Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho ô tô tải tám tấn

họn phương án thiết kế………………………………………… 30 Chương 3: Thiết kế tính toán hệ thống phanh…………………………32 3.1. Thông số của xe tham khảo…………………………………… 32 3.2. Tính toán xây dựng hoạ đồ …………………………………… 32 3.3. Tính bền cơ cấu phanh………………………………………… 41 3.4. Tính dẫn động ……………………….………………………… 53 Chương 4: Tính toán khảo sát quá trình phanh ……………………….69 4.1. Cơ sở lí thuyết về điều hoà lực phanh………………………… 69 4.2. Tính toán khảo sát quá trình phanh ôtô trọng tải lớn..………… 71 Kết luận chung………………………………………………………….. 91 Tài liệu tham khảo………………………………………………………. 92 Lời nói đầu Ngành ôtô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt bậc đáng kể. Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô. ở nước ta hiện nay, các xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là của nước ngoài, được lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe nhập cũ, các loại xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng như chất lượng. Trong các loại xe trên thì xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước. Xe tải phục vụ chủ yếu trong các ngành khai khoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá. Với đặc thù của địa hình Việt Nam với 70% diện tích là đồi núi. Đường xá thường là khó khăn có nhiều dốc cao và dài, trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải. Do đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao được hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh. Trên cơ sở đó em được giao đề tài: “Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho ôtô tải tám tấn”. Nội dung đề tài bao gồm: - Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô. - Tính toán, thiết kế hệ thống phanh. - Tính toán khảo sát quá trình phanh ôtô. Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Nguyễn Trọng Hoan và các Thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Hà Nội, Ngày tháng năm 2005 Sinh viên thực hiện Đinh Mạnh Cường Chương 1 Tổng quan về hệ thống phanh 1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1. Công dụng - Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào đấy hoặc dừng hẳn ôtô; - Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đường dốc. 1.1.2 Phân loại a). Theo công dụng Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau: - Hệ thống phanh chính (phanh chân); - Hệ thống phanh dừng (phanh tay); - Hệ thống phanh dự phòng; - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ). b). Theo kết cấu của cơ cấu phanh Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc; - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa. c). Theo dẫn động phanh Theo dẫn động phanh hệ thống phanh được chia ra: - Hệ thống phanh dẫn động cơ khí; - Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực; - Hệ thống phanh dẫn động khí nén; - Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thuỷ lực; - Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá. d). Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hoà lực phanh e). Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS). 1.1.3. Yêu cầu Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm; - Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động của ôtô; - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn; - Dẫn động phanh có độ nhạy cao; - Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh ở những cường độ khác nhau; - Không có hiện tượng tự xiết khi phanh; - Cơ cấu phanh thoát nhiết tốt; - Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng; - Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe; - Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài. 1.2. Kết cấu của hệ thống phanh Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe. Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ôtô khi chuyển động và dừng hẳn. Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh. - Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô. - Dẫn động phanh: dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn. 1.2.1. Cơ cấu phanh a). Cơ cầu phanh đĩa Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được thể hiện trên hình 1. Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm: - Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; - Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe; - Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của xi lanh bánh xe; Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động. * Loại giá đỡ cố định (hình 1.2.1): áp suất thuỷ lực Giá cố định Đĩa phanh Má phanh Pittông Giá bắt Hình 1.2.1. cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe. Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh xe đẩy pittông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe. Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh được trả về vị trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc quá trình phanh. * Loại giá đỡ di động (hình 2): ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu. Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ. Chuyển động áp suất thuỷ lực Giá di động Pittông Má phanh Đĩa phanh Giá dẫn hướng Hình 1.2.2. cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt ngang trên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau. Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe. Pittông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh. Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của má phanh do pittông tác dụng. Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe được thực hiện. b).Cơ cấu phanh guốc b a * Cấu tạo Hình 1.2.3. Cơ cấu phanh guốc a. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam 1 - Guốc phanh; 2 - Lò xo phanh; 3 - Bầu phanh; 4 - Giá đỡ bầu phanh; 5 - Đòn trục cam; 6 - Cam ép; 7 - Lò xo lá; 8 - Má phanh; 9 - Trống phanh; 10 - Chốt guốc phanh. b. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi lanh thuỷ lực 1 - Chụp cao su chắn bụi; 2- Xi lanh; 3 - Mâm phanh; 4 - Lò xo; 5 - Tấm kẹp; 6 - Guốc phanh; 7 - Má phanh * Nguyên lí hoạt động Khi đạp phanh lên bàn đạp phanh, qua hệ thống đòn bẩy dẫn động sẽ làm quay cam phanh (6) đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó giữa trống phanh và má phanh sẽ xuất hiện lực ma sát, tạo ra mô men phanh cản trở sự quay của bánh xe. Vì vậy giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực phanh.Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, cam phanh (6) xoay về vị trí ban đầu, lò xo (2) sẽ kéo guốc phanh tách khỏi trống phanh. Quá trình phanh kết thúc. 1.2.2. Các dạng dẫn động phanh a). Dẫn động phanh cơ khí Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng cho hệ thống phanh chính mà sử dụng ở hệ thống phanh dừng. Các chi tiết của cơ cấu phanh dừng (hình 4). Hình 1.2.2a. cơ cấu phanh dừng Đòn quay một đầu được liên kết bản lề với phía trên của một guốc phanh, đầu dưới liên kết với cáp dẫn động. Thanh nối liên kết một đầu với đòn quay một đầu với guốc phanh còn lại. Khi điều khiển phanh tay thông qua hệ thống dẫn động, cáp kéo một đầu của đòn quay quay quanh liên kết bản lề với phía trên của guốc phanh bên trái. Thông qua thanh nối mà lực kéo ở đầu dây cáp sẽ chuyển thành lực đẩy từ chốt bản lề của đòn quay vào guốc phanh bên trái và lực đẩy từ thanh kéo vào điểm tựa của nó trên guốc phanh bên phải. Do đó hai guốc phanh được bung ra ôm sát trống phanh thực hiện phanh bánh xe. Để điều khiển cơ cấu phanh hoạt động cũng cần phải có hệ thống dẫn động. Hệ thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này thông thường bao gồm: một cần kéo hoặc tay kéo (hình 5.a và 5.b); các dây cáp và các đòn trung gian (5.c). a b c Hình 1.2.2b. dẫn động của cơ cấu phanh dừng b).Dẫn động phanh thuỷ lực * Cấu tạo chung Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực được thể hiện trên hình 6 Hình 1.2.2c.dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh xe). Dẫn động phanh dầu 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 lực phanh sinh ra bị hạn chế phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp của người lái. Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ. *Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực Có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bổ lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu, tuỳ theo kích thước kích thước xi lanh công tác, có kích thước nhỏ gọn hiệu suất truyền động cao, độ nhạy tốt. *Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực Khi lực đẩy lên guốc phanh lớn thì áp suất thuỷ lực phải cao, do tỷ số kích thước giữa piston ở xi lanh công tác và xi lanh chính bị hạn chế dẫn tới làm tăng lực tác dụng lên bàn đạp, vì vậy phanh dầu không dùng cho xe vận tải cỡ lớn, nếu muốn dùng thì phải bố trí thêm trợ lực Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng. c).Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng * Cấu tạo (hình vẽ) Hình 1.2.2d.Dẫn động phanh thuỷ lực một dòng 1.Xi lanh phanh trước; 2.Xi lanh chính; 3.Trợ lực chân không; 4.Bàn đạp phanh; 5.Xi lanh phanh sau. * Nguyên lí làm việc Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp (4) một lực sẽ đẩy piston của xilanh chính (2), do đó dầu được ép và áp suất dầu tăng lên trong xilanh và các đường ống dẫn dầu, chất lỏng với áp suất lớn ở các xilanh bánh xe sẽ thắng lực lò xo và tiến hành ép guốc phanh vào với trống phanh. Khi không phanh nữa, người lái không tác dụng vào bàn đạp, các lò xo hồi vị của bàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị cũng kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu. * Ưu điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng - Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo đúng yêu cầu thiết kế. - Có hiệu suất cao. - Có độ nhạy tốt. - Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và có khả năng dùng trên nhiều loại xe ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu. * Nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng - Không tạo được lực đẩy guốc phanh lớn, vì thế phanh dầu không có cường hoá chỉ dùng cho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ. - Lực tác dụng lên bàn đạp lớn. - Khi có sự rò rỉ hoặc bị thủng trên đường ống hoặc ở các xi lanh con thì hệ thống phanh không làm việc. d).Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng * Cấu tạo (hình vẽ) Hình 1.2.2e. Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng 1. Xi lanh phanh trước; 2. Bộ chia dòng; 3. Xi lanh chính; 4. Bàn đạp phanh; 5. Xi lanh phanh sau; I. Đường dầu ra phanh trước; II. Đường dầu ra phanh sau. * Nguyên lý làm việc - Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (4), sẽ tác dụng đến piston ở xilanh chính (3)làm việc, đẩy dầu vào bộ chia dòng (2), từ bộ chia dòng (2) này sẽ phân chia ra hai đường dầu I và II. + Đường dầu I sẽ dẫn động các cơ cấu phanh trước. + Đường dầu II sẽ dẫn động các cơ cấu phanh sau. * Ưu điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng - Ngoài các ưu điểm như dẫn động phanh một dòng. Trong quá trình sử dụng hệ thống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị hư hỏng thì đường ống kia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng. * Nhược điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng - Kết cấu cồng kềnh phức tạp hơn so với dẫn động phanh thuỷ lực một dòng. e).Dẫn động phanh bằng khí nén Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp bị hạn chế. Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn người ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện. Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực. * Cấu tạo Hình 1.2.2f. cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén 1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp suất; 5 - bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí; 8 - van phân phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lò xo cơ cấu phanh; 12 - guốc phanh. Qua sơ đồ cấu tạo của dẫn động phanh khí nén chúng ta thấy hệ thống bao gồm các phần tử chính sau: - Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cung cấp nguồn khí nén có áp suất cao (6-7 KG/cm2) để hệ thống phanh hoạt động. - Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí đến các bầu phanh để tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe. - Bầu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiện quá trình phanh. * Đặc điểm nguyên lý +Đặc điểm - Lực tác động lên bàn đạp phanh chỉ để mở van phân phối nên giảm nhẹ sự làm việc của lái xe khi phanh. - áp suất khí nén trong dẫn động thường bằng (6-7 KG/cm2). - Khi cần dùng hệ thống phanh rơmoóc có thể bố trí thêm một số cụm van, như van phanh rơ moóc, bầu phanh, bình khí nén. + Nguyên lý - Khi đạp lên bàn đạp phanh khí nén từ bình chứa qua van phân phối đến các bầu phanh, qua màng phanh tác động lên ty đẩy, ty đẩy tác động lên đòn quay làm xoay cam phanh của cơ cấu phanh, ép sát guốc phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh xe. f).Dẫn động phanh khí nén một dòng * Cấu tạo Hình 1.2.2j .Dẫn động phanh khí nén một dòng 1. Máy nén khí 2. Van điều chỉnh áp suất 3. Bình chứa khí nén 4. Van điều khiển 5. Đường ống dẫn khí 6. Các bầu phanh. * Nguyên lý làm việc - Khí trời được hút vào máy nén khí (1), qua van điều chỉnh áp suất (2) và tới bình chứa khí nén (3), sau đó khí nén được dẫn tới túc trực ở van điều khiển (4). - Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh sẽ điều khiển mở van (4), dòng khí nén từ van (4) đi theo đường ống dẫn (5) tới các bầu phanh (6) để thực hiện quá trình phanh. - Khi nhả bàn đạp van (4) đóng, ngắt liên hệ giữa bình chứa khí với các bầu phanh, đồng thời mở đường ống ở van (4) thông với không khí bên ngoài, khí nén từ bầu phanh thoát ra ngoài và lò xo hồi vị kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu kết thúc quá trình phanh. * Ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dòng - Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ. - Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô. - Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo loại khí. * Nhược điểm dẫn động phanh khí nén một dòng - Độ chậm tác dụng lớn so với dẫn động thuỷ lực. - Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn, giá thành cao. - Không đảm bảo độ an toàn và tin cậy vì nếu có một chỗ nào đó trên đường ống của cơ cấu bị rò rỉ thì toàn bộ hệ thống phanh sẽ không làm việc được. g).Dẫn động phanh khí nén hai dòng * Cấu tạo Hình 1.2.2k .Dẫn động phanh khí nén hai dòng 1. Máy nén khí; 2.Bộ chia dòng; 3,4.Các bình chứa; 5.Van điều khiển; 6,7.Đường ống dẫn khí nén; 8,9.Các bầu phanh trước và sau. * Nguyên lý làm việc Khí nén từ máy nén khí (1) đi tới bộ chia dòng (2) và được đưa tới bình chứa (3, 4) sau đó túc trực nằm ở van điều khiển (5). Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh (10) thì khí nén từ van điều khiển (5) được chia làm hai dòng: + Một dòng khí nén đi theo đường ống dẫn (6) để tới các bầu phanh (9) (dùng để phanh các bánh xe trước). + Một dòng khí nén đi theo đường ống dẫn (7) để tới các bầu phanh (8) (dùng để phanh các bánh xe sau). * Ưu điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng Đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao vì một trong hai dòng khí nén bị rò rỉ thì ta vẫn có thể sử dụng dòng khí nén còn lại. * Nhược điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng Phương án này có kết cấu phức tạp, van bảo vệ hai ngả, van phân phối hai tầng, trang thiết bị cồng kềnh hơn. h).Dẫn động phanh liên hợp Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn trọng lượng nhỏ, đồng thời đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các bánh xe. Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng tuỳ động, điều khiển phanh rơ moóc. * Cấu tạo Hình 1.2.2g – Hệ thống phanh liên hợp 1. Máy nén khí; 2.Bộ điều chỉnh áp suất; 3.Bộ lọc khí; 4.Bình khí; 5.Bàn đạp; 6.Van phân phối; 7,9,11.Xilanh công tác; 8,10.Cụm xilanh piston tổng phanh. * Nguyên lý làm việc Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh (5) để mở van phanh, lúc này khí nén từ bình chứa (4) đi vào hệ thống qua van phân phối đến các xilanh chính. Tại xilanh chính, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 - 10 KG/cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong đường ống có áp suất cao đi vào xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh, van bảo vệ hai ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt một dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng không hỏng. Trong hệ thống phanh dẫn động liên hợp, cơ cấu dẫn động là phần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì được chia làm hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh trước và sau. * Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực - Kết hợp được nhiều ưu điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắc phục được nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập. * Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực - Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa. - Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc. Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn động khí nén. - Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có rất nhiều cụm chi tiết đắt tiền. k).Nhận xét chung Qua phần giới thiệu tổng quan hệ thống phanh của xe ôtô chúng ta rút ra một số nhận xét sau. * Ưu điểm của hệ thống phanh thuỷ lực - Có kích thước và trọng lượng nhỏ gọn. - Thời gian chậm tác dụng phanh nhỏ. - Thay đổi lực phanh bánh xe bằng cách thay đổi đường kính xilanh công tác bánh xe. - Hiệu suất truyền lực dẫn động phanh thuỷ lực cao. * Nhược điểm của hệ thống phanh thuỷ lực - Lực phanh sinh ra phụ thuộc lực tác động vào bàn đạp của người lái. Lực phanh này là nhỏ, nên chỉ dùng cho các xe ôtô con. - Khi sử dụng ở các xe cỡ lớn cần thiết phải sử dụng thêm trợ lực. * Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Dẫn động phanh khí nén thuận tiện, tin cậy hơn những dẫn động khác với việc phanh rơ moóc bằng cách nối trực tiếp hệ thống phanh của rơ moóc với hệ thống phanh của xe kéo, mặt khác còn đảm bảo chế độ phanh của xe kéo và rơ moóc khác nhau để đảm bảo ổn định xe khi phanh. * Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén - Cấu tạo phức tạp, đắt tiền, độ nhạy kém, trọng lượng và kích thước lớn. Chương 2 Lựa chọn phương án thiết kế 2.1.Sơ đồ dẫn động Sơ đồ nguyên lý xem hình vẽ Nguồn khí nén trong cơ cấu này là do máy nén khí cung cấp. Máy nén khí 3, Bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ bảo hiểm chống đông đặc 6, là phần nguồn của cơ cấu dẫn động, không khí được lọc sạch trong phần này rồi đi vào các phần còn lại của cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồn tiêu thụ khác. Cơ cấu dẫn động được chia thành các nhánh độc lập, tách biệt nhau bằng các van bảo vệ. Tác động của nhánh này không phụ thuộc vào nhánh kia. Nhánh I: dẫn động phanh chân của bánh xe trước; gồm có: van bảo vệ ba nhánh 10, bình khí 22, phần dưới van phân phối 24, van hạn chế áp suất 25, hai bầu phanh trước 27, đồng hồ manômét hai kim, các cơ cấu phanh trước và các ống dẫn. Ngoài ra, nhánh này còn có một ống dẫn nối phần dưới của van phân