chơng I
Tổng quan về hệ thống phanh
I/ Công dụng phân loại yêu cầu
1./ Công dụng.
Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển dộng của Ôtô hoặc
làm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho
ôtô dừng đợc trên đờng có độ dốc nhất định, chất lợng của hệ thống phanh có
ảnh hởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô. Hệ thống hãm ôtô
sẽ đảm boả cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh đợc những tai nạn xẩy
ra trên đờng.
2./ Phân loại.
- phân loại theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân va phanh tay.
- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh ma chia ra: Phanh ở bánh xe và
phanh ở trục truyền động (sau hộp số).
- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh
đĩa.
- Phân theo phơng thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, chất
lỏngl, khí nén, hoặc liên hợp.
3./ Yêu cầu.
Hệ thống phanh la một bộ phân quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng
"an toàn chủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây.
+./ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờng hợp
đó là.
- Quãng đờng phanh ngắn
- Thời gian phanh ít nhất.
- Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh.
+./ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.
+./ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cờng độ lao động của ngời lái.
+./ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trờng hợp nguy hiểm.
+./ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo
nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với mọi cờng độ.
guốc phanh giống nhau thi Momen ma sát ở trên guốc phanh trớc lớn hơn của
guốc phanh sau. Sở dĩ nh vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốc phanh trớc có xu
hớng cờng hoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xu hớng chống lại lực
dẫn động khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tợng ngợc lại.
Cơ cấu phanh này đợc gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần
phanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cờng độ hao mòn của tấm ma sát
trớc lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều. Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm
ma sát, khi sửa chữa có thể thay thế cùng một lúc, ngời ta làm tấm ma sát trớc
dài hơn tấm sau. Kết cấu.
Của loại cơ cấu phanh này ở (hình 1) khe hở giữa các guốc phanh và
trống phanh đợc điều chỉnh bằng cam lệch tâm còn định tâm guốc phanh bằng
chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định.
1.1.2. Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các
guốc phanh có dịch chuyển gốc nh nhau.
Hình 2: Kết cấu phanh xe ZIL-131
1: Cam quay 4: Trống phanh
2: Lò xo 5: Chốt lệch tâm
6: Bầu phanh
Cơ cấu phanh này (hình 2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh
là bằng nhau. Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu
phanh này có cờng độ ma sát ở các tấm ma sát nh nhau và đợc gọi là cơ cấu
phanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) do profin
của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dị chuyển góc nh nhau.
Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấu
trục vít, bánh vít nhằm thay đổi vị trí của Cam ép và chốt lệch tâm ở điểm đặt
cố định.
1.1.3. Cơ cấu guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn
động bằng nhau.
Hình 3: Kết cấu phanh xe UAZ-452
phanh sau sẽ lớn hơn guốc phanh trớc rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh Mp
sẽ giảm đi nhiều. Do guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trớc nên tấm
ma sát gốc phanh sau dài hơn tấm ma sát guốc phanh trớc.
Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu ren
trong chốt tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này.
1.2. Cơ cấu phanh loại đĩa.
Hình 6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trớc Xe VAZ-2101
Phanh đĩa ngày càng đợc sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa: Loại
đĩa quay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều u điểm so với phanh guốc áp suất
trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều, má phanh ít mòn và
mòn đều hơn nên ít phải điều chỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn, mômen phanh
khi tiến cũng nh khi lùi đều nh nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân
bằng có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm đợc thời gian tác dụng
phanh.
Nhợc điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ đợc sạch trên các bề mặt ma
sát.
Trên hình 6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa hai tấm
ma sát 2 và 5 khi phanh, áp lực dầu trong các xi lanh 3 và 6 tăng lên, đẩy các
piston 4 và 7 ép tấm ma sát vào đĩa.
1.3. Phanh dừng (phanh tay).
Hinh 7: Phanh tay kiểu tang trống
1: Má phanh 7: Vành rẻ quat.
