Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát hệ thống phanh khí nén xe tải RENAULT V.I

LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân cần chuyên chở khối
lượng lớn hàng hóa và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt
động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ô tô trở thành một trong những
phương tiện chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được sử dụng
rộng rãi trên mọi lĩnh vực đời sống kinh tế - xã hội con người.
Trong chương trình đào tạo kỹ sư nghành động lực thì đồ án tốt nghiệp là không thể thiếu, là
điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết một cách chặt chẽ
và nắm vững sâu về ô tô. Và trong quá trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát tính
toán thiết kế một bộ phận, một hệ thống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng hơn hết. Điều này
củng cố kiến thức đã được học, thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết
vào thực tế sao cho hợp lý; nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật.
Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ
cao, do đó nâng cao được năng suất vận chuyển. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm bền vững,
tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được ...để tăng
tính an toàn cho ô tô khi vận hành.
Trong đồ án tốt nghiệp khóa học này em được giao nhiệm vụ:” KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH
KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI RENAULT V.I ”.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian khống chế, thiếu kinh nghiệm thực
tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh những thiếu sót. Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo
tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn,
thầy giáo duyệt đề tài, các thầy giáo bộ môn động lực đã hết sức tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn
thành tốt nội dung đề tài của mình.
Đà Nẵng, ngày 04 tháng 09 năm 2006
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN XUÂN HẢI



Ngoài ra hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô, máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc
nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:
Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc
Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe.
2.1.2.Yêu cầu.
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:
Làm việc bền vững, tin cậy.
Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm.
Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và
hàng hoá.
Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.
Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh.
Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng.
Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng.
Có khả năng thoát nhiệt tốt.
Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ.
Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô
máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh la.
Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển
động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.
Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính hỏng.


Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chổ khi dừng xe hoặc
khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên gọi là phanh tay.
Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như xe tải, trọng lượng toàn
bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển
động lên xuống các dốc dài còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để.
Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc.


Quãng đường
phanh

Gia tốc chậm dần ổn
định

Sp [ m ] (≤ )

Jp [ m/s ] ( ≥ )

7,2

5,8

9,5

5,0

11

4,2

Ô tô du lịch và các loại ô tô khác thiết kế
trên cơ sở ô tô du lịch

Ô tô vận tải trọng lượng toàn bộ ≤ 8 tấn
và ô tô khách có chiều dài toàn bộ ≤ 7,5
m


bàn đạp

Vo
[Km/h]

(1)

(2)

1

Ô tô du lịch và Microbuys
với số chỗ ngồi ≤ 8

2

4

5

Ô tô buýt với trọng lượng
toàn bộ > 5 tấn

Ô tô tải với trọng lượng
toàn bộ < 3,5 tấn

Gia tốc
chậm dần
ổn định


II

57,5

5,0

O

25,8

7,0

I

32,3

5,3

II

34,3

4,9

O

32,1

6,0


O

25,0

5,5

I

31,3

4,0

II

33,3

3,7

O

17,2

5,5

I

21,5

4,0


tấn

6

80

Quãng
đường
phanh

Ô tô buýt > 8 chỗ ngồi và
trọng lượng toàn bộ ≤ 5
tấn

3

(3)

Ô tô tải với trọng lượng >
12 tấn

Đoàn ô tô với tải trọng
toàn bộ từ 3,5 tấn ÷ 12

50

40

700



3,7

O

18,4

5,5

I

23,0

3,9

II

24,5

3,6

700

Bảng 2-3 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ
( tiêu chuẩn Liên Xô cũ )
Stt

Chủng loại ô tô

Tốc độ


Ô tô buýt với trọng
lượng toàn bộ > 5
tấn
Ô tô tải với trọng
lượng toàn bộ < 3,5
tấn
Ô tô tải với trọng
lượng toàn bộ từ 3,5

Quãng
đường
phanh

Gia tốc
chậm dần
ổn định

Sp [ m ]

