ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Luận văn tốt nghiệp
Đề tài: “Thiết kế cải tạo hệ
thống phanh cho xe tải chở cột
điện theo tiêu chuẩn ECE R13”
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 2
Chương I. Những vấn đề chung và hệ thống phanh cho ô tô 4
1.1. Vấn đề chở hàng siêu trường 4
1.2. Giới thiệu chung về xe HINO 5
1.3. Hệ thống phanh của xe HINO FF3H 7
Chương II. Tiêu chuẩn ECE, cơ sở lý luận và phương pháp tính 22
2.1. Các thông số của xe HINO FF3H sau khi đã thay đổi 22
2.2. Tiêu chuẩn ECE, cơ sở lý luận và công thức tính toán
23
2.3. Kiểm tra theo ECE với tỉ số phân chia lực phanh cũ
33
2.4. Xác định tỉ số mới với xe kéo dài theo tiêu chuẩn ECE 34
2.5. Đề xuất phương án cải tạo 35
Chương III. Kiểm nghiệm hệ thống phanh 37
3.1. Tính toán lực, mô men tác dụng và kiểm tra bền cơ cấu phanh trước.
37
3.2. Tính toán lực, mô men tác dụng và kiểm tra bền cơ cấu phanh sau 55
3.3. Kết luận khả năng đáp ứng của cơ cấu phanh cũ
69
Chương IV. Thiết kế cải tiến 70
4.1. Cơ sở cho việc cải tiến 70
4.2. Thiết kế lại van điều khiển thuỷ lực 70

“Thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe tải chở cột điện theo
tiêu chuẩn ECE R13”.
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Nội dung đề tài bao gồm:
- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ô tô.
- Tiêu chuẩn ECE R13, cơ sở lý luận và phương pháp tính.
- Tính toán, kiểm nghiệm bền cơ cấu phanh.
- Thiết kế cải tiến.
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 thầy giáo Nguyễn Khắc Trai 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 16 tháng 5 năm 2004
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiến Vũ Linh
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
CHƯƠNG I
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VÀ
HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ
1.1. VẤN ĐỀ CHỞ HÀNG SIÊU TRƯỜNG:
Luật Đường bộ của Việt Nam đã quy định với tất cả các loại xe, kích
thước vật được chở trên xe không được vượt quá kích thước bao ngoài của xe.
Vấn đề chở hàng dài hiện nay có 3 phương án sau:
+ Nối thêm rơ moóc:
+ Gác vật dài lên đầu xe (với những vật không dài hơn kích thước xe):
+ Kéo dài thân xe đảm bảo hàng không vượt ra ngoài kích thước xe:

C
D
B
5050
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
 Bánh xe: sử dụng loại lốp có săm Radial.
 Hệ thống lái: cơ khí có trợ lực thuỷ lực.
 Hệ thống phanh: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén
loại có 2 dòng độc lập.
Hình dáng cơ bản của xe được trình bày trên hình 1.1
Hình 1.1 Hình dáng chung của xe HINO FF3H
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Bảng thông số tính năng kỹ thuật của xe Hino FF 3H
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ĐƠN VỊ FF3H
Chiều dài cơ sở mm 5050
Tổng trọng tải kG 14200
Tự trọng xe kG 4300
Động cơ
Công suất cực đại
Mô men xoắn cực đại
Đường kính, hành trình Piston
Dung tích xi lanh
Mã lực
N.m
mm
cc
Động cơ Diesel HO7D
6 máy thẳng hàng
195 – (2900 v/ph)

Đường mảnh : Đường ống dẫn dầu
Đường đứt nét : Có thể được trang bị thêm
1. Đồng hồ báo áp suất
2. Cơ cấu phanh bánh
trước
3. Van kiểm tra
4. Van an toàn
5. Bình chứa khí nén
cho dòng phanh sau
6. Bình chứa khí nén
cho dòng phanh trước
7. Bình chứa khí nén
chung (để tách nước)
8. Công tắc đèn cảnh
báo áp suất thấp (450
kPa hoặc nhỏ hơn)
9. Bộ điều chỉnh áp suất
10. Bộ phận sấy khô khí
nén
11. Bình chứa dầu phanh
12. Công tắc đèn cảnh
báo mức dầu phanh
13. Van điều khiển thuỷ
lực
14. Công tắc đèn cảnh
báo mòn
15. Cơ cấu phanh sau
16. Van điện từ
17. Xi lanh điều khiển
phanh động cơ

