ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 3 Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Động lực học quá trình phanh ô tô trên đường bằng và phẳng 5 1.1.1. Ôtô ở trạng thái không tải 5 1.1.2. Ôtô ở trạng thái đầy tải 8 1.2. Thực trạng thử phanh trong các trạm đăng kiểm 11 1.2.1. Một số bệ thử phanh loại lực sử dụng trong các trạm đăng kiểm hiện nay 11 1.2.1.1. Bệ thử MB (beissbarth automobile service equiment) 11 1.2.1.2. Bệ thử phanh model IW2 và IW4 của hãng MAHA 14 1.2.1.3. Bệ thử BST 150, BST-500B-35n/45N (Banzai) 15 1.2.2. Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phanh trong các trạm đăng kiểm 15 1.2.3. Trạng thái thử phanh trên bệ thử 16 1.3. Xác định nhiệm vụ 17 Chương 2: THIẾT KẾ BỆ THỬ PHANH LOẠI LỰC CÓ CHẤT TẢI 2.1. Thống kê các số liệu liên quan tới vấn đề nghiên cứu 22 2.1.1. Xe con 24 2.1.2. Xe khách 27 SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG 2.1.3. Xe đầu kéo 30 2.2. Xác định các thông số đầu vào phục vụ việc thiết kế bệ thử 35 2.3. Xác định các thông số cơ bản của bệ thử 37 2.3.1. Các thông số cơ bản của cơ cấu chất tải model VLT 18630………… 37 2.3.2. Các thông số cơ bản của bộ rôlu model VLT 20733/MOD……………38 2.4. Thiết kế cơ cấu chất tải 39 2.4.1. Các phương pháp chất tải 39 2.4.1.1. Phương pháp cổ điển 39 2.4.1.2. Phương pháp kiểm soát tải 41 2.4.1.3. phương pháp dùng xe tạo tải 44 2.4.2. Cơ cấu tạo tải bằng phương pháp cổ điển 45 2.4.2.1. Chế độ tạo tải 47 2.4.2.2. Chế độ giảm tải 48 2.4.3. Tính toán xi lanh thuỷ lực 49 2.4.3.1. Các thông số cơ bản của xylanh thủy lực 49 2.4.3.2. Xác định đường kính trong xilanh 49 2.4.3.2. Xác định chiều dày thành xilanh 50 2.4.3.3. Xác định đường kính cán piston 51 2.4.3.4. Lựa chọn động cơ dẫn động bơm thuỷ lực 54 KẾT LUẬN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG LỜI NÓI ĐẦU Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng. Bởi vì hệ thống phanh giúp người lái làm chủ được tốc độ của xe, đảm bảo cho xe chạy an toàn trên đường, khi dừng xe trên dốc hay khi phanh trong trường hợp khẩn cấp. Vì vậy hệ thống phanh làm việc chắc chắn và tin cậy là điều kiện vô cùng quan trọng, cần thiết cho người sử dụng. Do đó việc kiểm định chính xác, kịp thời phát hiện những hư hỏng của hệ thống phanh để sửa chữa là việc làm hết sức quan trọng mà người sử dụng cần phải quan tâm. Trong những năm gần đây lượng xe sản xuất trong nước cũng như được nhập khẩu vào nước ta đã tăng lên rất nhiều lần, số ô tô là 1,7 triệu chiếc. Trong khi nước ta đang trong thời kỳ phát triển, đường xá mới đang được xây dựng và kiến thiết lên còn nhiều hạn chế. Mặt khác chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao, yêu cầu về chất lượng kiểm định các phương tiện cơ giới ngày càng phải được nâng cao. Hiện nay, việc thử phanh tại tất cả các trung tâm kiểm định là thử phanh không tải trên bệ thử. Việc thử phanh trên bệ không tải tuy có thể chẩn đoán được khá chính xác được chất lượng phanh đối với những xe có độ chênh lệnh tải trọng khi phanh đầy tải trên đường và khi đứng yên không tải là nhỏ, tuy nhiên nếu độ chênh lệch này lớn thì việc chẩn đoán lại bị hạn chế rất nhiều. Nhược điểm này của các loại bệ thử trước đây có thể khắc phục được hoàn toàn trên bệ thử phanh loại lực có chất tải, khi thử trên bệ thử có chất tải ta tạo cho xe một môi trường thử phanh gần giống như phanh đầy tải trên đường thật cho lên độ tin cậy của phép thử SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG cũng được nâng cao hơn. Vì vậy việc đưa các bệ thử phanh có tải vào sử dụng tại các trung tâm kiểm định là rất cần thiết để nâng cao chất lượng kiểm định. Từ yêu cầu thực tiễn đó em hy vọng đề tài: “Thiết kế bệ thử phanh loại lực có chất tải” sau khi hoàn thành sẽ góp phần nâng cao