Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h LỜI NĨI ĐẦU Hiện vấn đề gia tăng dân số, tốc độ thị hố nhanh thành phố, kèm với lượng rác thải lớn, nhiễm mơi trường Giải vấn đề thách thức quyền thành phố Thực trạng diễn thành phố Đà Nẵng, địa bàn thành phố, với lượng rác thải ngày lớn, ngân sách TP hạn hẹp, chưa thể đáp ứng đủ xe chuyên dụng ép tự động, loại xe cịn phải mua nước ngồi với giá đắt Để giải vấn đề này, từ lâu Công ty Môi trường Đô thị TP đưa vào hoạt động số lượng lớn loại xe thô sơ sử dụng sức người, đường rộng từ - 3m khu vực quanh trạm trung chuyển, để vận chuyển rác trạm Để nâng cao hiệu suất thu gom rác, giảm bớt sức lao động cho người công nhân cách giới hoá phần phương thức vận chuyển, đồng thời nhằm giải tốt vấn đề ô nhiễm mơi trường thị khí xã động cơ, đề tài vào thiết kế loại xe gắn máy chạy nhiên liệu khí hố lỏng( LPG) để chở thùng rác thay cho xe ba gác đạp Đề tài “ Thiết kế xe chở rác ba bánh chạy nhiên liệu LPG” nhiều nhà khoa học sinh viên trường Đại Học Bách Khoa- Đại Học Đà Nẵng quan tâm nghiên cứu đạt kết định, đề tài chưa ứng dụng thực tế Do khối lượng tính tốn thiết kế xe lớn nên đề tài “ Thiết kế đóng xe chở rác ba bánh” em giao nhiệm vụ: “ Thiết kế hệ thống phanh xe chở rác ba bánh ” với số cải tiến để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật xe mà đề tài trước chưa giải Với kiến thức kinh nghiệm thực tế nhiều hạn chế, tài liệu tham khảo loại xe ba bánh cịn ít, thời gian thực ngắn nên cố gắng tìm tịi, nghiên cứu, làm việc cách nghiêm túc trình tìm ý tưởng thiết kế xe thiết kế cịn nhiều nhược điểm chưa thể giải hết Kính mong thầy bảo để đề tài em hoàn thiện SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí raïc ba baïn h Sau em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn Th.s LÊ VĂN TỤY , thầy Nguyễn Việt Hải thầy cô giáo Trung tâm thí nghiệm động tơ tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Đà Nẵng, Ngày 28 Tháng năm 2007 Sinh viên HỒNG MINH THIỆN SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba baïn h MỤC LỤC TRANG MỤC ĐCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Í 1.1 VẤN ĐỀ THU GOM VÀ VẬN CHUYỂN RÁC THẢI 1.2 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH TÌM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XE 2.1 KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG CỦA THÙNG RÁC CẦN CHUYÊN CHỞ 2.1.1 Loại thùng 660 lít 2.1.2 Loại thùng 240 lít .8 2.2 YÊU CẦU CỦA XE CẦN THIẾT KẾ .9 2.3 PHÂN TÍCH TÌM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.3.1 Phương án cắt bỏ phần đuôi xe gắn máy thay vào nửa rơmoóc 2.3.2 Phương án thiết kế xe có bánh chủ động sau hai bánh dẫn hướng trước .10 2.3.3 Thiết kế xe ba bánh bánh dẫn hướng trước hai bánh sau 10 THIẾT KẾ KÍCH THƯỚC TỔNG THỂ CHUNG .11 3.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ CHIỀU DÀI CỦA XE .11 3.1.1 Chiều dài toàn xe 11 3.1.2 Chiều dài sở xe .12 3.2 XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO XE 16 3.3 XÁC ĐỊNH CHIỀU RỘNG XE 16 XÁC ĐỊNH CÁC TOẠ ĐỘ TRỌNG TÂM XE 16 4.1 XÁC ĐỊNH CÁC TOẠ ĐỘ TRỌNG TÂM KHI XE KHÔNG TẢI 16 4.1.1.Xác định toạ độ trọng tâm xe theo chiều dọc 16 4.1.2 Xác định toạ độ trọng tâm xe theo chiều cao 16 SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h 4.2 XÁC ĐỊNH CÁC TOẠ ĐỘ TRỌNG TÂM KHI XE ĐẦY TẢI 18 4.2.1.Xác định toạ độ trọng tâm xe theo chiều dọc 18 4.2.2 Xác định toạ độ trọng tâm xe theo chiều cao 19 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH .20 5.1 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH 20 5.1.1 Công dụng 20 5.1.2 Phân tích yêu cầu 20 5.1.3 Phân loại sơ 22 5.2 TÍNH MÔ MEN PHANH CẦN SINH RA Ở CÁC CƠ CẤU PHANH 23 5.3 PHÂN TÍCH, CHỌN LOẠI DẪN ĐỘNG PHANH VÀ CƠ CẤU PHANH 26 5.3.1 Chọn loại dẫn động phanh .26 5.3.2.Chọn loại cấu phanh .28 Các phương án chọn cấu phanh sau 32 5.4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU PHANH SAU 33 5.4.1 Bán kính bề mặt ma sát trống phanh 33 5.4.2 Chọn kích thước cịn lại 33 5.4.3 Xác định lực ép cần thiết 34 5.4.4 Tính bề rộng má phanh 37 5.4.5 Kiểm tra điều kiện tự siết .39 5.5 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CƠ CẤU PHANH TRƯỚC 39 5.5.1 Bán kính ngồi r1, bán kính r2, bán kính trung bình rtb đĩa phanh 39 5.5.2 Lực ép cần thiết 40 5.5.3 Diện tích bề mặt làm việc má phanh 41 SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư aïn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h 5.6 TÍNH TỐN KIỂM TRA NHIỆT VÀ MÀI MỊN .43 5.6.1.Tính tốn mài mòn 43 5.6.2 Tính tốn nhiệt 45 5.7 TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH 50 5.7.1.Các phương án điều khiển hệ thống phanh 50 5.7.2 Tính tốn dẫn động phanh thuỷ lực điều khiển bàn đạp .51 Tính đường kính xi lanh bánh xe .51 Xác định đường kính xi lanh 53 Tính lực hành trình bàn đạp 53 Tính hành trình bàn đạp 54 5.8 PHANH DỪNG 57 5.9 TÍNH TỐN HIỆU QUẢ PHANH .60 5.9.1 Đặc tính phanh xe thiết kế 60 5.9.2 Momen phanh thực tế 70 5.9.3 Xác định tiêu đánh giá hiệu phanh .72 KẾT LUẬN 73 SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư aïn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 1.1 VẤN ĐỀ THU GOM VÀ VẬN CHUYỂN RÁC THẢI Hiện trình thu gom rác thải thực sau: + Ở khu vực có trạm trung chuyển: Rác từ hộ dân bỏ vào thùng rác đặt đường (đối với đường hẻm) hay bỏ lên thùng rác đặt xe ba gác (đối với đường xe ba gác vào được), sau cơng nhân URENCO (cơng ty Môi Trường Đô Thị) đạp xe rác đến trạm trung chuyển Ở rác ép lại vào thùng 10 để xe tải chở lên đổ bãi rác Khánh Sơn + Ở khu vực chưa có trạm trung chuyển: Rác từ hộ dân thu gom xe ba gác bỏ vào thùng rác đặt đường Sau xe ép rác đến thu gom thùng rác trực tiếp chở đổ bãi rác Khánh Sơn Hiện Công ty môi trường Đô thị Đà Nẵng có trạm nén ép rác URENCO sử dụng làm trạm trung chuyển chợ Đống Đa, công viên (đường Nguyễn Tri Phương) đường Phan Thành Tài, trạm Hòa Thọ, trạm Đò Xu, Trạm Chợ Đầu Mối, trạm Thanh Lộc Đáng, trạm Hoà Khánh, trạm Hoà An, trạm Ngô Gia Tự Với phương thức thu gom rác đây, việc vận chuyển thùng rác đến trạm trung chuyển đóng vai trị quan trọng Trong tương lai xe tải ép rác khơng cịn lấy rác dọc đường mà vận chuyển thùng rác nén ép sẵn từ trạm trung chuyển lên Khánh Sơn Do đó, tất thùng rác dọc đường hay ngõ hẻm công nhân đạp hay kéo đến trạm trung chuyển Việc làm địi hỏi người cơng nhân phải bỏ sức lực nhiều, cố gắng sức thu nhập cịn khiêm tốn, người cơng nhân khơng có điều kiện vật chất bù đắp lại sức SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h lao động bỏ Vì phương án thu gom vận chuyển rác Đà Nẵng có hiệu trước mắt khơng phải phương án lâu dài bền vững 1.2 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Để giải phần sức lao động cho người công nhân Công ty môi trường đô thị, tăng hiệu thu gom rác cần phải giới hoá phần phương thức vận chuyển thùng rác đến trạm trung chuyển thay cho loại xe ba gác đạp thủ cơng Ngồi sử dụng xe ba gác thủ công để vận chuyển rác vừa chậm, nhiều thời gian, vừa không đảm bảo vệ sinh, mỹ quan đô thị Do cần thiết kế loại xe gắn động có kết