Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống phanh đĩa gồm có một xilanh chính chuyển tác động của tay phanh và chân phanh thành áp suất thủy lực, ống dẫn truyền áp suất thủy lực tới ngàm phanh và hình thành lực phanh (lực ma sát) giữa má phanh và đĩa phanh.Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Như Khoa cùng các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật cơ khí khoa cơ khí – Trường ĐHKTCN THÁI NGUYÊN đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đề án.
Thuyết minh đề án kỹ thuật Mục Lục SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Nhận xét giáo viên hướng dẫn SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật LỜI NÓI ĐẦU Khoa học kỹ thuật công nghệ không ngừng cải tiến, phát triển nhanh chóng làm thay đổi mặt giới Ngành cơng nghiệp giới nói chung ngành cơng nghiệp nước ta nói riêng phát triển nhanh chóng, tạo sản phẩm thiết yếu phục vụ cho đời sống người Đồ án môn học đóng vai trị quan trong q trình đào tạo sinh viên trở thành người kỹ sư Đề án kỹ thuật dạng đồ án tổng hợp kiến thức số môn như: nguyên lý máy, sức bền vật liệu, chi tiết máy,… Qua đề án kỹ thuật giúp cho sinh viên hiểu rõ kiến thức tiếp thu trình học tập, củng cố nâng cao kỹ phân tích, đánh giá,… q trình làm đề án giúp ích cho cơng tác sau Trong thời gian làm đề án kỹ thuật chúng em giao đề tài: “Tính tốn thiết kế, hệ thống phanh thủy lực” Đây đề tài khó chúng em Tuy nhiên thời gian làm đề án chúng em nhận bảo tận tình thầy Ngơ Như Khoa nên chúng em hoàn thành đề án Tuy nhiên trình độ hiểu biết lý thuyết thực tế cịn hạn chế nên đề án khơng thể tránh khỏi sai sót Vậy chúng em mong nhận bảo thầy cô để chúng em hiểu sâu mơn học phương án khác hợp lý Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Như Khoa thầy cô môn Kỹ thuật khí - khoa khí – Trường ĐHKTCN THÁI NGUN tận tình hướng dẫn chúng em hồn thành đề án 2013 SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Thái Nguyên, ngày tháng năm Sinh viên: Hoàng Văn Đương Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Sinh viên: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Chương I Giới thiệu I Hệ thống phanh đĩa thủy lực Thành phân hệ thống hình 1: Cơ cấu phần phanh - Tay phanh - Xilanh (xilanh chinh) - Ống dẫn dầu - Két dầu - Ngàm phanh ( xilanh 2) - Má phanh - Đĩa phanh Hình 2: Cơ cấu phần phanh - Hệ thống phanh đĩa gồm có xilanh chuyển tác động tay phanh chân phanh thành áp suất thủy lực, ống dẫn truyền áp suất thủy lực tới ngàm phanh hình thành lực phanh (lực ma sát) má phanh đĩa phanh SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Nguyên tắc hoạt động - - Khi bóp kéo tay phanh nhờ cuối tay phanh có dạng cấu cam (thiết kế có dạng đòn bẩy) tác dụng đẩy pittong xilanh tịnh tiến dọc xilanh - Pittong tịnh tiến đẩy nén dầu tạo áp suất lớn chạy dọc ống sang xilanh - Tại xilanh dầu có áp suất cao đẩy pitong xilanh ( ngàm phanh ) ép má phanh vào đĩa tạo ma sát để phanh - Khi bị nén, thể tích khí giảm thể tích chất lỏng dầu nước khơng đổi Phanh đĩa sử dụng đặc tính chất lỏng để truyền tải hoạt động tay phanh Khi tay phanh hoạt động, piston xi lanh bị đẩy,chuyển động khí chuyển thành áp suất thủy lực Áp suất truyền tải tới ngàm phanh qua ống dẫn dầu piston ngàm phanh tiếp nhận áp suất thủy lực truyền tới ngàm phanh áp suất