đến các van điều khiển thuỷ lực 13. Các van điều khiển thuỷ lực 13 chuyển áp
suất khí nén thành áp suất dầu phanh truyền đến các xi lanh công tác tại các
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
cơ cấu phanh bánh xe trước và sau. Tại các xi lanh công tác, áp suất dầu tạo
áp lực lên các piston đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh, tiến hành quá
trình phanh.
Hiện nay các xe được trang bị thêm bộ phận sấy khô khí nén 10. Như vậy
khí nén đi từ máy 20 trước khi vào bình 7 qua van 3 sẽ được bộ phận 10 sấy
khô nhằm hạn chế tốt đa lượng hơi nước lọt vào bình 7. Hơi nước có trong khí
nén có thể tạo ra cặn tại các bình khí nén, làm chậm tác dụng của khí nén và
làm giảm áp suất khí nén.
Năng lượng do người lái tạo ra thông qua bàn đạp phanh chỉ dùng để mở
van điều khiển khí nén. Năng lượng tạo nên áp lực dầu thể hiện qua máy nén
khí. Các guốc phanh được điều khiển bằng áp suất thuỷ lực.
- Ưu điểm: Hệ thống này kết hợp được ưu điểm của cả phanh khí và
phanh dầu cụ thể là độ nhạy cao, hiệu suất lớn, phanh được đồng thời các
bánh xe , điều khiển nhẹ nhàng.
- Nhược điểm: có kết cấu phức tạp, giá thành cao, nhiều cụm kích thước
lớn, chăm sóc kỹ thuật phức tạp, luôn phải kiểm tra sự bao kín của hệ thống
khí nén và thuỷ lực.
12
G
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
1.3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động van phanh điều khiển khí nén:
Hình 1.3 Kết cấu van điều khiển khí nén
1. Cốc nắp
2. Lò xo hồi vị piston số 1
3. Vòng hãm đế van số 1
4. Piston số 2

bẩy với một đầu là vít điều chỉnh 18, đầu kia là trục lăn 20. Vít 18 tì vào nắp
17 để hạn chế hành trình của trục lăn 20 khi nhả phanh.
+ Cụm điểu khiển dòng phanh sau: Piston chính 15 được cân
bằng bởi các lò xo đỡ 13, lò xo hồi vị 2 và lò xo chính 14. Dưới tác dụng của
lực căng lò xo 11, đế van 12 tiếp xúc với thân van phanh, đóng đường cung
cấp khí nén từ C sang A.
+ Cụm điều khiển dòng phanh trước: Piston 4, lõi là 1 đường ống
làm nhiệm vụ xả khí. Đế van 9 tiếp xúc với thân van phanh dưới tác dụng của
lò xo 5, đóng đường cung cấp khí nén từ D sang B.
- Nguyên lý làm việc:
+ Trạng thái phanh: Lực đạp của người lái tác động lên bàn đạp 21,
qua lò xo 14 đẩy piston 15 đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van 12 đi
xuống mở van cung cấp để khí nén đi từ bình chứa (khoang C) đến dòng
phanh bánh sau (khoang A). Khí nén ở khoang A qua lỗ thông vào khoang G,
đẩy piston 4 đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van 9 đi xuống, mở van
cung cấp để khí nén từ bình chứa (khoang D) đến dòng phanh bánh trước
(khoang B)
+ Trạng thái nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất khí nén
trong khoang A đẩy piston15 đi lên, dưới tác dụng của lò xo 11 đế van 12 đi
lên đóng van cung cấp lại, ngăn không cho khí nén từ khoang C truyền sang
khoang A. Piston 15 tiếp tục đi lên mở van xả, xả khí nén từ khoang A và
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
dòng phanh sau ra ngoài không khí qua đường E. Khí nén trong khoang G
trên piston 4 xả ra không khí qua khoang A. Do lực lò xo 10 và áp lực khí nén
bên dưới piston, piston 4 đi lên, tương tự như với dòng phanh sau, đóng van
cung cấp khí từ khoang D sang khoang B, mở van xả cho khí nén trong
khoang B và dòng phanh trước thoát ra ngoài.
+ Trạng thái rà phanh – phanh và giữ phanh ở mức độ nhất định: Ở
dòng phanh sau, áp suất khí nén trong khoang A tác động lên đáy piston 15

4. Thành xi lanh
5. Lỗ thông khí
6. Đầu nối ống dẫn dầu
7. Van điều khiển
8. Van xả khí
9. Xi lanh phanh chính
10. Piston xi lanh phanh chính
11. Nắp
12. Công tắc cảnh báo mòn
13. Cần đẩy
14. Đai ốc
A. Đường khí nén vào (từ van
phanh)
B. Đường bổ sung dầu phanh
C. Đường tới xi lanh phanh
bánh xe
D. Đường thông khí
16
N
M
I
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
- Cấu tạo: Gồm 2 cụm chính
+ Xi lanh chính thuỷ lực (I): Gồm có vỏ, piston 10 và xi lanh 9.
Bình chứa chất lỏng cấp vào qua lỗ B nhờ van điều khiển 7. Dầu được dẫn
vào lõi piston 10 thông qua một van đóng có dạng tròn, tiết diện hình chữ U
và cấp cho xi lanh 9. Từ xi lanh 9 dầu sẽ dẫn đến các xi lanh phanh bánh xe
qua lỗ C. Trên vỏ xi lanh 9 có van xả khí. Trên rãnh piston 10 có gioăng tròn
làm bằng cao su để tạo kín giữa xi lanh 9 và piston 10.
+ Buồng tạo áp lực thuỷ lực do khí nén (II): Gồm có buồng 4 dạng