cấu đơn giản dễ sử dụng để chuyên chở thùng rác nhanh gọn hơn, làm cho mặt đô thị Thành phố ngày đẹp Mặt khác xe thiết kế làm việc thành phố nên phải đảm bảo an tồn, chạy êm, gây ồn nhiễm mơi trường Đề tài vào thiết kế kiểu xe kéo rác chạy khí dầu mỏ hóa lỏng LPG, loại động sử dụng xe động xe gắn máy thiết kế, cải tạo hệ thống nhiên liệu cho phù hợp với việc sử dụng hai loại nhiên liệu LPG xăng Theo cơng trình nghiên cứu GS TSKH Bùi Văn Ga sử dụng LPG động xe gắn máy với đặc điểm động thường xuyên sử dụng tải lớn tốc độ thấp động gắn xe thiết kế sử dụng LPG có lợi mặt ô nhiểm môi trường Kết đo ô nhiểm xe chạy xăng nguyên thuỷ chạy ga LPG cho thấy nồng độ chất nhiểm khí xả động đạt giá trị cực thấp khoảng 0,5% CO 20ppm HC chế độ tốc độ giới hạn So với chạy xăng, chế độ mức độ phát ô nhiểm chạy LPG khoảng 10% Ở chế độ trung gian, mức độ giảm ô nhiễm dao động từ 80% đến 50% so với chạy xăng Nhờ giảm tác hại đến sức khoẻ người mơi trường chất khí thải độc hại động SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h PHÂN TÍCH TÌM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ XE 2.1 KÍCH THƯỚC, KHỐI LƯỢNG CỦA THÙNG RÁC CẦN CHUYÊN CHỞ Hiện thành phố Đà Nẵng có hai loại thùng rác loại thùng 660 lít loại thùng 240 lít Có kích thước khối lượng cụ thể sau: 2.1.1 Loại thùng 660 lít + Kích thước bao: - Dài: 1200 (mm) - Cao: 1230 (mm) - Rộng: 600 (mm) - Đường kính bánh xe: 200 (mm) + Khối lượng: - Khối lượng thân: 60 (kg) - Khối lượng riêng rác thải sinh hoạt là: 0,4 (kg/lít) Khối lượng định mức thùng đầy tải là: m = 60 + 0,4.660 = 324 (kg) 2.1.2 Loại thùng 240 lít + Kích thước bao - Dài: 540 (mm) - Rộng: 720 (mm) - Cao: 1000 (mm) + Đường kính hai bánh xe: 200 (mm) + Khối lượng: - Khối lượng thân: 24,4 (kg) - Khối lượng định mức thùng đầy tải là: m = 24,4 + 0,4.240 = 120,4 (kg) Xe thiết kế cần phải chuyên chở hai loại thùng rác nên kích thước thùng cần phải có kích thước tối thiểu chiều dài 1200 mm bề rộng 720 mm SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h 2.2 U CẦU CỦA XE CẦN THIẾT KẾ + Có kích thước nhỏ gọn cần vừa đủ để chuyên chở thùng rác loại 660 lít có trọng lượng khoảng 300 KG hai thùng rác 240 lít, thùng có trọng lượng khoảng 120 KG + Sử dụng nguồn lực xe gắn máy có bao gồm động cơ, ly hợp, hộp số, hệ thống chuyển động v.v Ngoài cần phải có thêm hộp số phụ để gài số lùi, vi sai cho cầu sau + Có chiều cao từ sàn thùng xe đến mặt đất nhỏ để đẩy sức người thùng rác lên sàn xe mà không sử dụng thiết bị phụ để hổ trợ tời, xích, + Đảm bảo cho người điều khiển xe thuận tiện để vận hành số đường hẻm chật hẹp, giảm hành lang bán kính quay vịng + Xe thiết kế phải xe có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ sử dụng, an toàn chuyển động đường giá phải 2.3 PHÂN TÍCH TÌM PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.3.1 Phương án cắt bỏ phần đuôi xe gắn máy thay vào nửa rơmoóc Trên sở xe gắn máy có sẵn, ta cắt bỏ phần thân xe, sau nối đàn hồi hàn cứng thùng chứa thùng rác vào phần lại xe Trong trường hợp hàn cứng thùng xe với phần lại xe trở thành khối cứng dao động tác dụng lên hệ thống treo xe Trong trường hợp nối đàn hồi phần cịn lại xe dao động cặp gắp khung xe cịn thùng xe có hệ thống treo riêng Phương án có ưu điểm đơn giản, dễ cải tạo dùng khung sườn xe gắn máy có sau gia cố thêm, ngồi thùng rác đặt đằng sau người lái nên người lái nghe mùi hôi rác Tuy nhiên phương án có nhược điểm là: SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h + Nếu sử dụng truyền xích xích q dài xích