thủy lực chuyển động ngược lại thành chuyển động khí Chuyển động piston ngàm phanh ép má phanh vào đĩa phanh tạo thành lực phanh So sánh với phanh đùm phanh thủy lực bị trượt hiệu truyền lực chuyển động áp suất thủy lực Tuy nhiên, không khí tồn trongn đường dầu bị nén lại phá vỡ hoạt động bình thường tay phanh II - Bộ phận phanh Xilanh Mục đích: Xilanh chuyển hoạt động tay phanh va chân phanh thành áp suất thủy lực dầu phanh truyền tải áp suất tới ngàm phanh Đặc tính: Thân xilanh có piston gắn cúp ben chính, cúp ben phụ lị xo Trên thân xilanh co khoang chứa dầu phanh Dầu phanh cung cấp cần xilanh đầy dầu phanh Một màng cao su lắp két dầu Màng cao su kín để ngăn dầu phanh dị rỉ ngăn áp suất âm phát triển két dầu phanh mức thấp Màng ngăn đặt nắp định vị hai nắp két dầu Nắp két dầu có lỗ thơng khí để phần màng ngăn chứa áp suất dư Xilanh kết hợp với két dầu nối với két dầu vịi Cả hai loại có cấu tạo hoạt động tương tự SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Hình 3: Piston xilanh Hoạt động xilanh Piston di chuyển theo hoạt động tay phanh, lượng dầu phanh hồi lại két dầu qua ống hồi dầu Vào lúc dầu phanh tăng lên ít, sau màng ngăn lên phần khơng phía bị đẩy ngồi qua lỗ thơng khí nắp q trình tiếp tục phớt sơ cấp qua cổng hồi dầu cho thấy tay phanh có trở lực Khi phớt dầu qua cổng hồi dầu, nén dầu phanh làm tăng áp suất dầu Áp suất truyền tới ngàm phanh qua ống dầu hình thành lực phanh Do bóp tay phanh làm tăng áp suất dầu làm tăng lực đẩy má phanh.lúc áp lực đàn hồi dầu tác động trở lại tay phanh, cần tăng lực bóp phanh Đồng thời áp lực dầu làm miệng phớt sơ cấp mở rộng làm bịt kín thành xilanh làm ngăn rị rỉ áp suất dầu tay phanh thả piston lùi lại lực đàn hồi lò xo Khi phớt sơ cấp qua cổng hồi dầu, lượng nhỏ dầu chuyển đến xi lanh Mức dầu két phanh giảm, màng ngăn thấp không khí đưa vào qua lỗ khí định vị Khi piston dịch chuyển hành trình lúc xả khí hồi lại tương ứng Lúc hồi lại áp suất dầu phía trước phớt sơ cấp giảm miệng phớt sơ cấp co lại bên Sau dầu phanh qua cổng dầu vào tiếp đến phía trước piston - - SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Hình 4: Các phận mặt khơng gian phanh - 3, Két dầu Mục đích: dùng để chứa dầu Đặc tinh: má phanh mòn piston ngàm bị đẩy tương ứng với dầu phanh đẩy vào đường ống từ két dầu Nó thiết kế ứng với má phanh sử dụng dầu điền đầy mức trên, mức dầu không xuống thấp mức dầu má phanh mịn hết Thể tích dầu két dầu theo lượng phanh má phanh mòn hết 4, Ngàm phanh - - Mục đích: Ngàm phanh đẩy phía sử dụng lực phản hồi ngàm phanh hành trình bên lực đẩy piston để đẩy mặt hai má phanh Ngàm phanh đẩy phía nhỏ gọn sử dụng cho nhiều chủng loại Cấu trúc hoạt động: Áp suất thủy lực tác động lên ngàm phanh suốt q trình hoạt động xilanh Piston bị đẩy mặt má phanh bị đẩy tới đĩa Lúc này, áp suất dầu tác động lên thành bên phải xilanh với lực Ngàm phanh trượt ống trượt sang bên phải đồng thời má phanh bên phải tiếp xúc với đĩa Do má lại bị đẩy tới đĩa Bằng cách đĩa quay bị kẹp chặt hai má phanh để hình thành lực phanh SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Hình 5: mơ kết cấu ngàm phanh - 5, Má phanh -Mục đích: tạo ma sát với đĩa phanh để dừng chuyển động bánh xe Đặc tính: Má phanh má vật liệu ma sát Nó tiếp xúc trực tiếp với đĩa phanh để hình thành lực phanh