phối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc. Nhánh II: dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có: van bảo vệ ba nhánh 10, bình khí nén 9, đồng hồ manômét 28 hai kim, phần trên của van phân phối 24, bộ điều chỉnh lực phanh 13, bốn bầu phanh 20 của cơ cấu phanh sau và các ống dẫn. Ngoài ra, nhánh này còn có ống dẫn nối phần trên của van phân phối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc. Nhánh III: dẫn động phanh tay, phanh dự phòng và dẫn động tổng hợp phanh rơ mooc, gồm có: van bảo vệ kép 8, hai bình khí 7; 11, van phanh tay 2, van tăng tốc 12, bốn binh tích năng lò xo 20, van điều khiển phanh rơ mooc 21, van điều khiển phanh rơ mooc có dẫn động hai dòng, Bình khí 15, van điều khiển rơ mooc có dẫn động một dòng 19, ba van tách 17, ba đầu nối 18, các ống dẫn. Nhánh IV: dẫn động phanh phụ và các nguồn tiêu thụ khác, gồm có: van bảo vệ kép 8, bình khí nén 11, hai xi lanh dẫn động bướm điều tiết của phanh khí động lực, xi lanh 4 dẫn động ngừng cung cấp nhiên liệu, các ống dẫn. Từ nhánh IV dẫn động phanh phụ, khí nén còn đến các nguồn tiêu thụ: cơ cấu gạt nước mưa ở kính chắn gió, còi hơi, trợ lực khí nén thuỷ lực của ly hợp, các tổ hợp truyền động. 2.2. Phân tích kết cấu 2.2.1 Van phân phối Hình 2.2.1 Van phân phối 1. Càng; 2. Nắp cao su; 3. Thân trên; 4. Tấm tỳ; 5. Thân dưới Van phân phối dùng để điều khiển các cơ cấu dẫn động hai nhánh của hệ thống phanh chính (phanh chân). 2.2.2. Van điều khiển phanh tay Hình 2.2.2 Van điều khiển phanh tay 1. Thân; 2. Nắp; 3. Tay gạt Van điều khiển phanh tay dùng để điều khiển bình tích năng lò xo của cơ cấu dẫn động hệ thống phanh tay và phanh dự phòng. 2.2.3. Van bảo vệ kép Dùng để phân nhánh chính đi từ máy nén khí thành hai nhánh độc lập và tự động ngắt một trong hai nhánh trong trường hợp một nhánh bị hở và giữ khí nén trong nhánh còn tốt. 2.2.4. Van bảo vệ ba nhánh Dùng để phân khí nén từ máy nén khí vào hai nhánh chính và một nhánh phụ, tự động ngắt nhánh bị hở để đảm bảo khí nén trong các nhánh còn kín và để cung cấp cho nhánh phụ từ hai nhánh chính. 2.2.5. Van hạn chế áp suất Van hạn chế áp suất dùng để giảm áp suất trong các bầu phanh của trục trước ôtô khi phanh với cường độ thấp (nhằm tăng mức độ điều khiển ôtô trên đường trơn), cũng như để xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh. Cấu tạo van được trình bày dưới hình vẽ Hình 2.2.5 – Van hạn chế áp suất Cửa ra khí quyển III ở phần dưới của thân 8 được đóng bằng van cao su 7 nhằm ngăn không cho bụi bẩn lọt vào thiết bị và được bắt chặt lên thân bằng đinh tán. Khi phanh, khí nén từ van phân phối được dẫn vào cửa II và tác động lên piston nhỏ 3 để dịch chuyển nó xuống dưới cùng với các van 4 và 6. Piston 2 nằm yên ở vị trí cũ cho đến khi nào áp suất trên cửa II đạt đến mức được xác định với độ dôi sơ bộ do điều chỉnh của lò xo cân bằng 1, thì piston 3 dịch chuyển xuống dưới, van xả 6 đóng lại, van nạp 4 thì mở ra và khí nén từ cửa II đi đến cửa I, cho đến khi nào áp suất của nó trên mặt mút dưới của piston 3 (piston này có diện tích lớn hơn piston trên) cân bằng với áp suất không khí từ cửa II tác động lên mặt mút trên và van 4 cũng chưa đóng lại. Như thế ở cửa I áp suất được xác định tương ứng với tỷ lệ diện tích của mặt mút trên và mặt mút dưới của piston 3. Sự liên hệ này được duy trì cho đến khi nào áp suất ở cửa II chưa đạt đến mức quy định ,sau đó, piston 2 cũng bắt đầu hoạt động, piston này cũng dịch chuyển xuống dưới làm tăng lực tác động lên mặt trên của piston 3. Khi áp suất ở cửa II tiếp tục tăng, độ chênh lệch áp suất trong các cửa II và I giảm xuống, còn khi đạt đến mức quy định,áp suất ở cửa II và I cân bằng nhau. Đó là quá trình hoạt động tuỳ động ở trên toàn bộ phạm vi hoạt động của van hạn chế áp suất. Khi áp suất ở cửa II giảm xuống (nhả van phân phối), piston 2 và 3 cùng với