nhanh chùng, tuổi thọ xích khơng đảm bảo khoảng cách trục q lớn khơng tương thích với bước xích loại xích dùng xe gắn máy Bộ xích q dài gây khó khăn cho việc bôi trơn bảo dưỡng cần sử dụng thêm bánh căng xích để điều chỉnh độ căng xích + Chiều dài tồn xe tương đối lớn làm cho việc quay vịng khó khăn 2.3.2 Phương án thiết kế xe có bánh chủ động sau hai bánh dẫn hướng trước Trong trường hợp thùng xe đặt đằng trước không thiết kế hình thang lái mơ hình xe giống loại xe ba gác máy sử dụng Ưu điểm: Trong trường hợp quay vòng người lái cần phải đẩy thùng xe chứa tải nên quay vòng nặng, cấu tạo chiều cao thùng chứa rác cao nên để đảm bảo tầm nhìn người lái yên xe phải cao, làm tăng thêm chiều cao trọng tâm xe người lái xe cần phải tốn nhiều lực để quay thùng xe, thùng rác đặt đằng trước gây vệ sinh ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân lái xe Bánh chủ động đặt đằng sau nên không tận dụng trọng lượng tải làm trọng lượng bám nên tính động lực xe chuyển động mặt đường có hệ số bám thấp Nhược điểm: Hành lang bán kính quay vịng xe giảm, tính ổn định chuyển động thẳng xe tốt so với phương án bên Nếu thiết kế thêm hệ thống hình thang lái ơtơ việc quay vịng xe tốn sức lực Nhưng nhược điểm cịn lại khơng khắc phục 2.3.3 Thiết kế xe ba bánh bánh dẫn hướng trước hai bánh sau Phần lớn xe ba bánh thiết kế theo phương án Đây phương án có tính kỹ thuật phương án thứ hai toàn khung sườn xe thiết kế có tính tốn đến tải trọng cần chuyên chở nên đảm bảo độ bền có hệ số an tồn định Phương án có ưu điểm: Hai bánh xe chủ động đặt phía sau nên tận dụng trọng lượng bám, tải chất đằng sau nên mùi hôi rác thải ảnh hưởng đến SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 10 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Ppt = Pps Với Z = ϕZ1 Z ϕZ = Z G G (b + ϕhg ) , Z = (a − ϕhg ) L L (5.50) (5.51) Từ hai biểu thức (5.50) cà (5.51) ta : Ppt = Pps b + ϕhg (5.52) a − ϕhhg Vậy để đạt hiệu phanh cao lực phanh sinh bánh xe trước P pt bánh xe sau Pps phải tuân theo biểu thức (5.52) Nếu coi bán kính bánh trước rb1 bánh xe sau rb2 trình phanh, ta viết quan hệ mơ men phanh bánh trước Mpt bánh xe sau Mps sau: M ps M pt = Pps rb Ppt rb1 = Pps Ppt (5.53) Kết hợp hai biểu thức (5.52) (5.53) ta có quan hệ sau: M ps M pt = a − ϕhg b + ϕhhg (5.54) Trong đó: + Mpt : Mơ men phanh cần sinh bánh xe trước + Mps : Mô men phanh cần sinh bánh xe sau + a, b, hg: Các toạ độ trọng tâm xe + ϕ : Hệ số bám bánh xe với mặt đường Như muốn đảm bảo hiệu phanh tốt mơ men phanh sinh bánh xe trước Mpt mô men phanh sinh bánh xe sau M ps phải tuân theo biểu thức (5.54) Các giá trị a, b, h g ô tô định thay đổi tuỳ theo vị trí mức độ chất tải lên ô tô, hệ số bám ϕ thay đổi theo loại đường mà xe hoạt động, tình trạng kỹ thuật lốp xe mặt đường Để xây dựng đặc tính phanh lý tưởng cho xe thiết kế ta tính cho hai trường hợp cụ thể lúc xe không tải đầy tải SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 61 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Ta có: Mpt = ϕ Z 1rb = Grbϕ (b + ϕhg ) L Mps = ϕ Z rb = Grbϕ (a − ϕhg ) L (5.55) (5.56) Đối với ô tô chất tải cố định, toạ độ trọng tâm a, b, hg cố định Từ hai biểu thức cách thay đổi giá trị ϕ ta vẽ đồ thị Mpt =f1(ϕ) Mps = f2(ϕ) hai trường hợp cụ thể xe thiết kế lúc xe không tải đầy tải Bảng B5-1 : Các thông số xe ứng với đầy tải không tải: Thông số G [KG] a [mm] b [mm] hg [mm] rbx [mm] L [mm] Không tải 293 1044,37 755,63 721 210 1800 Đầy tải 593 1441,82 358,18 761 210 1800 Bảng B5-2 Kết tính tốn Mpt, Mps