Jp [ m/s2 ]

(≤ )

(≥ )

Tay đòn

Bàn đạp


60

600

700

52,2

3,0

70

600

700

79,0

2,8


tấn ÷ 12 tấn

50

600

700

42,5


2,8

40

600

700

29,6

2,8

tấn ÷ 12 tấn
8

Đoàn ô tô với trọng
lượng toàn bộ > 12
tấn

Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu được cho tương ứng ba dạng thử
khác nhau là.
Thử " O ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh còn nguội và
thường tiến hành hai trường hợp: động cơ được tách và không tách ra khỏi hệ thống truyền lực.
Thử " I ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh đã làm việc nóng lên.
Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn:
. Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên
. Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh.
Thử " II ": Để xác định hiệu quả phanh chính, khi ô tô, máy kéo chuyển động xuống dốc dài.
Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống phanh khác thực hiện các chức năng của nó,

quy định của chúng được cho dưới bảng 2-4.
Bảng 2- 4 : Giá trị tối đa cho phép của lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và
hành trình tương ứng của chúng đối với hệ thống phanh ô tô
( Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ )
Phương pháp điều Hệ thống phanh

Chủng loại ô tô

khiển
Bằng bàn đạp

Bằng tay đòn

Dự trữ và dừng

max

Sbđ

[N]

[ mm ]

500

150

Vận tải và khách

700

bằng.
Phanh dãi.

(a)

(b)

(c)

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính.


a- Phanh trống- Guốc: b- Phanh đĩa: c- Phanh dải
Theo loại dẫn động, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực (phanh dầu), phanh khí nén (phanh
hơi), phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau).
Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ô tô trước đây.
Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém
nhạy, điều khiển nặng nề, nên hiện nay ít sử dụng. Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng
hẳn và hổ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ
biến trên ô tô.
Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô tô tải trọng nhỏ.
Phanh truyền động bằng khí nén thì được dùng trên ô tô tải trọng lớn và ô tô hành khách. Ngoài ra
nó còn dùng trên ô tô vận tải tải trọng trung bình có động cơ diesel cũng như trên các ô tô kéo đoàn xe.
Phanh truyền động bằng điện thì được dùng trên các đoàn ô tô, ô tô kéo nhiều rơmoóc.
Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô có tải trọng lớn và rất
lớn.

2.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.
Để đảm bảo được nhiệm vụ của một hệ thống phanh, bất kỳ một hệ thống phanh nào cũng có hai
thành phần kết cấu chính sau.

nhôm đúc, có trọng lượng nhẹ và tản nhiệt tốt. Guốc phanh có nhiều hình
dáng khác nhau, các kiểu đa dạng của guốc phanh được nhân dạng bằng số
hiệu guốc được chỉ định bởi viện Tiêu chuẩn vật liệu ma sát (FMSI: Frichon
Materials Standards Institute)
Thông thường guốc phanh được đặt hàng theo sự chế tạo, kiểu xe, năm sản
xuất đối với từng loại xe riêng để đạt được sự chuẩn xác.
- Má phanh: Ở xe du lịch và xe tải nhẹ má phanh được gắn vào guốc phanh
bằng một trong hai cách, dán keo hoặc tán rivê. Còn đối với các xe tải hạng
nặng má phanh được khoan lỗ để gắn bulong, cho phép việc thay thế dễ
dàng. Tuy nhiên loại má phanh dán thông dụng và được ưa chuộng hơn vì nó
tận dụng được tối đa bề dày của má, khi mòn không bị đinh tán cọ làm hỏng
mặt trong trống phanh. Má phanh thứ cấp luôn dài hơn má phanh sơ cấp,
đôi khi má phanh được gắn ở vị trí cao hay thấp trên guốc để thay đổi đặc
tính tự kích hoạt hay trợ động của guốc phanh.
-Mâm phanh: Được thiết kế, chế tạo để gắn cụm phanh, mâm phanh được
gắn bằng bulong vào trục bánh sau hoặc khớp lái ở cầu trước, trên mâm
phanhcũng có các lỗ, vấu lồi để gắn xilanh thủy lực, lò xo giữ guốc phanh và
cáp phanh tay.