chất lượng chẩn đoán hiệu quả phanh trong công tác đăng kiểm. Tuy nhiên, do khả năng và thời gian còn hạn chế, đồ án này có thể còn những khiếm khuyết, tôi rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn đồng nghiệp giúp cho đồ án được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ôtô của trường đại học Giao Thông Vận Tải đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cần thiết và đặc biệt là PGS-TS Nguyễn Văn Bang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Hà Nội, ngày 08 tháng 05 năm 2009. SVTH: Lê Anh Dũng. SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG chưong I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1.ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG BẰNG VÀ PHẲNG. 1.1.1.Ô TÔ Ở TRẠNG THÁI KHÔNG TẢI. Trạng thái không tải là trạng thái ô tô không chở người và hàng hóa trong điều kiện thùng nhiên liệu chứa ít nhất 90% dung tích cùng với chất làm mát, dầu bôi trơn, dụng cụ đồ nghề và bánh xe dự phòng. Khi ô tô phanh trên đường bằng và phẳng ở trạng thái không tải thì chịu các lực và mômen tác dụng lên xe là: Hình 1: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh không tải trên đường bằng và phẳng. Trong đó: SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG + G o : trọng lượng không tải của xe đặt tại trọng tâm. + Z 1kt và Z 2kt : phản lực thẳng góc lên các bánh xe trước và sau. + P p1 và P p1 : lực phanh ở các bánh trước và sau. + P j : lực quán tính sinh ra khi phanh có gia tốc chậm dần. + L : chiều dài cơ sở của ô tô. + a, b: khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước và cầu sau. + h go : chiều cao trọng tâm xe khi không tải. Lực phanh P p1 và P p2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược với chiều chuyển động của ô tô, còn lực quán tinh P j đặt tại trọng tâm và cùng với chiều chuyển động của ô tô. Lực quán tính P j được xác định theo biểu thức sau: P j = g G o . j p (1) Trong đó: g: là gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s 2 ) j p : là gia tốc chậm dần khi phanh. Mà ta có: j p = K.g (2) K: hệ số cường độ phanh. Đối với hệ thống phanh không có bộ điều hòa lực phanh thì hệ số cường độ phanh K chọn trong khoảng 0,4 0,6 (giá trị bé áp dụng cho xe con và giá trị lớn áp dụng cho xe tải). Khi phanh thì lực cản không khí P ω và lực cản lăn P f1 và P f2 không đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 2%. SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG Bằng cách lập phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác định phản lực thẳng góc Z 1 và Z 2 như sau: Z 1kt = L hPbG gojo + (3) Z 2kt = L hPaG gojo − (4) Thay (1), (2) vào (3), (4) ta có tải trọng tác dụng lên cầu trước và cầu sau khi phanh không tải trên đường bằng và phẳng là: Z 1kt = L G o (b + K.h go ) Z 2kt = L G o (a – K.h go ) Khi phanh không tải trên đường bằng và phẳng thì do lực quán tính P j mà trọng tải cầu trước tăng thêm, trọng tải cầu sau giảm đi một lượng như nhau là: Z = L G o K.h go Sự phân bố lại tải trọng giữa các cầu có ảnh hưởng đến hiệu quả phanh và sự ổn định của ô tô khi phanh. Tuy nhiên sự phân bố lại tải trọng của ô tô khi phanh không tải trên đường bằng và phẳng chỉ là phânh bố lại trọng lượng của xe mà chưa tính đến hàng hóa và con người, nếu có thêm sử phân bố đó thì tải trọng giữa các cầu xe thay đổi lớn hơn nhiều. 1.1.2. Ô TÔ ĐẦY TẢI SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG Trạng thái đầy tải là trạng thái ô tô có khối lượng lớn nhất (tương đương với khối lượng của ô tô khi chở đầy hàng hoặc người do nhà sản xuất quy định). Khi ô tô đầy tải phanh trên đường bằng và phẳng có những lực và mômen tác dụng lên ô tô là: Hình 2: Lực và mômen tác dụng lên ô tô khi phanh đầy tải trên đường bằng và phẳng Trong đó: + G dt : trọng lượng của xe khi có tải. + Z 1dt và Z 2dt : phản lực thẳng góc lên các bánh xe trước và sau. + P pdt1 và P pdt2 : lực phanh ở các bánh trước và sau. + P jdt : lực quán tính sinh ra khi phanh có gia tốc chậm dần. + L : chiều dài cơ sở của ô tô. + a dt , b dt : khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước và cầu sau. + h gdt : chiều cao trọng tâm của xe khi có tải. SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG Lực phanh P pdt1 và P pdt2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và ngược với chiều chuyển động của ô tô, còn lực quán tinh P jdt đặt tại trọng tâm và cùng với chiều chuyển động của ô tô. Lực quán tính P jdt được xác định theo biểu thức sau: P jdt = g G dt . j p (1) Trong đó: g: là gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s 2 ) j p : là gia tốc chậm dần khi phanh. Mà ta có: j p = K.g (2) K: hệ số cường độ phanh. Đối với hệ thống phanh không có bộ điều hòa lực phanh thì hệ số cường độ phanh K chọn trong khoảng 0,4 0,6 (giá trị bé áp dụng cho xe con và giá trị lớn áp dụng cho xe tải). Khi phanh thì lực cản không khí P ω và lực cản lăn P f1 và P f2 không đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5 2%. Bằng cách lập phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B, ta có thể xác định phản lực thẳng góc Z 1 và Z 2 như sau: Z 1dt = L hPbG gdtjdtdtdt + (3) SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: PGS. TS. NGUYỄN VĂN BANG Z 2dt = L hPaG gdtjdtdtdt − (4) Thay (1), (2) vào (3), (4) ta có tải trọng tác dụng lên cầu trước và cầu sau khi phanh có tải trên đường bằng và phẳng là: Z 1dt = (b dt + K.h gdt ) Z 2dt = L G dt (a dt – K.h gdt ) Khi xe đầy tải thi trọng lượng của xe tăng lên do có thêm tải trọng của người và hàng hóa, chiều cao trọng tâm của xe cũng cao hơn so với khi không tải. Sự phân bố lại tải trọng giữa các cầu lúc này lớn hơn so với khi phanh không tải, cầu trước bị phân bố thêm tải trọng do trọng lượng của tải và lực quán tính của tải đặt lên cầu trước. Sự phân bố lại tải trọng khi phanh có tải của xe thông thường đã lớn nhưng của xe đầu kéo còn lớn hơn nhiều do trọng lượng của xe SMRM khi chở hàng hóa có trọng tải rất lớn.trọng tải phân bố lên các cầu xe khi phanh đầy tải sẽ tăng nhiều lần so với khi không tải trên bệ thử. 1.2. THỰC TRẠNG THỬ PHANH TRONG CÁC TRẠM ĐĂNG KIỂM 1.2.1. MỘT SỐ BỆ THỬ PHANH LOẠI LỰC SỬ DỤNG TRONG CÁC TRẠM ĐĂNG KIỂM HIỆN NAY 1.2.1.1. Bệ thử MB (beissbarth automobile service equiment) Bệ thử phanh MB do hãng beissbarth CHLB Đức sản xuất có nhiều loại, được sử dụng để kiểm tra phanh cho các nhóm xe có tải trọng khác nhau. Loại bệ thử này sử dụng các con lăn phủ lớp vật liệu có độ bền và độ nhám cao. SVTH: LÊ ANH DŨNG LỚP CƠ KHÍ ÔTÔ B-K45 10 [...]... tính toán thiết kế một loại bệ thử phanh mới: thiết kế bệ thử phanh loại lực có chất tải để nâng cao chất lượng kiểm định tại các trạm đăng kiểm Loại bệ thử về nguyên tắc vẫn dựa trên nguyên lý của các bệ thử phanh con lăn loại lực trước đây, nhưng sẽ có thêm cơ cấu chất tải để tải trọng của các bánh xe khi thử trên bệ không phải là Zkt như trước đây mà sẽ tạo cho các bánh xe một tải trọng giả (Zdt),... các thiết bị này ít được sử dụng Qua việc đánh giá ở trên ta thấy thiết bị chính yếu sử dụng kiểm tra phanh ôtô trong các ngành đăng kiểm là: thiết bị Beissbarth và thiết bị Maha 1.2.2 TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG PHANH TRONG CÁC TRẠM ĐĂNG KIỂM Hiện nay, theo tiêu chuẩn 226/TCN- 2000 về chất lượng kiểm định phanh của các loại xe cơ giới thì khi thử phanh trên bệ không tải, lực phanh riêng của phanh. .. chệnh lệch tải trọng khi phanh đầy tải trên đường bằng và phẳng với thử trên bệ thử không tải chênh lệch nhau không nhiều Chênh lệch về sự phân b tải trọng khi