tỷ số β =Mpt/Mps xe không tải ϕ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Mpt 28,295 61,519 99,672 142,754 190,766 243,707 301,578 Mps 33,235 61,541 84,918 103,366 116,884 125,473 129.132 βp 0,851 1,000 1,174 1,381 1,632 1,942 2,335 Bảng B5-3 Kết tính tốn Mpt, Mps tỷ số β =Mpt/Mps xe đầy tải ϕ 0,1 0,2 Mpt 30,045 70,619 0.5 0,6 0,7 121,722 183,354 255,516 338,207 431,428 Mps 94,485 178,441 251,868 314,766 367,134 408,973 440,282 βp 0,318 0,696 0,827 0,980 0,396 0,3 0,483 SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 0,4 0,583 Trang 62 Âäư aïn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Từ bảng B5.2 bảng B5.3 ta vẽ đồ thị quan hệ mô men phanh M pt Mps với hệ số bám ϕ trường hợp xe không tải đầy tải sau: Hình 5.16 Đồ thị quan hệ mô men phanh Mpt Mps với hệ số bám ϕ xe không tải đầy tải Quan hệ Mps với hệ số bám ϕ xe đầy tải Quan hệ Mpt với hệ số bám ϕ xe đầy tải Quan hệ Mpt với hệ số bám ϕ xe không tải Quan hệ Mps với hệ số bám ϕ xe không tải Từ đồ thị ta vẽ quan hệ mơ men phanh bánh xe sau M ps mô men phanh bánh xe trước Mpt sau: SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 63 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Hình 5.17 Đường đặc tính phanh lý tưởng xe thiết kế ( Mps =f(Mpt) ) Đường nét đứt: Đầy tải Đường nét liền: Không tải Đường đặc tính cịn xây dựng dựa công thức xác định áp suất dẫn động phanh trước p1 dẫn động phanh sau p2 Ta có:  Áp suất dẫn động phanh cầu trước xác định sau: p1 = P1 πd kt Mà P1 = ⇒ p1 = M pt µ rtb G L với Mpt = Ppt.rb1 = ϕ (b + ϕh g )rb1 2rb1G b + ϕhg ϕ L πµ.rtb d k Đặt c1 = 2rb1G πµ.rtb d kt L ⇒ p1 =c1.(b+ϕhg).ϕ (5.57) (5.58) SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 64 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Trong : + P1 : Lực ép xi lanh bánh xe trước sinh + dkt : Đường kính xi lanh bánh xe trước, dkt = 35 (mm) + rb1: Bán kính bánh xe trước, rb1 = 210 (mm) + L: Chiều dài sở xe, L = 1800 (mm) + rtb : Bán kính trung bình đĩa phanh, rtb = 87,5 (mm) + G: Trọng lượng xe - Trường hợp xe không tải G = Go = 2930 (N) b = bo = 755,6 (mm) Thay giá trị biết vào (5.57) ta được: c1 = 2.210.2930 = 0,0058 (N/mm3) π 0,35.87,5.35 1800 - Trường hợp xe đầy tải G = Ga = 5930 (N) b = 358,18 (mm) Thay giá trị biết vào (5.57) ta : c1 = 2.210.5930 = 0,01174 (N/mm3) π 0,35.87,5.35 2.1800  Áp suất dẫn động phanh cầu sau tính sau: p2 = P2 πd k 4( A − µ B ) = M ps π d ks Ahµ Thay Mps = Pps.rb = ϕ Ga (a − ϕh g )rb 2L rb G A − µ B (a − ϕhg ) ϕ ⇒ p2 = Ahµ L πd ks rb G A − µ B (5.59) Đặt c2 = Ahµ L πd ks ⇒ p2 = c2.(a-ϕhg).ϕ SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 65 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Do cấu phanh sau loại trống guốc nên để ép sát má phanh vào trống phanh cần phải khắc phục lực lò xo hồi vị guốc phanh Tức : p2 = c2.(a-ϕhg).ϕ + po2 (5.60) Trong p02 áp suất chất lỏng cần thiết để dịch chuyển guốc phanh ép sát vào trống phanh, theo [6] p02 = 2÷ KG/cm2 ( 0,2 ÷0,4 Mpa) Ta lấy p02 = 0,3 (Mpa) - Trường hợp xe không tải Các thống số biết: + P2 : Lực ép lên guốc phanh để sinh mô men phanh + dkt : Đường kính xi lanh bánh xe sau, dkt = 15,5 (mm) + rb2: Bán kính bánh xe sau, rb2 = 210 (mm) + L: Chiều dài sở xe, L = 1800 (mm) + a : Toạ độ trọng tâm xe theo chiều dọc, a = ao = 1044,4 (mm) + Các thống số cấu phanh: A = 0,546; B = 0,716; h = 118,5 (mm) + µ : Hệ số ma sát má phanh trống phanh, µ = 0,35 + G: Trọng lượng khơng tải xe, G = Go = 2930 (N) Thay số vào (5.59) ta được: c2 = - 210.2930 0,546 − 0,35 0,716 = 