ng ®o¹n d­íi. XÐt sù c©n b»ng t¹i B: NZ2 = -UY1.Cosd - Ux1.Sind QY2 = UY1.Sind - UX1.Cosd MU2 = -UX1.c.Sin(b0+a0) + UY1.c[1- Cos(b0+a0)] Trong ®ã: (b0+a0+d) = 900 (b0+a0) = 900 – 8,10 = 81,90 Theo ho¹ ®å lùc phanh ta cã: UY1 = U1.Cos720 = 1407,8. Cos720 = 388,04 (KG). UX1 = U1.Sin720 = 1407,8. Sin720 = 1353,26 (KG). VËy t¹i B ta cã : NZ2 = -388,04.Cos8,10 – 1353,26.Sin8,10 = - 574,80 (KG). QY2 = 388,04.Sin8,10 – 1353,26.Cos8,10 = - 1285,08 (KG). MU2 = -1353,26.0,11.Sin81,90 + 388,04.0,11.[1- Cos81,90] = - 110,70 (KGm). XÐt sù c©n b»ng t¹i C (c = 0; b = 0): NZ2 = -UY1.Cosd - Ux1.Sind QY2 = UY1.Sind - UX1.Cosd MU2 = 0 (KGm). Thay sè ta cã: NZ2 = -388,04.Cos8,10 – 1353,26.Sin8,10 = - 574,80 (KG). QY2 = 388,04.Sin8,10 – 1353,26.Cos8,10 = - 1285,08 (KG). MU2 = 0 (KG). Ta cã b¶ng: VÞ trÝ Lùc vµ m« men B C NZ2 (KG) - 574,80 - 574,80 QY2 (KG) - 1285,08 - 1285,08 MU2 (KG) - 110,70 0,00 C¨n cø vµo c¸c b¶ng trªn ta vÏ biÓu ®å néi lùc t¸c dông lªn guèc phanh. TÝnh øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm nguy hiÓm vµ kiÓm nghiÖm bÒn. TÝnh øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm nguy hiÓm. øng suÊt do QY vµ MU g©y ra ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: Trong ®ã : F = 340 (mm2) : DiÖn tÝch tiÕt diÖn tÝnh to¸n. Rth = 120,6 (mm). Ri : B¸n kÝnh t¹i ®iÓm ®ang xÐt. øng suÊt tiÕp do lùc NX g©y ra ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: Trong ®ã : SX : M« men tÜnh phÇn bÞ c¾t ®èi víi trôc qu¸n tÝnh, t¹i ®iÓm A vµ C cã SX = 0 do ®ã t =0, t¹i ®iÓm B ta cã SX = Y2.(F1+F2) = 2,2.3,4 = 7,48 (cm2). JX : M« men qu¸n tÝnh cña thiÕt diÖn, ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc: c¸c th«ng sè trong c«ng thøc ta ®Òu biÕt hoÆc cã thÓ tÝnh ®­îc qua s¬ ®å kÝch th­íc cña guèc phanh do ®ã thay sè vµo ta tÝnh ®­îc JX = 28,40 (?). b = 4,5 cm: ChiÒu dÇy phÇn bÞ c¾t (b»ng chiÒu réng cña m¸ phanh). NX : Lùc c¾t theo b¶ng tÝnh ®­îc ë trªn. LÇn l­ît thay sè vµo c«ng thøc tÝnh øng suÊt t¹i c¸c ®iÓm A,B,C ta cã b¶ng sau: §iÓm TrÞ sè A B C sZ - 86,37 - 377,99 - 377,96 t 0,00 4,74 0,00 tth KiÓm nghiÖm bÒn. - øng suÊt tæng hîp ®­îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau: - VËy øng suÊt tæng hîp lín nhÊt lµ: Ta nhËn thÊy sthmax = 379 (KG/cm2) < [sk] = 4000 (KG/cm2). Tãm l¹i: VËy guèc phanh ta chän thiÕt kÕ cã c¸c kÝch th­íc tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn. TÝnh