Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ MỞ ĐẦU: MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Cơ cấu phanh cấu an toàn chủ động ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng đỗ ôtô trường hợp cần thiết Nền công nghiệp ô tô ngày phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông đường ngày lớn Các xe ngày thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh yêu cầu đặt với cấu phanh cao nghiêm ngặt Một tơ có cấu phanh tốt, có độ tin cậy cao có khả phát huy hết cơng suất, xe có khả chạy tốc độ cao, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tính an tồn hiệu vận chuyển tô Trong nguyên nhân gây tai nạn giao thơng đường hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật ngun nhân an tồn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn Hệ thống phanh ô tô khu vực công nghệ cao kỹ thuật Các nhà chế tạo ôtô khơng ngừng hồn thiện khu vực nhằm thoả mãn tiêu chí an tồn điều khiển Phanh sử dụng ABS công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng ngành công nghiệp ôtô thời gian gần Vai trò chủ yếu ABS giúp tài xế trì khả kiểm sốt xe tình phanh gấp, giữ cho bánh xe không bị hãm cứng hồn tồn phanh ngặt Nó góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm nhờ điểu khiển trình phanh cách tối ưu Ðối với sinh viên ngành khí động lực việc tính tốn, thiết kế, nghiên cứu hệ thống phanh có ý nghĩa thiết thực Ðó lý em chọn đề tài “tính tốn, thiết kế hệ thống phanh có ABS tơ 12 chỗ” Với mục đích bước đầu tiếp cận với việc tính tốn, thiết kế hệ thống phanh, tiếp cận để nắm vững nguyên lý cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ thống Từ tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống nhằm tăng hiệu phanh, tăng tính ổn định hướng tính dẫn hướng phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an tồn chuyển động tăng hiệu chuyển động tơ Với mục đích trên, nhiệm vụ mà đồ án thực là: Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh cho xe ô tô PREGIO 12 chỗ hãng KIA, hệ thông phanh Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ trang bị ABS Đồng thời, giới thiệu cấu tạo nguyên lý hoạt động chung hệ thống ABS sử dụng xe ô tô Số liệu kỹ thuật xe KIA Pregio 2,7 D Panel Van 2006: STT 10 11 12 13 Tên thông số Trọng lượng đầy tải Chiều dài sở Tọa độ trọng tâm cầu trước Tọa độ trọng tâm cầu sau Chiều cao trọng tâm xe Loại lốp Công suất cực đại Mô men xoắn Thùng nhiên liệu Tổng chiều dài Chiều rộng Chiều cao Hệ thống phanh Kí hiệu G L a b hg Thông số Đơn vị 24800 N 2580 m 1,509 m 1,070 m 0.8 m 215/70R14 N 84 Hp Mx 176 Nm 65 Lít L0 4,830 m B 1,820 m H 1,980 m Anti-Locking Brake System (ABS) PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh ô tô hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động ô tô với công dụng sau: Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Giảm dần tốc độ dừng hẳn xe lại xe chuyển động Giữ xe đứng yên đường dốc khoảng thời gian dài mà khơng cần có có mặt người lái xe Nhờ có hệ thống phanh người lái tăng vận tốc chuyển động trung bình ơtơ nâng cao suất vận chuyển 1.1.2 Phân loại 1.1.2.1 Theo công dụng Theo công dụng hệ thống phanh chia thành loại sau: - Hệ thống phanh (phanh chân) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống chậm dần (phanh động cơ, thuỷ lực điện từ) 1.1.2.2 Theo kết cấu cấu phanh Theo kết cấu cấu phanh hệ thống phanh chia thành hai loại sau: - Hệ thống phanh với cấu phanh guốc - Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa 1.1.2.3 Theo dẫn