Do má phanh phận quan trọng hình thành lực phanh, phải có đặc điểm sau: • Chịu lực • Khơng gây cháy hay ồn phanh Hình 6: má phanh Chống trượt tốt Lực Chống mài mòn tốt ma sát má phanh giảm nhiệt độ cao Do làm giảm nhiệt ma sát cần thiết a Vật liệu má phanh • • SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Nhựa đúc Nhựa đúc ép nóng nhanh tượi tổng hợp, có khả chịu nhiệt - Bán kim loại: Được làm từ bột kim loại hay sợi kim loại(như đồng) thêm vào nhựa đúc, chống trượt tốt - Kim loại: Phần lớn hay tất má kim loại làm từ bột kim loại ép nóng, chịu nhiệt độ cao, mịn ít, chịu ẩm Mặc dù thích hợp, tính dẫn nhiệt tốt má phanh dễ truyền nhiệt từ đĩa tới piston ngàm phanh, địi hỏi nhiệt độ sôi dầu phanh cao - 6, Đĩa phanh - Mục đích: tạo ma sát giũa má phanh đĩa phanh dừng chuyển động bánh xe - Đặc điểm: Đĩa phanh làm gang thép không gỉ Trong xe máy thép không gỉ sử dụng chủ yếu gang bị gỉ khơng bền Lỗ đĩa phanh để tránh trượt phanh trời mưa - Đĩa phanh quay hai má phanh Nó kéo lê má phanh đĩa phanh bị biến dạng Kiểm tra độ đảo đĩa cần thiết Hình 8: Đĩa phanh 7, Ống dẫn dầu - Mục đích: dẫn dầu ,là ống chịu áp lực ống dẫn dầu sử dụng truyền áp lực dầu từ xilanh tới ngàm phanh SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 10 Thuyết minh đề án kỹ thuật electric scooter hydraulic brake (phanh thủy lực xe tay ga) SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 12 Thuyết minh đề án kỹ thuật Motorcycle brake system Hệ thống phanh thủy lực xe máy(new motorcycle hydraulic brakes system SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 13 Thuyết minh đề án kỹ thuật Chương II Xây dựng mô hình tính tốn mơ hình thực nghiệm I Quan hệ lực phanh lực ma sát Khuếch đại lực Giả sử diện tích đáy piston ngàm phanh gấp hai lần piston xilanh ngàm phanh tạo lực gấp đơi sinh piston xilanh Mơ hình hóa sơ đồ phanh - Hình 10 Sơ đồ hóa cấu phanh - Lực đẩy piston ngàm phanh: Lực (N) = áp suất thủy lực (N/mm) x diện tích piston ngàm phanh (mm2) diện tích piston = lực đẩy tay phanh (N) x - - - Định luật pascal: áp suất chất lỏng sinh bình kín theo phương Quan hệ hành trình phanh Giả sử diện tích đáy piston ngàm phanh gấp hai lần piston xilanh ngàm phanh tạo lực gấp đôi sinh piston xilanh Mơ hình hóa q trình hành trình phanh SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 14 Thuyết minh đề án kỹ thuật Hình 11 - Thể tích dầu thủy lực khỏi xilanh chính: Thể tích dầu (mm3)=diện tích đáy xilanh chính(m2)x hành trình piston (mm) - - - Hành trình ngàm: Chỉ cần bóp nhẹ tay phanh, phanh thủy lực tạo lực phanh lớn để dừng phương tiện Mặt khác, hành trình tay phanh dài hành trình má phanh ngắn Khi tay phanh hoạt động khoảng dịch chuyển má phanh ngắn Nếu đĩa phanh mòn vượt giới hạn sử dụng piston ngàm phanh hỏng gây nên co rút sai phanh bị kẹt II a Thí nghiệm xác định lực phanh Xác định hệ số ma sát : Mục đích thí nghiệm Sau thí nghiệm hiểu cơ sở vật lý q trình bóp phanh, lực tác động, lực phanh, ma sát, ảnh hưởng má phanh đến lực phanh,xác định hệ số ma sát má phanh đĩa phanh b Sơ đồ thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm: Dùng lực kế xác định lực bóp phanh để tạo ma sát đĩa phanh má phanh SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 15 - Thuyết minh đề án kỹ thuật Giữa nguyên lực bóp phanh xác định lực