0,00471 (N/mm3) 3,1416.15,5 0,546.118,5.0,35.1800 Trường hợp xe đầy tải Tính tốn tương tự trường hợp xe không tải, với a = 1441,82 (mm), G = Ga = 5930 (N) Thay thông số biết vào (5.59) ta được: c2 = 210.5930 0,546 − 0,35 0,716 = 0,00953 (N/mm3) π 15,5 0,546.118,5.0,35.1800 Từ (5.58) ( 5.60) ta lập bảng vẽ đặc tính phanh quan hệ áp suất dẫn động phanh cầu trước cầu sau sau: SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 66 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Bảng B5.4 Kết tính áp suất dẫn động phanh cầu trước p1 cầu sau p2 theo hệ số bám xe không tải ϕ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 p1 0,480 1,044 1,691 2,422 3,237 4,136 5,118 p2 0,758 1,148 1,470 1,724 1,911 2,029 2,080 Bảng B5.5 Kết tính áp suất dẫn động phanh cầu trước p1 cầu sau p2 theo hệ số bám ϕ xe đầy tải ϕ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 p1 0,510 1,198 2,066 3,111 4,336 5,739 7,321 p2 1,602 2,759 3,771 4,638 5,360 5,936 6,368 Từ bảng B5.4 B5.5 ta vẽ đồ thị quan hệ áp suất dẫn động cầu trước p cầu sau p2 với hệ số bám ϕ sau: SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 67 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h I p2 [MPa] A II B ϕ 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 C 1 p1 [MPa] Hình 5.18 Đặc tính phanh xe thiết kế Đặc tính phanh lý tưởng xe đầy tải p2 = f(p1) 2.Đặc tính phanh thực tế Đặc tính phanh lý tưởng xe khơng tải p2 = f(p1) I Đặc tính biểu diễn quan hệ p2 = f(ϕ) xe đầy tải II Đặc tính biểu diễn quan hệ p2 = f(ϕ) xe không tải Từ đặc tính ta thấy để phanh có hiệu trình phanh áp suất dẫn động phanh bánh xe trước sau phải tuân theo mối quan hệ đường 1( xe đầy tải) đường 3( xe không tải), nhiên xe thiết kế đảm bảo điều áp suất dẫn động phanh trước phanh sau nhau, nên quan hệ p1 =f(p2) đường 2- nghĩa là: + Nếu xe đầy tải có hệ số bám bánh xe mặt đường ϕA ( ứng với điểm tính tốn thiết kế) hiệu phanh cao an tồn + Nếu xe đầy tải có hệ số bám nằm vùng từ đến ϕA , phanh bánh xe trước bị hãm cứng trước, nhiên theo mức độ giảm tải xe vùng cầu trước bị hãm cứng giảm + Nếu xe khơng tải vùng cầu sau bị hãm cứng lớn SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 68 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Xác định hệ số bám ϕ A : Khi tính tốn thiết kế ta chọn sơ hệ số bám ϕsb = 0,64 để tính tốn hệ thống phanh, sau tính chọn thơng số hệ thống phanh ta tính lại hệ số bám sau: Ta có: - Mơ men phanh cấu phanh trước sinh ra: Mpt = P.µ.rtb.Zms = p1 πd kt µ.rtb.Zms Trong đó: + p1 : Áp suất chất lỏng dẫn động phanh cầu trước, p1 = 6,126 (MPa) + dkt : Đường kính xi lanh bánh xe trước, dkt = 35 (mm) + rtb : Bán kính trung bình đĩa phanh, rtb = 87,5 (mm) + Zms : Số đôi bề mặt ma sát, Zms = + µ : Hệ số ma sát má phanh đĩa phanh, µ = 0,35 πd kt Đặt k1 = µ.rtb.Zms : Hệ số số phụ thuộc thông số cấu phanh trước 3,1416.0,035 ⇒ k1 = 0,35.0,0875.2= 5,89.10-5 [m3 ] Suy ra: Mpt = k1.p1 (5.61) - Mô men phanh cấu phanh sau sinh ra: πd ks 2.P2 Ahµ Ahµ = Mps = 2.(p2– p02) ( cầu sau có hai cấu phanh) 2 A −µ B 2 A −µ B Trong đó: + p2 : Áp suất chất lỏng dẫn động phanh cầu sau, p2 = 6,126 (MPa) + po2 : Áp suất chất lỏng cần thiết để ép sát má phanh vào trống phanh, p02 = 0,3 (Mpa) + Các thông số cấu phanh sau: A= 0,546; B = 0,716; h = 118,5 (mm) + dks : Đường kính xi lanh bánh xe sau, dks = 15,5 (mm) SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 69 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba baïn h Đặt k2 = k2 = π d ks Ahµ : Hệ số số phụ thuộc vào thông số cấu phanh sau A2 − µ 2B2 3,1416 0,0155 2.0,546.0,1185.0,35 = 7,26.10-5 [m3] 0,546 − 0,35 2.0,716 ⇒ Mps = k2.