- Lò xo phanh: Cụm phanh tang trống thông thường sử dụng hai lò xo, một
bộ kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, một bộ dùng để giữ guốc phanh tựa
vào mâm phanh. Các lò xo gắn thêm thường được dùng để vận hành cơ cấu
tự điều chỉnh và chốnh trạng thái chùng lỏng của hệ thống phanh tay.
Lò xo trả về của guốc phanh có nhiệm vụ rất then chốt, đặc biệt ở loại phanh
trợ động. Trog khi nhả phanh ra, các lò xo này sẽ kéo guốc phanh trở về và
đẩy piston trở về trạng thái ban đầu.
- Bộ điều chỉnh guốc phanh: Các guốc phanh phải được điều chỉnh theo chu
kỳ để giữ cho má phanh phải ttương đối sát với bề mặt trống phanh. Nếu
khe hở giữa má phanh và bề mặt trống phanh quá lớn khiến chân phanh


a. Thành phần cấu tạo:
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
+ Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe.
+ Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
+ Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận
khác của cơ cấu phanh.
+ Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma
sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại.
+ Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải có một khe hở
tối thiểu nào đó, khoảng (0,2÷0,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các
má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay
lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng,... Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có
cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động
b. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá.
I
IV
III
II
IX
VIII
VII


VI
V
X
XVII
XVI

- Mức độ phức tạp của kết cấu.

P
P
N1
N2
rb
fN1
fN2
B
c
a
P
P
N1
N2
rb
fN1


fN2
P2
P1
N1
N2
rb
fN1
fN2
B
B

cơ cấu ép. Sau đó đến các sơ đồ 2.3c và 2.3d.
Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu
riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ
số hiệu quả.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo ra không phụ
thuộc vào chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô - máy kéo.

Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc
phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ
trục bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân
với bán kính trống phanh. (hay còn gọi một cách quy ước là mômen của lực dẫn động).
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.3 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả
thiết sau:
+ Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu.
+ Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của má phanh
trên bán kính rγ.
Từ sơ đồ ta thấy rằng:+ Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có
xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi là guốc tự
siết.
+ Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc
tự tách. Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặt trưng của cơ cấu phanh trống - guốc.
Sơ đồ hình 2.3a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng. Vì thế độ dịch chuyển của các guốc
luôn luôn bằng nhau. Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị


như nhau:
N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp
Do hiện tượng tự siết nên khi N 1 = N2 thì P1< P2. Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch vừa cân bằng. Nó
thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.

Để nâng cao hiệu quả phanh cao hơn nữa, người ta còn dùng các cơ cấu phanh tự
cường hóa. Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa
một má phanh và trống phanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia.
Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt đến 360% so với cơ
cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng mômen phanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân
bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng. Xu hướng hiện nay là: sử dụng cơ cấu phanh loại
bình thường với các guốc có điểm quay cố định, cùng phía. Trường hợp cần thiết thì dùng thêm các bộ
trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh.
2.2.1.2. Loại đĩa.
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.
Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng ma sát quay.
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác
nhau.


R’ C
Va
2fN

PB

R’ C
PB

θ

θ
RX

RZ

hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn.
Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đó khác nhau ở hiệu
quả phanh.
Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh được rút lên siết vào trống
phanh. Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay. Nhược điểm
là hiệu quả phanh không cao.
Phanh dải đơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một đầu được nối cố định nên hiệu quả phanh theo
chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần. Tuy vậy khi phanh thường dễ bị giật, không êm.
Phanh dải loại kép: Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó
cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết.


p
l

p

a

a
S1

S2
S2

l
b
S2
S1 q


S3

b
S1

R

α1

S2

S1

ω

q

R

α2
S2
c)

S1

ω

q

α