động phanh Theo dẫn động hệ thống phanh chia ra: - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực - Hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực - Hệ thống phanh có cường hố Ngồi ra, cịn phân loại theo khả điều chỉnh mômen phanh cấu phanh(chúng ta có hệ thống phanh với điều hồ lực phanh); Theo khả chống bó cứng bánh xe phanh(phanh có ABS) 1.1.3 u cầu Hệ thống phanh ơtơ cần đảm bảo yêu cầu sau: Có hiệu phanh cao tất bánh xe nghĩa đảm bảo quãng đường phanh ngắn phanh đột ngột trường hợp nguy hiểm Phanh êm dịu trường hợp để đảm bảo ổn định chuyển động ôtô Điều khiển nhẹ nhàng Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Dẫn động phanh có độ nhạy cao Đảm bảo việc phân bố mômen phanh bánh xe phải theo quan hệ để đảm sử dụng hết trọng lượng bám phanh cường độ khác Khơng có tượng tự xiết phanh Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt Có hệ số ma sát trống phanh má phanh cao, ổn định Giữ tỉ lệ thuận lực bàn đạp với lực phanh bánh xe Có khả phanh cho ơtơ đứng thời gian dài 1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Cấu tạo chung hệ thống phanh ôtô mơ tả hình sau: Hình1.1 :Hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh bao gồm hai phần chính: Cơ cấu phanh dẫn động phanh Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh bố trí bánh xe nhằm tạo mô men hãm bánh xe phanh ôtô Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà dẫn động phanh bao gồm phần tử khác Ví dụ dẫn động khí dẫn động phanh bao gồm bàn đạp thanh, địn khí Nếu dẫn động thuỷ lực dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh (tổng phanh), xi lanh cơng tác (xi lanh bánh xe) ống dẫn 1.2.1 SƠ ĐỒ CẤU TẠO MỘT SỐ DẠNG CƠ CẤU PHANH 1.2.1.1 Cơ cấu phanh guốc Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ a Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục: Sơ đồ cấu tạo ( hình 1.2) Nguyên lý làm việc: Cơ cấu phanh đặt giá đỡ hình đĩa hay cịn gọi trống phanh Đĩa bắt cố định mặt bích dầm cầu, guốc phanh đặt trục lệch tâm (13) tác dụng lò xo (4) má phanh ép chặt hai pittông xilanh phanh làm việc gần Các má phanh tỳ sát vào cam lệch tâm (11) Cam với chốt phanh (13) có tác dụng điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh Trên bề mặt guốc phanh có gắn ma sát, pittơng xilanh (2) có lị xo nhỏ để ép pittơng sát vào guốc phanh Trên bề mặt guốc phanh có gắn má phanh, má phanh hao mịn guốc phanh đằng trước có gắn má phanh dài Vì phía bên trái chịu lực ma sát lớn Khi tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng với áp suất cao truyền đến xilanh (2) tạo nên lực ép pittông đẩy guốc phanh (1) (5) ép sát vào trống phanh, trình phanh thực Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo (4) kéo guốc phanh (1) (5) trở lại vị trí ban đầu má phanh trống phanh có khe hở, q trình phanh kết thúc Trong trình sử dụng má phanh hao mịn, khe hở má phanh trống phanh tăng lên Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thường phải điều chỉnh khe hở phía má phanh, cách xoay cam lệch tâm (11) khe hở phía cách xoay chốt lệch tâm (13) 1- Guốc phanh; 2- Xi lanh bánh xe; 3- Mâm phanh; 4Lò xo hồi vị; 5- Guốc phanh; 6, 8- Má phanh; 7Trụ dẫn hướng; 9- Bu lơng quay cam điều chỉnh; 10Lị xo cam điều chỉnh; 11- Cam điều chỉnh; 12Vòng lệch tâm; 13Trục ĐHNN lệch tâm; Trường Hà14NộiĐai ốc hãm Khoa Cơ điện Hình 1.2: Cấu tạo cấu phanh kiểu trống đối xứng qua trục Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ b Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm : Sơ đồ cấu tạo (hình 1.3) 1,13- Xilanh phanh; 2- Tấm chắn; 3- Nút xả khơng khí; 4- Đường nối dẫn dầu; 5, 14- Chốt tỳ; 6,10- Guốc phanh; 7- Cam lệch tâm; 8- Pittơng; 9, 12- Lị xo hồi vị; 11- Má phanh Hình 1.3: Cấu tạo cấu phanh kiểu trống đối xứng qua tâm Đặc điểm quan trọng: Mỗi guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm, bố trí đối xứng với đường trục cấu phanh Nguyên lý làm việc: Khi đạp bàn đạp phanh, dầu dẫn động từ xilanh tổng phanh qua đường dẫn tới xilanh bánh xe Dưới tác dụng áp suất dầu hai pittông 1, 13 dịch chuyển đẩy guốc phanh ép sát vào trống phanh trình phanh thực Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị kéo guốc phanh 10, trở vị trí ban đầu, trống phanh má phanh có khe hở q trình phanh kết thúc Điều chỉnh khe hở trống phanh má phanh cách xoay cam lệch tâm c Cơ cấu phanh dạng bơi: Sơ đồ cấu tạo (Hình 1.4) Ngun lý làm việc: Đặc điểm loại cấu phanh là: Đều có điểm tựa cố định (chốt lệch tâm) nghĩa guốc phanh có bậc tự do, cịn cấu phanh dạng bơi guốc phanh có bậc tự khơng có điểm tựa cố định Cơ cấu phanh dạng bơi hai xilanh làm việc tác dụng lên đầu đầu Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ guốc phanh, phanh guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ áp sát trống phanh má phanh ép sát vào trống phanh má phanh bị theo chiều quay trống phanh Mỗi má phanh lúc tác dụng vào pittơng đẩy ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc hiệu phanh tốt lực tác dụng nên bàn đạp giảm nhiều Hình1.4 : Cấu tạo cấu phanh dạng bơi Hiệu phanh ôtô tiến lùi ưu điểm khuyết điểm lớn cấu phanh kết cấu phức tạp d Cơ cấu phanh điều khiển cam Sơ đồ cấu tạo(hình 1.5): Đặc điểm: Cơ cấu phanh dùng cho xe có tải trọng lớn dùng cho hệ thống phanh dẫn động khí nén 1- Chốt guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Tấm chắn; 4- Êcu; 5- Tấm đệm chốt guốc phanh; 6- Khoá hãm; 7- Guốc phanh; 8- Lò xo hồi vị; 9- Tấm ma sát; 10- Trục lăn; 11- Cam ép; 12- Con lăn; 13- Đòn điều chỉnh; 14- TrụcĐHNN cam phanh; Trường Hà Nội A 15 14 A 13 12 10 điện 11 Cơ Khoa Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Nguyên lý làm việc : Cụm cấu phanh lắp mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, ma sát có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn chúng lắp hai guốc phanh Các guốc phanh tựa tự lên bánh lệch tâm lắp mâm phanh 2, trục guốc phanh với mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm guốc phanh so với trống phanh lắp ráp cấu Khi phanh cam ép 11 chuyển động đẩy guốc phanh làm cho áp sát vào bề mặt trống phanh để thực trình phanh, cam ép 11 guốc có lắp lăn 12 nhằm giảm ma sát tăng hiệu phanh, bốn lị xo hồi vị trả guốc phanhHình vị1.5 trí :nhả Cấuphanh tạo cấu phanh dạng cam e Cơ cấu phanh tự cường hoá: Sơ đồ cấu tạo (Hình 1.6) Hình 1.6 cấu phanh tự cường hóa Đặc điểm: phanh bánh xe guốc phanh thứ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai Có hai loại cấu phanh tự cường hóa: Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu hai guốc phanh liên kết với qua hai mặt tựa di trượt cấu điều chỉnh di động Hai Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ đầu lại hai guốc phanh tựa vào mặt tựa di trượt vỏ xi lanh bánh xe cịn tựa vào mặt tựa di trượt piston xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại thường bố trí bánh xe trước ôtô du lịch ôtô tải nhỏ đến trung bình Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu hai guốc phanh tựa hai mặt tựa di trượt hai pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại sử dụng bánh xe sau ôtô du lịch ơtơ tải nhỏ đến trung bình Tóm lại: Qua phân tích kết cấu phanh loại guốc, thấy tuỳ theo bố trí guốc phanh điểm tựa hiệu phanh (mômen phanh) khác nhau, kích thước guốc phanh Hiện có xu hướng sử dụng phanh guốc loại bình thường với điểm tựa phía Và cần thiết làm thêm phận cường hố truyền động phanh Trường ĐHNN Hà Nội Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ 1.