(p2 – p02) (5.62) Từ (5.61) (5.62) ta có: ⇔ M pt M ps = M pt M ps = k1 p1 k ( p − p 02 ) 5,89.10 −5 6,126 =0,853 −5 7,26.10 6,126 − 0,3 Mặt khác ta có: M pt = M ps b + ϕhg rbx1 , mà rbx1 = rbx2 nên: a − ϕhg rbx M pt M ps Từ (5.63) (5.64) ta có: (5.63) b + ϕhg a − ϕhg = b + ϕhg (5.64) a − ϕhg = 0,853 (5.65) Trong a, b, hg toạ độ trọng tâm xe + a = 1441,82 (mm) + b = 358,18 (mm) + hg = 761 (mm) Thay số vào (5.65) biến đổi ta được: 0,853.a − b ϕ = 1,853.h = g 0,853.1441,82 − 358,18 =0,618 1,853.761 Vậy hệ số bám thực tế mà xe đạt ϕA = 0,618 5.9.2 Momen phanh thực tế Từ kết cấu thực tế cấu phanh, ta tính lại mơ men phanh cấu phanh sinh so sánh với mô men phanh yêu cầu  Đối với cấu phanh trước Các thơng số biết: + Bán kính trung bình đĩa phanh rtb = 87,5 (mm) SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 70 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h + Đường kính xi lanh bánh xe trước dkt = 35 (mm) + Đường kính xi lanh dc =15,5 (mm) + Tỉ số truyền bàn đạp r2/r1 = 5,4 + Lực bàn đạp Pbđ = 232,7 (N) + Hành trình bàn đạp Sbđ = 108,6 (mm) + Hệ số ma sát má phanh đĩa phanh, µ = 0,35 Từ thơng số biết ta suy áp suất làm việc dẫn động là: p= Pbd r2 4.232,7 η = 5,4.0,92 = 6,126 (MPa) π 15,5 π d c r1 Lực xi lanh bánh xe trước tạo ép lên má phanh là: P = p π 0,035 πd kt = 5894 (N) = 6,126.10 4 Suy mô men phanh cấu phanh trước sinh là: Mp1 =P.µ.rtb.Zms = 5894.0,35.0,0875.2 = 361 (Nm) Nhận xét: Mô men phanh thực tế cấu phanh trước sinh gần mô men phanh yêu cầu: 374,2 Nm Có sai khác tính tốn dẫn động phanh, để tạo mô men phanh yêu cầu cần phải sử dụng xi lanh bánh xe có đường kính dk = 35,635 mm, nhiên ta lấy dkt = 35 mm theo kết cấu dự kiến có  Đối với cấu phanh sau Các thông số biết + Đường kính xi lanh bánh xe sau dks = 15,5 (mm) + Áp suất chất lỏng dẫn động p= 6,126 (MPa) + Các thông số cấu phanh sau: A = 0,546; B = 0,716; h = 118,5 mm Lực xi lanh bánh xe sinh ép lên guốc phanh để sinh mô men phanh: Ps = p πd ks π 0,0155 = (6,126 − 0,3).10 = 1099,34 (N) 4 Mô men cấu phanh sau sinh là: Mp2 = 2.Ps Ahµ 2.1099,34.0,546.0,1185.0,35 = = 211,59 (Nm) 2 A −µ B 0,546 − 0,35 2.0,716 Mô men cấu phanh sau sinh là: SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 71 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Mps = 211,59 = 423,18 (Nm) Nhận xét: Mô men phanh thực tế cấu phanh sau sinh không khác xa mô men phanh yêu cầu: 422,76 (Nm ) 5.9.3 Xác định tiêu đánh giá hiệu phanh Ta có phương trình cân lực tác dụng lên ô tô phanh: Pj = Pp+ Pf + Pω+ Pη ± Pi (5.66) Trong đó: + Pi: Lực cản dốc tính sau góc dốc nhỏ, xe thiết kế, góc dốc vượt 9,34o: Pi = Gsin(α) ≈ G.tg(α) + Pη: Lực cản ma sát hệ thống truyền động + Pω: Lực cản khơng khí, Pω =KFv2 + Pf : Lực cản lăn, Pf = f.Ga Với f : hệ số cản chuyển động đường + Pp: Tổng lực phanh sinh bánh xe + Pj: Lực quán tính sinh phanh, xác định sau: Pj = δ Ga dv , g dt Với δ - hệ số tính đến ảnh hưởng trọng khối quay ô tô t- thời gian phanh Theo TLTK [6] trình phanh lực phanh P p chiếm 96% ÷ 98% nên để đơn giản ta bỏ qua lực P η, Pω, Pf xét trường hợp phanh đường nằm ngang( tức α = 0), ta viết lại phương trình (5.66) sau: Pj = Pp ⇔ δ Ga dv = ϕ.Ga (5.67) g dt  Gia tốc chậm dần phanh Từ (5.67) suy ra: jmax = dv ϕg = dt δ (5.68) Nhận xét: Ta thấy để tăng gia tốc chậm dần cực đại phanh cần phải giảm hệ số δ Vì phanh đột ngột người lái cần cắt ly hợp để tách động khỏi SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 72 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h hệ thống truyền lực, lúc δ giảm jmax tăng, nghĩa hiệu phanh lớn Đối với xe thiết kế: jmax = 0,618.9,81 = 6,065 (m/s2) Theo bảng VII.1 [6] j ≥ 5,5 (m/s2)  Thời gian phanh Từ biểu thức (5.68) ta viết: dt = ⇒ tmin = δ (v - v ) ϕg δ dv ϕg (5.69) Ta thấy để = tmin cần phải cắt ly hợp phanh.