2: Tang trống 8: Ti
3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dới 9: Cần
4:Trục thứ cấp hộp số 10: Răng rẻ quạt
5: Lò xo hồi vị 11: Tay hãm
6: Trục quả đào 12: Tay kéo phanh
Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh
hay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí. Hình 7 là hình vẽ của
cơ cấu phanh dừng kiểu tăng trống đợc lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp số
nêu trên. Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe đợc
phanh cùng một lúc vì áp suất trong đờng ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các
má phanh ép sát vào các trống phanh. Dẫn động phanh dầu có các u điểm sau.
- 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.
- Độ nhậy tốt.
- Kết cấu đơn giản.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi
cơ cấu phanh.
Nhợc điểm:
- Không thể tạo đợc tỷ số truyền lớn, vì thế phanh đầu không có cờng
hoá chỉ dùng ô tô có trọng ợng toàn bộ nhỏ.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Đối với dẫn động phanh1 dòng khi có chỗ nào bị ròi (chảy dầu) thì tất
cả hệ thống phanh đều không làm việc, để khắc phục khuyết điểm này ngời ta
dùng loại dẫn động hai dòng, loại này cơ u điểm là khi 1 dòng bị hỏng thì
dòng còn lại vẫn làm việc bình thờng tuy nhiên hiệu quả phanh có giảm, đảm
bảo an toàn khi chuyển động.
* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng.
1
2
3
4
Hinh 9: Sơ đồ dẫn đông phanh thuỷ lực một dòng
1: Bàn đạp 3: Đờng ống dẫn
2: Xilanh chính 4: Cơ cấu phanh
Nguyên lý làm việc:
Khi phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đảy piston của xi
lanh chính 2, do đó đều đợc ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh và các đ-
Khi xẩy ra h hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch một
cách tự do cho đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy của
xilanh, sau đó trong buồng xilanh của dòng không h hỏng sẽ tạo nên áp suất
làm việc khi đó xe vẫn đợc phanh nhng hiệu quả không cao ngời lái sẽ cảm
thấy h hỏng của hệ thống vì hành trình bàn đạp tăng lên.
Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng.
a) Sơ đồ b) Cấu tạo
Hình 12: Bộ chia
1: Piston 3: Đầu nối tới dòng trớc
2:Đầu nối tới dòng sau 4: Từ xy lanh chính tới
Khi phanh chất lỏng t xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tác
dụng lên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đến
khi cân bằng với áp suất trong khoang, khi xẩy ra h hỏng ở một dong nào đó
thì còn thứ II vẫn làm việc bình thờng song hiệu quả phanh của cả xe có giảm
và ngời lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng.
2.3. Dẫn động phanh khí nén (Còn gọi là phanh hơi).
Dẫn động phanh khí nén đợc sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và
trung bình, đặc biệt lớn. Để dẫn động các cơ cấu phanh ngời ta sử dụng năng
lợng của khí nén, lực của ngời lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van
phanh do đó mà giảm đợc sức lao động của ngời lái, tuỳ theo liên kết của xe
rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng.
* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:
Hình 13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi
1: Máy nén khí 4: Bầu phanh
2: Bình chứa 5: ống dẫn hơi
3: Van phân phối 6: Bàn đạp phanh
7: Đồng hồ kiểm tra áp suất
Nguyên lý:
Khi phanh ngời lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở
cho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đờng ống tới đầu phanh 4 để tiến hành
13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh
15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh
* Nguyên lý làm việc:
Khi phanh ngời lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16
để mở van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van
phanh vào cơ cấu.
Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến
10kg/cm
2
) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp
suất cao nh các đờng ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van
bảo vệ 2 ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt
1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng không hỏng.
Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động
là phần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì
đợc chia làm hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trớc và sau.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.
- Kết hợp đợc nhiều u điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí
nén, khắc phục đợc những nhợc điểm của từng loại khi làm việc độc lập.
* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.
- Kích thớc của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp,
rất khó khăn khi bảo dỡng 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 cơ cấu
dẫn động khí nén.
- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và có
rất nhiều cụm chi tiết đắt tiền.