bánh xe bắt đầu chuyển động lực kế Dựa vào mối quan hệ lực bóp phanh lực làm cho bánh xe quay Ta có: F1=F.x F2=F1 Trong đó: F1 lực tác dụng vào pittông F2 lực tác dụng vào pittơng F lực bóp phanh Ta có: F’.R=Fms.r => Fms= F’ lực làm bánh quay R đường kính bánh r đường kính đĩa phanh Fms lực ma sát đĩa phanh má phanh Hình 12 Mơ hình hóa bánh xe đĩa phanh để tính lực ma sát đĩa phanh má phanh N áp lực Fms= K.N = K.F2 => K= c kết thí nghiệm: Sau thí nghiệm ta xác định hệ số ma sát K=0.5 a Xác định lực bóp phanh: Mục đích thí nghiệm : Xác định lực bóp phanh người trường hợp xe đường bằng, lên dốc, xuống dốc b Phương pháp thí nghiệm SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 16 Thuyết minh đề án kỹ thuật + Khi xe xuống dốc, lên dốc, đường xác định áp lực bánh trước lên mặt đường N’ + Lực ma sát đường bánh xe : F’ms=N’.Fms ( Tra bảng hệ số ma sát đường lốp K=0,4 ) + Mô men ma sát : Mms=F’ms.R ( R đường kính lốp ) + Để xe dừng Mms Fms.r ( Fms : lực ma sát má phanh đĩa phanh R : đường kính đĩa phanh ) Fms= N.K = F2.K ( N áp lực đầu phanh ) F2= F1 = Fx = => F= Trong đó: S1 diện tích xylanh S2 diện tích xylanh Hình 13 Mơ hình tính lực bánh xe bị phanh dốc (xe xuống dốc) SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 17 Thuyết minh đề án kỹ thuật Hình 14 Mơ hình tính lực bánh xe bị phanh dốc (xe lên dốc) SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 18 Thuyết minh đề án kỹ thuật Chương III : tính tốn xác định thông số hệ thống phanh I.Phương án tính lực phanh - Ta sơ đồ hóa phanh sau: Hình 15 Sơ đồ hóa hệ thống phanh : piston xi lanh 2: piston ngàm phanh - Giả thiết: F1 (N): lực tác dụng lên piston F2 (N): lực tác dụng lên piston s1 = 122,65(mm2): tiết diện piston s2 = 490.625(mm2): tiết diện piston - Ta xác định mối quan hệ F1, F2 , s1, s2 Ta có áp lực sinh xilanh là: F1/ s1 (N/mm2) Ta có áp lực sinh xilanh : F2/ 2.s2 (N/mm2) Ta có: => = F1=F2.s1/2.s2 SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 19 Thuyết minh đề án kỹ thuật - Hình 16 : kết cấu tay phanh Viết phương trình mơmen điểm O ta : F.90- F1.25 = F1 /F = 90/25 Gọi x tỉ lệ phanh : x= F1/F x = 87,5/25 = 3,5 Ta có: lực phanh xác định cơng thức: F =F1/x (N) II.Tính mơ men phanh (Mph) - Gọi D đường kính bánh phanh (mm) Pph : lực phanh (N) Fms : lực ma sát (N) Ta có : Fms= N.f Fms=Pph= 2.Mph / D (N) = > Mph= Pph.D / (Nmm) Trong : N : áp lực lên má phanh (N) f : hệ số ma sát Mph : mô men phanh (Nmm) SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 20 Thuyết minh đề án kỹ thuật Hình 17 Sơ đồ hóa đĩa phanh bánh xe (đặt lực tính hệ số ma sát đĩa) Làm thí nghiệm xác định hệ số ma sát: Dùng lực kế xác định lực tác dụng vào tay phanh F=10 N F1= F.x= 10.3,5= 35 N F2= F1.2s2/s1=35.2.490,625/122,65 = 280 N Lực tác dụng làm cho bánh quay F’=5 N Ta có : F’.R = Fms.r => Fms = F’.R/r = 50.300/109 = 137,6 N Fms = N k = F2.k k : hệ số ma sát k = Fms/ F2 = 137,6 / 280 = 0,5 III.xác định lực bóp phanh - Hình 18 : Bánh xe đường ( đặt lực tính lực bóp phanh) SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 21 Thuyết minh đề án kỹ thuật Tra hệ số ma sát đường cứng lốp ta có : fms = 0,4÷0,6 ( sổ tay tra hệ số ma sát ) Trường hợp lúc xe xuống dốc khối lựơng xe đè nên mặt đường : m = 56 kg phản lực mặt đường bánh xe : N’=m.g = 56.10=560 (N) lực