các van 4 và 6 dịch chuyển lên trên. Van nạp 4 đóng lại, còn van xả 6 mở ra và khí nén từ cửa I, có nghĩa là từ các buồng hãm của trục trước, đi ra ngoài khí quyển qua cửa III. 2.3.6. Bộ điều hoà lực phanh Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén được dẫn đến các bầu phanh của các cầu thuộc giá đỡ sau của ôtô tải khi phanh tuỳ theo tải trọng trục có ích. Cấu tạo của bộ điều hoà lực phanh được trình bày dưới hình vẽ Khi phanh, khí nén từ van phân phối được dẫn đến cửa I của bộ diều chỉnh và tác động lên phần trên của piston 18 buộc nó dịch chuyển xuống dưới. Đồng thời khí nén theo ống 1 đi vào dưới piston 24, piston này được dịch chuyển lên trên và ép lên con đội 19 và ngõng cầu 23, ngõng này cùng với tay đòn 20 nằm ở vị trí phụ thuộc vào giá trị của tải trọng trên trục của giá sau ôtô. Khi piston 18 tiếp tục dịch chuyển, van 17 tách khỏi đế trong piston và khí nén từ cửa I đi vào cửa II và sau đó đến các buồng hãm của các cầu nằm trên giá sau của ôtô. Hình 2.3.6 – Bộ điều hoà lực phanh Đồng thời, khí nén đi qua khe hở vòng giữa piston 18 và ống dẫn hướng 22 vào hốc A ở bên dưới màng 21 và màng này bắt đầu ép lên piston từ phía dưới. Khi áp suất ở cửa I tương ứng đến giá trị và tỷ lệ của nó so với áp suất ở cửa I tương ứng với diện tích tích cực của phía trên và phía dưới của piston 18 thì piston này dịch chuyển lên trên trước thời điểm van 17 tiếp xúc lên đế van của piston 18. Khí nén ngừng đi từ cửa I đến cửa II. Như thế diễn ra hoạt động tuỳ động của bộ điều chỉnh. Diện tích tích cực của bề trên piston mà khí nén tác động lên khi đi vào cửa I luôn luôn bất biến. Diện tích cực của bề dưới piston mà khí nén tác động qua màng 21 đi qua cửa II thì luôn luôn thay đổi vì sự thay đổi của các vị trí tương hỗ giữa gờ nghiêng 11 của piston di động 18 với miếng lót bất động 10. Vị trí tương quan giữa piston 18 và miếng lót 10 phụ thuộc vào vị trí của tay đòn 20 và con đội 19 liên kết với nó qua ngõng 23. Còn vị trí của tay đòn 20 thì phụ thuộc vào độ võng của các nhíp,có nghĩa là phụ thuộc vào vị trí tương hỗ giữa các dầm của các cầu và khung ôtô. Tay đòn 20 cũng như ngõng 23 càng hạ xuống thấp bao nhiêu, có nghĩa là piston 18 càng hạ xuống bao nhiêu thì diện tích của gờ 11 càng tiếp xúc với màng 21 nhiều bấy nhiêu,có nghĩa là diện tích tích cực của piston 18 càng lớn bấy nhiêu. Vì thế khi con đội 19 chiếm vị trí biên dưới (tải trọng trục tối thiểu) thì sự chênh lệch áp suất khí nén trong các cửa I và II là lớn nhất, còn khi con đội 19 chiếm vị trí biên trên (tải trọng trục tối đa) thì hai áp suất này cân bằng nhau. Bằng cách đó, bộ điều chỉnh lực phanh tự động duy trì áp suất khí nén ở cửa II và các buồng hãm liên quan với nó ở mức độ đảm bảo cho lực phanh cần thiết tỷ lệ với tải trọng trục tác dụng khi phanh. Khi nhả phanh áp suất ở cửa I giảm xuống. Piston 18 dưới áp lực của khí nén tác động lên nó qua màng 21 từ phía dưới mà dịch chuyển lên trên và tách van 17 ra khỏi đế xả của con đội 19. Khí nén từ cửa II qua lỗ của con đội và cửa III đi vào khí quyển sau khi đẩy mép cao su 4. 2.2.7. Van tăng tốc Dùng để rút ngắn thời gian bắt đầu dẫn động của hệ thống phanh dự phòng, do giảm chiều dài nhánh hút khí nén vào bình tích năng lò xo và xả không khí trực tiếp qua van tăng tốc ra ngoài. 2.2.8. Bầu phanh trước Hình 2.3.8 Bầu phanh trước 1. Đầu nối; 2. Màng phanh; 3. Thân dưới; 4. Lò xo; 5.Bu lông bắt bầu phanh; 7. Ty đẩy Dùng để tạo ra năng lượng của khí nén để tác động vào cơ cấu phanh của bánh xe trước. Khi khí nén vào khoang ở trên màng ngăn 2 thì màng ngăn dịch chuyển và tác động lên cần đẩy 7 của bầu phanh. Khi nhả phanh, do tác động của lò xo hồi vị 4, cần đẩy và màng ngăn trở về vị trí ban đầu. 2.2.9. Bầu phanh sau Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh xe sau khi đạp phanh chân, kéo phanh d._.