3. Bộ trợ lực phanh.
Để tạo cho ngời lái xe không phải tác dụng 1 lực lớn vào bàn đạp phanh
ngời ta bố trí và thiết kế các bộ phận trợ lực phanh.
7: Màng của tổng van phanh 8: Van không khí
9: Nắp của thân 10: Tổng van phanh
11: Lò xo của tổng van phanh 12: Piston của tổng van phanh
13: Van chuyển 14: Xy lanh thuỷ lực phụ
Hình 16: Sơ đồ nguyên lý làm việc
1: Bầu cờng hoá 2: Màng ngăn
4: Ty đẩy cờng hoá 5: Lò xo hồi vị màng
6: Van chân không 7: Lò xo van không khí
8: Van không khí 11: Lò xo van chân không
12: Màng tuỳ động 15: Van bi một chiều
16: Piston công tác 17: Ty đẩy van
23: Piston điều khiển
Tạo ra lực cờng hoá giảm nhẹ lực của bàn đạp.
Khi cha phanh van không khí 8 đợc đóng vai lại, van chân không 6 đợc
mở ra nhờ lo xo đẩy màng tuỳ động 12 mang theo piston điều khiển 23 đi
xuống. Buồng B thông với buồng C và D qua đờng ống dẫn thông với buồng
A, nh vậy áp suất ở buồng A và B bằng nhau và bằng áp suất chân không ở
họng hút đờng ống nạp, lò xo 5 đẩy màng cờng hoá 2 về vị trí trái, ty đẩy 4
kéo piston lực 16 làm cho ty đẩy 17 tỳ vào thành xi lanh do vậy piston tiếp tục
sang trái làm cho ty đẩy van 15 mở ra.
Khi phanh ngời lái đạp vào bàn đạp phanh 1 lực cần thiết qua hệ thống
đòn, đẩy piston ở xi lanh chính đi áp suất phía sau piston tăng lên khoảng
5KG/cm
2
qua ống dẫn lên xi lanh của bộ cờng hoá, áp suất này tác dụng lên
pison 16 của bộ cờng hoá đẩy piston 16 sang phải khi đó ty đẩy 17 tách khỏi
thành xi lanh làm cho van 15 đóng lại ngăn cách buồng trớc và sau của piston
16, tiếp tục đạp thì đẩy tới xi lanh bánh xe, đồng thời áp suất dầu lớn đẩy
mở van 15 lúc đó dầu hồi từ xi lanh bánh xe qua lỗ van 15 về xy lanh chính.
Chơng 2: Tính toán thiết kế cơ cấu phanh
Bảng các thông số kỹ thuật của xe (lấy theo xe tham khảo):
Thông số Đơn vị
Kích thớc và khối lợng
Dài/Rộng/Cao mm 4825/1810/1515
Chiều dài cơ sở mm 2720
Tọa độ trọng tâm xe:
a
b
hg
mm
1224
1496
620
Khối lợng không tải kg 1505
Khối lợng toàn tải kg 2010
Phân bố khối lợng khi đầy tải kg Cầu trớc/cầucsau:
1105,5/904,5
Lốp 215/60 R16
I.Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thiết kế.
1. Bánh xe
2. Đĩa phanh
3. Xi lanh bánh xe
4. Xi lanh chính
5. Trợ lực phanh
6. Bàn đạp
7. Bộ điều hoà lực phanh
II. Tính toán, thiết kế cơ cấu phanh.
r mm= = ì =
II.1 Xác định mô men cần thiết ở các cơ cấu phanh
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh
tính toán cần sinh ra ở mỗi bánh xe cơ cấu phanh ở cầu trớc là:
bxp
r
Gm
M
ìì
ì
=
2
11
1
(1)
Và mô men tại mỗi bánh xe cầu sau là:
bxp
r
Gm
M
ìì
ì
=
2
22
2
(2)
Trong đó:
=
6,86 0, 62
1 0,64
9,81 1,224
ì
ì
a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc:
a = 1,224(m)
b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:
b = 1,496 (m)
h
g
- Chiều cao trọng tâm xe: h
g
= 0,62(m)
g - Gia tốc trọng trờng: g = 9,81(m/s
2
)
- Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng
= 0,7
max
j
- Gia tốc chậm dần lớn nhất khi phanh
max
j
=
II.2.1 Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh trớc:
II.2.1.1 Xác định kích thớc của đĩa phanh.