(δ = 1) Khi phanh ô tô dừng hẳn v2 = 0, ta viết lại (5.69) sau : tmin = v, v- vận tốc tơ ứng với thời điểm bắt đầu phanh ϕg v =11,11 (m/s) ⇒ tmin = 11,11 = 1,83 (s) 0,618.9,81  Quãng đường phanh Nhân hai vế (5.68) với dS( dS- vi phân quảng đường), ta có: dv ϕg dS = dS dt δ Nhưng dS = v , từ ta nhận biểu thức sau: dt vdv = Hay dS = ϕg dS δ δ δ vdv ⇒ Smin = ( v12 - v22) ϕg 2ϕg (5.70) Từ biểu thức (5.70) ta thấy quãng đường phanh nhỏ phụ thuộc vào vận tốc ban đầu v1 lúc bắt đầu phanh( theo hàm bậc hai), phụ thuộc hệ số bám ϕ, hệ số δ Để giảm quãng đường phanh cần giảm δ, quãng đường phanh giảm cắt ly hợp( δ = 1) Khi phanh đến lúc tơ dừng hẵn v2 = 0, ( 5.70) viết lại sau: SVTH: Hong Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 73 Âäư aïn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h Smin = v = 11,112 = 10,18 (m) 2ϕg 2.0,618.9,81 Theo bảng VII.1 [6] Sp ≤ 44,8m Để thấy rỏ thay đổi quãng đường phanh theo hệ số bám ϕ theo giá trị vận tốc bắt đầu phanh, ta xây dựng đồ thị sau: Hình 5.20 Sự thay đổi quãng đường phanh theo tốc độ bắt đầu phanh hệ số bám Ứng với ϕ = 0,3; 2.Ứng với ϕ = 0,5; 3.Ứng với ϕ = 0,64 Từ đồ thị ta thấy vận tốc bắt đầu phanh lớn quãng đường phanh lớn quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương tốc độ lúc bắt đầu phanh v,và hệ số bám ϕ cao quãng đường phanh giảm KẾT LUẬN Sau ba tháng làm việc liên tục, nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án cách tơt nhất, đến em hồn thành Về hệ thống phanh thiết kế cho xe chở rác ba bánh đáp ứng yêu cầu đặt đảm bảo an toàn cho xe chuyển động đường có hiệu phanh cao ứng với chế độ mà xe thường sử dụng Đồng thời, chi tiết hệ thống phanh tìm kiếm thị SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 74 Âäư ạn täút nghiãûp : Thiãút kãú hãû thäún g phanh xe chåí rạc ba bạn h trường ( cấu phanh sau sử dụng cấu phanh trống guốc xe du lịch cỡ nhỏ, cấu phanh trước sử dụng phanh đĩa xe gắn máy) nên không cần phải gia công chế tạo mà cần cải tạo lại cho phù hợp với xe thiết kế Trong đồ án tránh khỏi sai sót định, lần em mong nhận ý kiến đóng góp, bổ sung quý thầy cô giáo bạn để đề tài hồn thiện hơn, góp phần làm cho đề tài chung “ Thiết kế đóng xe chở rác ba bánh” ứng dụng việc vận chuyển rác thải thay cho loại xe đạp ba gác nay, làm tăng lực thu gom rác , giảm ô nhiễm môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO- Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàn g - NXB Khoa Học Kỹ Thuật – 2000 SVTH: Hoaìng Minh Thiãûn- Låïp 02C4 Trang 75 ... phải thiết kế lại khung sườn, hệ thống truyền lực, hệ thống treo, hệ thống phanh để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật xe Qua phân tích số phương án ta chọn phương án thiết kế thứ ba thiết kế lại tồn xe THIẾT... đuôi xe gắn máy thay vào nửa rơmoóc 2.3.2 Phương án thiết kế xe có bánh chủ động sau hai bánh dẫn hướng trước .10 2.3.3 Thiết kế xe ba bánh bánh dẫn hướng trước hai bánh. .. lông liên kết bánh xe pu ly, pu ly, Cơ cấu phanh sau, Cụm ổ trục bánh xe sau, Dầm cầu sau, Bu lông liên kết bánh xe, trống phanh pu ly Phương án 1: ( Hình 5.4a) Trục bánh xe sau mâm phanh bắt