phanh đầy tải và khi đứng yên không tải ở cầu trước nhiều hơn cầu sau Sự chênh lệch giữa các cầu không làm thay đổi nhiều kết quả kiểm định khi tiến hành thử phanh trên bệ thử không tải và trên bệ thử phanh có chất tải Việc kiểm định phanh cho... định phanh cho xe khách trên bệ thử phanh không tải cũng cho kết quả kiểm định có độ chính xác cao do độ chênh lệch trọng lượng giữa Zptt với Z không thay đổi nhiều Như vậy đối với loại xe khách, ta vẫn có thể tiến hành kiểm định trên các bệ thử phanh không tải truyền thống, tuy không chẩn đoán được chất lượng phanh có độ chính xác cao như trên bệ thử phanh có chất tải, nhưng chất lượng chẩn đoán vẫn đáp... thử phanh trên bệ thử phanh có chất tải đòi hỏi nhiều công sức và thao tác hơn, tốn nhiều thời gian và chi phí nhiều hơn, trong khi so với các bệ thử phanh không chất tải hiện nay chất lượng kiểm định không được nâng cao là mấy Như vậy thì đối với loại xe con, độ chênh lệch tải trọng ở các cầu khi đầy tải trên đường bằng và phẳng với khi thử trên bệ không tải chênh lệch nhỏ, kết quả kiểm định trên bệ. .. VĂN BANG Với loại bệ thử này ngươi ta không chỉ xác định được lực phanh ở các bánh xe mà còn xác định được lực cản lăn và một số chỉ tiêu kỹ thuật khác, phục vụ chẩn đoán đánh giá tình trạng kỹ thuật của ô tô Đây là loại bệ thủ phanh có bố trí hai con lăn không đối xứng chủ động Yêu cầu chính đối với bệ thử này gồm có: - Bệ thử có khả năng đo được chính xác lực phanh cho nhiều loại xe có tải trọng khác... BANG 1.2.1.2 Bệ thử phanh model IW2 và IW4 của hãng MAHA Hiện nay các bệ thử phanh của hãng Maha phổ biến ở Việt Nam là loại có model IW2 và IW4 Trong đó loại IW2 dùng để kiểm tra các loại xe con, xe tải nhỏ, còn loại model IW4 được dùng để kiểm tra các loại xe tải nặng, xe bus Về nguyên lý làm việc của bệ thử cũng giống như nguyên lý làm việc của bệ thử phanh Beissbarth, thiết bị kiểm tra có độ chính... lệch tải trọng khi phanh đầy tải trên đường bằng và phẳng với khi thử trên bệ không tải của các loại xe con theo số liệu thống kê là không nhiều lắm Ở cầu trước chênh lệch là ∆1 = 0,407 Ở cầu sau chênh lệch là ∆ 2 = 0,212 Độ chênh lệch nhỏ lên các kết quả khi thử phanh trên bệ không tải vẫn đạt độ chính xác cao, cho lên đối với loại xe con ta không cần thiết phải thử phanh trên bệ thử có chất tải, ... với các loại xe container đầu kéo khi vào kiểm định phanh thì chỉ có xe đầu kéo vào kiểm tra mà không kèm theo SMRM 1.3 XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ Khi tính toán thiết kế cơ cấu phanh thì người ta thiết kế sao cho tận dụng hết hệ số bán của bánh xe trong trường hợp xe phanh đầy tải phanh trên đường bằng và phẳng với gia tốc phanh lớn nhất Lực phanh lớn nhất do cơ cấu phanh tạo ra khi tinh toán thiết kế là: 0... giới, việc kiểm định chất lượng phanh được tiến hành khi xe ở trạng thái tĩnh và không tải (xe container đầu kéo thì không có SMRM đi cùng) Lực phanh lớn nhất của bánh xe khi kiểm định trong các trạm đăng kiểm bị giới hạn bởi hệ số bán giữa bánh xe và con lăn (P pmaxgh), vì dù cơ cấu phanh có tạo được một lực phanh lớn hơn thì cũng chỉ tạo ra được lực phanh Ppmaxgh và bánh xe bị bó cứng và gây ra hiện . đó ta cần đi tính toán thiết kế một loại bệ thử phanh mới: thiết kế bệ thử phanh loại lực có chất tải để nâng cao chất lượng kiểm định tại các trạm đăng kiểm. Loại bệ thử về nguyên tắc vẫn. các bệ thử phanh có tải vào sử dụng tại các trung tâm kiểm định là rất cần thiết để nâng cao chất lượng kiểm định. Từ yêu cầu thực tiễn đó em hy vọng đề tài: Thiết kế bệ thử phanh loại lực có chất. tô. Đây là loại bệ thủ phanh có bố trí hai con lăn không đối xứng chủ động Yêu cầu chính đối với bệ thử này gồm có: - Bệ thử có khả năng đo được chính xác lực phanh cho nhiều loại xe có tải trọng