Đĩa phanh phải có kích thớc đảm bảo cho việc tháo lắp dễ dàng khi có
sửa chữa và đĩa phải có không gian thoáng giúp cho việc tản nhiệt của đĩa
phanh đợc nhanh chóng và đĩa phải có khối lợng nhỏ nhng vẫn phải đảm bảo
việc quan trọng nhất là đạt đợc hiệu quả phanh nh mong muốn.
Với lốp có bán kính lắp vành là r = 203,2 mm ta chọn bán kính ngoài
của đĩa phanh là R
ng
= 150 mm; bán kính trong của đĩa phanh R
tr
= 85 mm.
II.2.1.2 Xác định kích thớc má phanh.
+ Má phanh có dạng nh hình vẽ
Ta chọn kích thớc ngoài của má phanh R
2
= 145 mm.
Trong quá trình xe chạy đĩa phanh quay còn má phanh đứng yên, khi
thực hiện qúa trình phanh thì má phanh ép vào đĩa phanh để giảm vận tốc của
đĩa phanh, khi đó có sự trợt giữa má phanh và đĩa phanh. Do đĩa phanh có
hình tròn nên vận tốc trợt ở mép trong của má phanh nhỏ hơn vận tốc trợt ở
mép ngoài của má phanh, do vậy phía trong của má phanh sẽ ít mòn hơn phía
ngoài của má phanh. Sự chênh lệch về tốc độ mài mòn càng lớn nếu các bán
kính ngoài và trong của má chênh lệch nhau càng lớn. Do vậy ta chọn bán
kính trong của má phanh R
1
= 95 mm. Ngoài ra má phanh còn phải có diện
tích sao cho sự phân bố áp lực lên má phanh nhỏ đảm bảo cho độ bền, tuổi thọ
của má phanh do vậy ta chọn góc ôm của má phanh x
0
R R
R mm
R R
= =
R
1
, R
2
là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát
R
1
= 95(mm); R
2
= 145(mm);
1
1
1909,79
26146,61( )
2 2 0,3 0,121
p
tb
M
Q N
R
à
= = =
d
1
: Đờng kính xi lanh bánh xe.
1
1
0
4 4 26146,61
4,62 ( )
3,14 780 2
Q
d cm
p n
ì ì
= = =
ì ì ì ì
ch n d
1
=47(mm).
II.2.2 Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh sau:
II.2.2.1.Xác định kích thớc của đĩa phanh.
Đĩa phanh phải có kích thớc đảm bảo cho việc tháo lắp dễ dàng khi có
sửa chữa và đĩa phải có không gian thoáng giúp cho việc tản nhiệt của đĩa
phanh đợc nhanh chóng và đĩa phải có khối lợng nhỏ nhng vẫn phải đảm bảo
việc quan trọng nhất là đạt đợc hiệu quả phanh nh mong muốn.
Với lốp có bán kính lắp vành là r = 203,2 mm ta chọn bán kính ngoài
của đĩa phanh là R
ng
= 150 mm; bán kính trong của đĩa phanh R
tr
m - Số đôi bề mặt ma sát. Chọn m = 2.
Q - Lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh.
à
- Hệ số ma sát.
à
=0,3.
R
tđ
- Bán kính trung bình tấm ma sát.
3 3
2 1
2 2
2 1
2
. 126,1( )
3
td
R R
R mm
R R
= =
R
1
, R
2
là bán kính bên trong và bên ngoài của tấm ma sát
p
0
: áp suất chất lỏng trong hệ thống. p
0
= 490,4
ữ
784,8 (N/cm
2
).
Chọn p
0
= 500 (N/cm
2
).
d
2
: Đờng kính xi lanh bánh xe.
2
2
0
4 4 10340,34
2,91 ( )
3,14 780 2
Q
d cm
p n
ì ì
Copyright: Tài liệu đại học ©