áp suất dầu ra các xi lanh bánh xe giữ nguyên ở trạng thái rà phanh.
+ Cơ cấu báo mòn má phanh: Khi má phanh mòn, khe hở giữa má
phanh và tang trống lớn, piston của xi lanh thuỷ lực dịch chuyển hết sang phải
dưới tác động của piston khí nén, làm cho piston khí nén chạm vào chốt 13
làm trục trượt 11 di chuyển, khiến cho chỏm cầu trượt khỏi rãnh. Khi đó chốt
hình chỏm cầu khởi động công tắc điện bật sáng đèn báo mòn má phanh, cần
phải điều chỉnh lại.
- Ưu điểm: Lực bàn đạp nhỏ do không trực tiếp tạo áp suất dầu, hành
trình bàn đạp nhỏ, áp suất dầu có thể đạt đến 180 ữ 240 kG/cm
2
. Kết cấu gọn,
có hai dòng riêng biệt đảm bảo an toàn khi điều khiển.
- Nhược điểm:
+ Có kết cấu phức tạp, giá thành cao.
+ Chiếm không gian lớn.
+ Bảo dưỡng, sửa chữa và chuẩn đoán phức tạp.
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
1.3.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh trước:
Hình 1.5 Kết cấu cơ cấu phanh trước
1. Lỗ kiểm tra khe hở
2. Mâm phanh
3. Má phanh
4. Guốc phanh
5. Vít điều chỉnh má phanh
6. Xi lanh công tác
7. Lò xo hồi vị
8. Đệm giữ guốc phanh
9. Đai ốc
19

quá trình sử dụng.
- Nhược điểm: Khi xe lùi các guốc phanh làm việc giống guốc sau của cơ
cấu phanh 1 xi lanh bố trí đối xứng trục, vì vậy mà hiệu quả phanh khi xe lùi
sẽ giảm đi đáng kể, thấp hơn 2 lần khi xe tiến. Tuy nhiên khi xe lùi vận tốc
thường nhỏ, do đó vẫn đảm bảo mô men phanh cần thiết.
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
1.3.5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu phanh sau:
Hình 1.6 Kết cấu cơ cấu phanh sau
1. Guốc phanh
2. Má phanh
3. Xi lanh công tác
4. Mâm phanh
5. Lỗ kiểm tra khe hở
6. Đệm giữ guốc phanh
7. Đai ốc
8. Lò xo hồi vị
22
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn TiÕn Vò Linh - ¤t« K44
Cơ cấu phanh sau có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự như của cơ
cấu phanh trước. Tuy nhiên do mô men phanh cầu sau lớn hơn cầu trước nên
xi lanh công tác, guốc phanh và chiều rộng má phanh cơ cấu phanh sau lớn
hơn của cơ cấu phanh trước. Ngoài ra, khi cần kiểm tra khe hở giữa má phanh
và tang trống, người ta đưa thước lá vào lỗ 5 để đo khe hở. Khe hở giữa má
phanh và trống phanh ở vị trí cách đầu trên của má phanh 30 mm bằng 0,25
mm và cách đầu dưới của má phanh 25 mm bằng 0,12 mm.
20
§å ¸n tèt nghiÖp NguyÔn TiÕn Vò Linh - ¤t« K44
CHƯƠNG II
TIÊU CHUẨN ECE

= 0,9793 (m).
Khi xe đầy tải:
Trọng lượng xe: G
tt
= 14220 (kG).
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước: att = 4,4333 (m).
Chiều cao trọng tâm xe: hgtt = 1,5978 (m).
2.2. TIÊU CHUẨN ECE, CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CÔNG THỨC TÍNH TOÁN:
ECE là tiêu chuẩn chung của Châu Âu trong đó ECE R-13 là tiêu chuẩn
cho hệ thống phanh. Vấn đề phân chia lại lực phanh đối với xe không trang bị
ABS được nói riêng trong phụ lục 10. Ở đây ta chỉ đề cập đến mục 2 của phụ
lục 10 dùng cho xe 2 cầu.
Với xe 2 cầu:
22