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa: Phanh đĩa dùng phổ biến ô tô có vận tốc cao, đặc biệt hay gặp cầu trước Ngày phanh đĩa dùng nhiều cho cấu cầu trước cầu sau xe có ưu điểm sau: Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh (ma sát) ổn định hệ số ma sát thay đổi, cấu phanh kiểu tang trống Điều giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhiệt độ cao Khối lượng chi tiết nhỏ, kết cấu gọn, nên tổng khối lượng chi tiết khơng treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu bám đường bánh xe Khả nhiệt mơi trường dễ dàng Dễ dàng công việc sửa chữa thay ma sát Cơng nghệ chế tạo gặp khó khăn, có nhiều khả giảm giá thành sản xuất Dễ dàng bố trí cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh đĩa phanh Tuy nhiên phanh đĩa khó tránh bụi bẩn đất cát đĩa phanh khơng che kín hồn tồn Bởi xe có khả việt dã khơng cao khơng dùng cấu Hiện có hai loại phanh đĩa : Phanh đĩa có giá xy lanh cố định( hình 1.8 a) Phanh đĩa có giá xy lanh di động(hình 1.8 b) Phanh đĩa có giá đặt xy lanh cố định gồm hai xylanh công tác đặt hai bên đĩa phanh Số lượng xy lanh công tác hai, bốn đặt đối xứng nhau, ba xylanh với hai xylanh nhỏ bên bên xy lanh lớn.(hình 1.8 a) Phanh đĩa có giá đặt xy lanh di động bố trí xy lanh Giá xy lanh di chuyển trục nhỏ dẫn hướng Khi phanh xy lanh đẩy piston má phanh vào 10 Trường ĐHNN Hà Nội 10 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ tác dụng làm cho công suất động có giảm hệ số nạp giảm, tốc độ ơtơ lúc chậm lại làm cho hiệu phanh cao Bảo đảm quan hệ tỷ lực bàn đạp với lực phanh So với phương án dùng trợ lực phanh khí nén, kết cấu cường hố chân khơng đơn giản nhiều, kích thước gọn nhẹ,dễ chế tạo, giá thành rẻ, dễ bố trí xe Nhược điểm: Độ chân không thiết kế lấy 0,5 KG/cm 2, áp suất khí trời KG/cm2 , độ chênh áp hai buồng cường hố khơng lớn Muốn có lực cường hố lớn phải tăng tiết diện màng, kích thước cường hoá tăng lên Phương án thích hợp với phanh dầu loại loại xe du lịch , xe vận tải , xe khách có tảo trọng nhỏ trung bình Phương án 3: Cường hố chân khơng kết hợp với thuỷ lực 15 8' 10 11 12 13 a b® 14 Nguyên lý làm việc: Khi chưa phanh van khơng khí đóng lại, van điều khiển mở nhờ lị xo 8' đẩy màng mang theo pittông phản hồi 10 xuống Buồng III thông với buồng II buồng IIa qua ống 15 Như áp suất buồng IIa, IIb áp suất chân không họng hút đường ống nạp 76 Trường ĐHNN Hà Nội 76 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Hình 4.3: Sơ đồ cường hố chân khơng kết hợp với thủy lực Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp phanh lực cần thiết qua hệ thống địn, chính, đẩy pittơng xiđộng lanh đi, áp suất phía sau piston xilanh tăng lên Xi lanh Cổ hút qua dẫnmột dầuchiều lên xilanh cường hoá , qua van bi12 mở dầu đến xilanh ,ống van , Màng bánh khắc khe hở cườngxehoá , phục Vỏ cường hoágiữa , trống phanh má phanh Đồng thời áp suất tác táckhídụng lọc dụng khí , piston Van11không , 8.lên piston phản hồi 10 Khi áp suất dầu đạt khoảng VanMpa điềusẽ khiển 8' Lị xo cơnhồi , 10 thắng lực lị xo 8' lên , mở van 1,3 đẩy, piston phản