nma sát đường bánh xe : F’ms = N’.fms = 560.0,6 = 336 (N) mô men ma sát : Mms= F’ms.R = 336.300= 100800 (Nmm) Dể xe dừng : Mms ≤ Mph Mph ≥ 100800 (Nmm) Fms.r ≥ 100800 Trong : Fms = N.k = F2.k (ma sát đĩa má phanh ) Bán kính đĩa phanh : r = 109 mm Hình 19 Bánh xe bị phanh xuống dốc Hệ số ma sát đĩa phanh má phanh : k = 0,5 F2.k.r ≥ 100800 F2.0,5.109 ≥ 100800 F2 ≥ 1849,5 (N) Mặt khác : F1 =F2.S1/2.S2 SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 22 Thuyết minh đề án kỹ thuật F2 =F1.2.S2/S1 Ta lại có : F1=F x F2 = F.x.2.S2/S1 F2= F.3,5.2.490.625 / 122.65 F2 = F.28 Vậy ta có : F2 ≥ 1849,5 F.28 ≥ 1849,5 F ≥ 66,05 (N) Vậy lực bóp tay người la : F ≥ 66,05 (N) Trường hợp lúc xe lên dốc khối lựơng xe đè nên mặt đường : m = 47 kg phản lực mặt đường bánh xe : N’=m.g = 47.10=470 (N) lực nma sát đường bánh xe : F’ms = N’.fms = 470.0,6 = 282 (N) mô men ma sát : Mms= F’ms.R = 282.300= 84600 (Nmm) Dể xe dừng : Mms ≤ Mph Mph ≥ 84600 (Nmm) Fms.r ≥ 84600 Trong : Fms = N.k = F2.k (ma sát đĩa má phanh ) Bán kính đĩa phanh : r = 109 mm Hệ số ma sát đĩa phanh má phanh : k = 0,5 F2.k.r ≥ 84600 Hình 20 Bánh xe bị phanh lên dốc SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 23 Thuyết minh đề án kỹ thuật F2.0,5.109 ≥ 84600 F2 ≥ 1552,3 (N) Mặt khác : F1 =F2.S1/2.S2 F2 =F1.2.S2/S1 Ta lại có : F1=F x F2 = F.x.2.S2/S1 F2= F.3,5.2.490.625 / 122.65 F2 = F.28 Vậy ta có : F2 ≥ 1552.3 F.28 ≥ 1552,3 F ≥ 55,44 (N) Vậy lực bóp tay người la : F ≥ 55,44 (N) Trường hợp xe đường khối lựơng xe đè nên mặt đường : m = 51 kg phản lực mặt đường bánh xe : N’=m.g = 51.10=510 (N) lực nma sát đường bánh xe : F’ms = N’.fms = 510.0,6 = 306 (N) mô men ma sát : Mms= F’ms.R = 306.300= 91800 (Nmm) Dể xe dừng : Mms ≤ Mph Mph ≥ 91800 (Nmm) Fms.r ≥ 91800 Trong : Fms = N.k = F2.k (ma sát đĩa má phanh ) Bán kính đĩa phanh : r = 109 mm Hệ số ma sát đĩa phanh má phanh : k = 0,5 F2.k.r ≥ 91800 F2.0,5.109 ≥ 91800 F2 ≥ 1684,4 (N) Mặt khác : F1 =F2.S1/2.S2 F2 =F1.2.S2/S1 Ta lại có : F1=F x F2 = F.x.2.S2/S1 F2= F.3,5.2.490.625 / 122.65 F2 = F.28 SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 24 Thuyết minh đề án kỹ thuật Vậy ta có : F2 ≥ 1684,4 F.28 ≥ 1684,4 F ≥ 66,15 (N) Vậy lực bóp tay người la : F ≥ 60,15 (N) IV Kêt luận - Thơng số kích thước xilanh – pittong : - Chiều dài xilanh 68,80 mm - Tiết diện xilanh s1 = 122,65 mm2 - Chiều dài pittong 46,6 mm - Thơng số kích thước xilanh – pittong : - Chiều dài xilanh 23 mm - Tiết diện xilanh s2 = 490,625mm2 - Chiều dài pittong là: 21,3 mm - Áp lực dầu phanh lớn : N = F2 = 1849,5 (N) - Má phanh có hệ số ma sát là: k = 0,5 SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 25 ... minh đề án kỹ thuật Chương III : tính tốn xác định thông số hệ thống phanh I.Phương án tính lực phanh - Ta sơ đồ hóa phanh sau: Hình 15 Sơ đồ hóa hệ thống phanh : piston xi lanh 2: piston ngàm phanh. .. minh đề án kỹ thuật electric scooter hydraulic brake (phanh thủy lực xe tay ga) SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page 12 Thuyết minh đề án kỹ thuật Motorcycle brake system Hệ thống phanh thủy lực. .. minh đề án kỹ thuật Sinh viên: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn SVTH: Lưu Đình Viện Lê Minh Tuấn Page Thuyết minh đề án kỹ thuật Chương I Giới thiệu I Hệ thống phanh đĩa thủy lực Thành phân hệ thống