Bài giảng Lý thuyết ô tô - Chương 6: Phanh ô tô và hệ thống phanh

EFT 6.2.2. Lực phanh ụ tụ và điều kiện đảm bảo phanh tối ưu : 6.2.2.1. Lực phanh ụ tụ :Hỡnh 6.2 : Cỏc lực tỏc dụng lờn ụ tụ khi phanhvPLbahgZ1Z2GPjPp1Pp2Pf1Pf2G1G2 Lực quỏn tớnh Pj được xỏc định bởi cụng thức sau : (6.4) Xỏc định phản lực thẳng gúc Z1 và Z2 tỏc dụng lờn bỏnh xe cầu trước và cầu sau : (6.5) (6.6) Thay Pj ở cụng thức (6.4) vào Z1 và Z2 , ta cú : (6.7) (6.8) Với : Cỏc lực phanh sinh ra ở cầu trước và cầu sau sẽ là : (6.9) (6.10) Lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe là : Ppmax = Gφ (6.11) 6.2.2.2. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu : Trong trường hợp phanh hiệu quả nhất thỡ : (6.12) Quỏ trỡnh phanh thỡ Pf1 và Pf2 khụng đỏng kể cú thể bỏ qua, ta cú : Pj = Pp1 + Pp2 Và Pjmax= Ppmax = G  (6.13) Thay Pjmax vào (6.12), ta cú : (6.14) 6.2.3. Mụmen phanh cần thiết tại cỏc cơ cấu phanh : Lực phanh cực đại cú thể tỏc dụng lờn một bỏnh xe ở cầu trước trờn đường bằng phẳng : (6.15) Ở cầu sau : (6.16) Cỏc hệ số phanh mp1 , mp2 cho trường hợp phanh với cường độ phanh lớn nhất ( jp = jpmax ) sẽ là : (6.17) (6.18) Ở cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở cỏc bỏnh xe, mụmen cần sinh ra ở mổi cơ cấu phanh cầu trước là : (6.19) (6.20) Xột cơ cấu phanh guốc, ta cú : Mp1 = M’p1 + M’’p1 (6.21) Mp2 = M’p2 + M’’p2 (6.22) 6.2.4. Xỏc định cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ hiệu quả phanh : 6.2.4.1. Gia tốc chậm dần khi phanh : Phương trỡnh cõn bằng lực kộo khi phanh : Pj = Pp + Pf + Pω + Pη  Pi (6.23) Khi phanh trờn đường ngang Pi = 0 , bỏ qua cỏc lực Pω, Pf, Pη , ta cú : Pj = Pp (6.24) Lực phanh lớn nhất theo điều kiện bỏm khi bỏnh xe bị phanh hoàn toàn : Ppmax = G.φ Hay (6.25) Từ (6.25) xỏc định được gia tốc chậm dần cực đại khi phanh : (6.26) 6.2.4.2. Thời gian phanh : Thời gian phanh : (6.27) Suy ra : (6.28) Xỏc định thời gian nhỏ nhất tpmin cần tớch phõn biểu thức với v1 vận tốc lỳc bắt đầu phanh và v2 vận tốc lỳc kết thỳc phanh : (6.29) Khi phanh ụ tụ đến lỳc dừng hẳn thỡ v2 = 0 (6.30) 6.2.4.3. Quảng đường phanh : Xỏc định quảng đường phanh nhỏ nhất bằng cỏch dựng biểu thức (6.27) nhõn hai vế với dS : Hay là : (6.31) Quảng đường phanh nhỏ nhất được xỏc định bằng tớch phõn dS với v1 và v2 , ta cú : (6.32) (6.33) Khi phanh đến lỳc ụ tụ dừng hẳn v2 = 0 : (6.34) 6.2.4.4. Lực phanh và lực phanh riờng : Lực phanh sinh ra ở cỏc bỏnh xe ụ tụ được xỏc định : (6.35) Lực phanh riờng là lực tớnh trờn một đơn vị trong lượng toàn bộ : (6.36) Lực phanh riờng cực đại ứng với khi lực phanh cực đại : (6.37) 6.2.5. Phõn bố lực phanh và ổn định của ụ tụ khi phanh : Quan hệ của cỏc mụmen phanh của bỏnh xe trước Mp1 và Mp2 : (6.38) Kết hợp (6.14) và (6.38), ta cú : (6.39) Mụmen sinh ra ở bỏnh xe trước và bỏnh xe sau được xỏc định như sau : (6.40) (6.41)Hỡnh 6.3 : Đồ thị biểu hiện mối quan hệ giữa mụmen phanh Mp1 và Mp2 và φMp1MpφMp2Hỡnh 6.4 : Đường đặt tớnh phanh lý tưởng của ụ tụ 21Mp1Mp20 Quan hệ giữa mụmen phanh sinh ra ở bỏnh xe và ỏp suất dẫn động phanh thể hiện như sau : Mp1 = k1.p1dđ (6.42) Mp2 = k2.p2dđ (6.43) Từ (6.42) và (6.43) cú thể xỏc định quan hệ ỏp suất trong dẫn động phanh trước và sau : (6.44)Hỡnh 6.5 : Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa ỏp suất trong dẫn động phanh1p10p226.3. PHANH CHỐNG HÃM CỨNG ABS. KHẢ NĂNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ VÀ ỔN ĐỊNH KHI PHANH : Hỡnh 6.6 : Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hệ số bỏm dọc φx và hệ số bỏm ngang φy theo độ trượt tương đối λpp (%)020406080100yx0,20,40,60,8poxmaxyDung sai trượt của ABSĐường băngĐường bờ tụng khụφxĐường bờ tụng ướtφxĐường tuyếtφx Hệ số bỏm dọc khi phanh : (6.45)Hỡnh 6.7 : Sự thay đổi hệ số bỏm dọc φx và hệ số bỏm ngang φy của bỏnh xe khi phanh xyp (%)x, yxmaxpo0.80.60.40.2400602080100xyMPMPxy0ppoa)1212330t0Thời gian Áp suất dẫn động phanh tpHỡnh 6.8 : Sự thay đổi cỏc thụng số Mp , p và ε khi phanh cú hệ thống chống hóm cứng bỏnh xe 123123C1C2C36.4. SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH DẦU, PHANH KHÍ VÀ PHANH THỦY KHÍ : 6.4.1. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh dầu :Hỡnh 6.9 : Sơ đồ hệ thống phanh dầu ụ tụ 16753Qbủ42ll'dD 6.4.2. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh khớ :Hỡnh 6.10 : Sơ đồ làm việc của hệ thống phanh khớ ụ tụ1287495101136 6.4.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy khớ :Hỡnh 6.12 : Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy khớ một dũng 6.5. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH GUỐC : 6.5.1. Quy luật phõn bố ỏp suất trờn mỏ phanh :Hỡnh 6.13 : Sơ đồ dịch chuyển mỏ phanh trong trống phanh b00agbqga)A'BA1Pb) Xột tam giỏc ABA’ , ta cú : Nhưng AA’ = O1A . ( tớnh theo rad) cho nờn : (6.46) Tam giỏc OO1A cho ta biểu thức sau : Hay là : (6.47) Thay từ (6.46) vào (6.45), ta cú : Áp suất q tại điểm A theo giả thiết thứ nhất sẽ tỷ lệ với biến dạng hướng kớnh, ta cú : (6.48) Áp suất bất kỡ điểm nào trờn mỏ phanh : q = Ksin (6.49) Áp suất cực đại tại C là : qmax = K Cụng thức (6.48) cú thể viết : q = qmax sin (6.50) 6.5.2. Tớnh toỏn cơ cấu phanh : Mụmen phanh ụ tụ ở cầu trước và cầu sau : 6.5.2.1. Xỏc định gúc  và bỏn kớnh  của lực tổng hợp tỏc dụng vuụng gúc lờn mỏ phanh : 6.5.2.1.1. Trường