bÒn ®­êng èng dÉn ®éng phanh. Khi tÝnh bÒn ®­êng èng dÉn ®éng phanh ta cã thÓ coi ®­êng èng dÉn dÇu lµ lo¹i vá máng bÞt kÝn hai ®Çu vµ cã chiÒu dµi kh¸ lín. Lóc ®ã øng suÊt vßng ®­îc tÝnh nh­ sau: Trong ®ã : p = 80 (KG/cm2) : ¸p suÊt bªn trong ®­êng èng. R =2,2 (mm) : B¸n kÝnh bªn trong cña ®­êng èng dÉn (chän theo xe tham kh¶o). s = 0,8 (mm) : ChiÒu dÇy cña èng dÉn (chän theo xe tham kh¶o). VËy ta cã : . C¾t èng b»ng mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc cña èng th× øng suÊt ph¸p t¸c dông lªn thµnh vá èng ph¶i c©n b»ng víi ¸p suÊt cña chÊt láng t¸c dông lªn diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng. Ta cã ph­¬ng tr×nh sau: sn.2.r.R.s – p.p.R2 = 0. tõ ®ã ta cã : sn = (p.R)/(2.s) = 110 (KG/cm2). Do ®­êng èng lµm b»ng hîp kim ®ång nªn cã [s] = 2600 (KG/cm2), so s¸nh víi øng suÊt võa tÝnh ®­îc ta thÊy c¸c kÝch th­íc cña ®­êng èng ta chän ®Òu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn cña ®­êng èng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. TÝnh chèt phanh. Chèt phanh th­êng ®­îc lµm b»ng thÐp 30, m¸ phanh quay quanh chèt phanh vµ chèt phanh ®­îc tÝnh theo bÒn c¾t vµ chÌn dËp. C«ng thøc lµ: Trong ®ã: d : §­êng kÝnh cña chèt. l : ChiÒu dµi tiÕp xóc cña chèt víi guèc phanh. U1: Lùc t¸c dông lªn chèt. Ta sÏ tÝnh chän vµ kiÓm nghiÖm cho chèt phanh cña b¸nh xe ë cÇu tr­íc v× nã cã U1 = 1407,80 (KG). Tõ (*),(**) ta cã : ,ta chän d = 16 (mm). , ta chän l = 25 (mm). Víi d vµ l chän nh­ trªn ta thÊy chèt phanh ®ñ bÒn ®¸p øng ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña hÖ thèng phanh ®· thiÕt kÕ. PhÇn III : kÕt luËn. Qua qu¸ tr×nh tÝnh to¸n trªn ta thÊy hÖ thèng phanh ta thiÕt kÕ tuy cã nhiÒu ­u ®iÓm, nh­ng nh÷ng nh­îc ®iÓm vÉn cßn tån t¹i. ChÝnh v× vËy mµ xu thÕ nã sÏ kh«ng cßn ®­îc ­a chuéng. Xu thÕ trong t­¬ng lai ®ã lµ hÖ thèng phanh dÇu cã bé chia dßng, bªn c¹nh ®ã cßn cã c¸c trî lùc phanh nh»m gióp cho ng­êi l¸i dÔ dµng ®iÒu khiÓn, t¨ng tÝnh an toµn trong vËn hµnh. HÖ thèng phanh thiÕt kÕ ë trªn chØ lµ hÖ thèng cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n nh»m gióp cho sinh viªn biÕt ®­îc kÕt cÊu vµ qu¸ tr×nh c¬ b¶n khi thiÕt kÕ mét hÖ thèng nãi chung vµ hÖ thèng phanh nãi riªng, v× vËy ta cÇn n¾m râ qui tr×nh tÝnh to¸n còng nh­ kÕt cÊu nh»m phôc vô tèt cho ®å ¸n tèt nghiÖp còng nh­ trong thùc tÕ c«ng viÖc sau nµy.