hợp thừa nhận ỏp suất phõn bố đều trờn mỏ phanh q = q1 = const Lực ma sỏt được tớnh : dT1 = dN1 Lực thẳng gúc dN1 trờn phần tử sẽ là : dN1 = q1brtd (6.51) dT1 = dN1 =  q1brtd (6.52) Gúc δ tạo bởi lực N1 và trục X1 – X1 sẽ là : (6.53)O'x11xy1y1O1a)w1xN1yN1N1T1R1dTPU1Uxy1dN1xdN1dNtr0acrrdbjb2d0ab1b0bO'O''y21y1y2y2x1xOx2x1b)R11TN1N2T2R2P2U2U1P12R1RHỡnh 6.14 : Sơ đồ tớnh toỏn cơ cấu phanh với cỏc guốc phanh cú điểm tựa cố định riờng rẻ về một phớa và lực ộp lờn cỏc guốc phanh bằng nhau 1U2Uddjjr0rtrrwP1P2Hỡnh 6.15 : Xỏc định gúc đặt δ của lực N1 khi ỏp suất phõn bố đều abbbydOOxyFEDxN Chiếu lực dN1 lờn trục X1 - X1 và Y1 - Y1 ta cú : dN 1x = q1brtsind dX1y = q1brtcosdTớch phõn giới hạn trong gúc β1 đến gúc β2 , ta cũ : (6.54) (6.55)Lực tổng hợp thẳng gúc N1 tỏc dụng lờn mỏ phanh là : (6.56) Mụmen phanh do một phần tử mỏ phanh sinh ra : dM’pl = rtdT1 = q1brt2d Mụmen phanh tỏc dụng lờn cả mỏ phanh trước là : (6.57) Mụmen phanh ở mỏ phanh tớnh theo cụng thức (6.57) cú thể được tớnh như sau : M’pl = T1 = N1 (6.58) Từ đú (6.59) Thay (6.57) và (6.58) vào (6.59) ta cú : (6.60) Đơn giản ta cú : (6.61) Thay , cụng thức (6.61) cú dạng sau : (6.62) Chỳ ý : 6.5.2.1.2. Trường hợp ỏp suất tờn mỏ phanh phõn bố theo quy luật đường sin , q = qmax . Sinβ : Khi ỏp suất phõn bố theo đường sin thỡ cỏc phần tử lực dN1 và dT1 tỏc dụng lờn mỏ phanh : dN1 = qmaxbrtsind (6.63) dT1 = qmaxbrtsind (6.64) Chiếu dN1 lờn trục X1 – X1 ta cú : dN1x = qmax brtsin2d Từ đú : (6.65a) Chiếu lực dN1 lờn trục Y1 – Y1 , ta cú : (6.65b) Gúc δ tạo bởi lực N1 với trục X1 – X1 ta cú : Đơn giản ta cú : (6.66) Mụmen phanh sinh ra trờn phần tử mỏ phanh là dM’p1 =rtdT1=qmaxbrt2sind Mụmen phanh sinh ra trờn cả mỏ phanh trước : (6.67) Lực tổng hợp N1 là : (6.68) Bỏn kớnh ρ xỏc định theo cụng thức : Thay cụng thức M’p1 và N1 (6.67) và (6.68), ta cú : Cuối cựng ta cú : (6.69) 6.5.2.2. Tớnh toỏn lực cần thiết tỏc dụng lờn guốc phanh P1 và P2 : Gúc φ xỏc định như sau : (6.70) Mụmen phanh của cơ cấu phanh là : Mp1 = M’p1 + M’’p1 = R1ro + R2ro = (R1 + R2)ro (6.71) Bỏn kớnh r0 xỏc định theo cụng thức : (6.72) Xỏc định tổng số lực theo cụng thức sau : (6.73) Khi guốc phanh bị ộp bởi cam quay chỳng ta xỏc định được R1 và R2 : (6.74)6.6. TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG PHANH : 6.6.1. Truyền động phanh bằng cơ khớ : 6.6.2. Truyền động phanh bằng chất lỏng (dầu) : 6.6.2.1. Truyền động phanh một dũng : 6.6.2.2. Truyền động phanh hai dũng : 6.6.3. Truyền động phanh bằng khớ nộn : 6.6.3.1. Mỏy nộn khớ : 6.6.3.2. Van điều khiển ỏp suất : 6.6.3.3. Bỡnh chứa khớ nộn : 6.6.3.4. Van phõn phối : 6.6.3.5. Bầu phanh :