Van màng Piston khơng khí 7, 10 đóngphản van hồi điều, khiển lại Lúc áp suất khí trời KG/cm 11 ống Piston xilanh cường IIa, hốcịn , buồng IIb buồng chân không Do chênh vào 15 để vào buồng 12 Van bi , 13 Vỏ xi lanh cường áp buồng IIa buồng IIb, piston màng dịch chuyển sang phải qua đẩy, hoá , 14 Xi lanh bánh xe , 15 đẩy piston 11 cường hóa sang phải, áp suất sau piston tăng lên Đường ống nối dẫn đến xi lanh bánh xe để tiến hành đẩy má phanh tiếp xúc với trống phanh để hãm bánh xe lại Khi dừng chân phanh vị trí , piston 11 tiếp tục dịch chuyển chút sang phải màng cường hố cịn tiếp tục bị uốn Do mà khoang piston phản hồi10 , áp suất giảm bớt màng van hạ xuống pison phản hồi 10 van khơng khí đóng lại van điều khiển đóng Độ chênh áp khoang IIa IIb không đổi , màng piston 11 không dịch chuyển , áp suất dầu đường ống giữ giá trị không đổi , mômen phanh bánh xe giữ nguyên giá trị Khi nhả bàn đạp phanh lò xo bàn đạp kéo bàn đạp vị trí ban đầu, lị xo hồi vị màng cường hố đẩy piston 11 xi lanh vị trí cũ, lị xo 8' đẩy piston cường hố vị trí cũ, van mở ra, van khơng khí đóng lại, áp suất buồng IIa, IIb lại áp suất chân không ( 0,5 KG/cm 2) bánh xe lò xo kéo má phanh vị ban đầu để nhả má phanh tách khỏi trống phanh Ưu điểm: Tận dụng độ chênh áp khí trời đường ống nạp Bảo đảm quan hệ tỷ lực bàn đạp với lực phanh Nhược điểm: Kết cấu phức tạp , phải cần thêm xilanh thuỷ lực 77 Trường ĐHNN Hà Nội 77 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Phương án 4: Cường hoá nng lng in t V ô tô lái Stop cb áp suất phanh trƯơc Hỡnh 4.4: S cng hoỏ in t cb vị trí lõi thép cb chân phanh cb ¸p suÊt phanh cb b¸nh xe Bộ cường hoá điện, Lõi thép, Cuộn dây, Cần đẩy, Xilanh phanh chính, Bộ điều khiển, Xilanh phanh bánh xe Phần cường hoá điện gồm lõi thép đặt ống thép Phía ống thép cuộn dây từ hoá Khi cuộn dây cấp chuỗi xung điện từ khác từ điều khiển dịng điện trung bình cuộn dây thay đổi, từ hố ống thép làm cho ống thép trở thánh nam châm điện hút lõi thép tiến phía phải, thơng qua cần đẩy đẩy piston di chuyển tạo áp lực dầu hệ thống phanh Khi chân phanh dừng lại vị trí cảm biến xác định vị trí lõi thép, đồng thời cảm biến thứ đường áp suất dầu gửi tín hiệu hộp điều khiển để hộp điều khiển xác định mức chuỗi xung xác lập giữ nguyên lực phanh thời Nếu tiếp tục đạp phanh thêm cảm biến thay đổi tín hiệu hộp điều khiển tạo chuỗi xung khác để tăng thêm dòng điện vào cuộn dây Ưu điểm: Có thể thiết kế đồng hố cho nhiều loại xe cần thay đổi phần lập trình Nhược điểm: Giá thành cao Kết luận: Trong phương án cường hố nói , phương án đảm bảo quan hệ tỷ lệ lực tác dụng lên bàn đạp lực phanh , đảm bảo yêu cầu trước tiên trợ lực Vấn đề lại ta phải chọn phương án phù hợp với bố trí xe đạt hiệu kinh tế Trên thực tế , hệ thống phanh thiết kế cho xe khách 12 đến 78 Trường ĐHNN Hà Nội 78 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ 15 chỗ có kích thước bao L x B x H = 4830x1820x1980 Với kích thước phương án trợ lực bố trí xe tạo lực phanh yêu cầu Như phương án trường hợp khác hiệu kinh tế Từ phân tích ưu nhược điểm nói nhận thấy , phương án phương án có tính kinh tế hẳn lí sau : - Bộ trợ lực chân khơng mà phương án đưa có kết cấu đơn giản , không phức tạp trợ lực khí nén với nhiều cụm chi tiết van phanh , máy nén khí , bì hợp thuỷ lực Điều cho phép hạ giá thành sản xuất tạo thuận lợi cho việc bảo dưỡng sửa chữa - Với lực phanh yêu cầu tính tốn ta hồn tồn thiết kế trợ lực có kích thước nhỏ, từ có nhiều phương án bố trí Do sử dụng độ chênh áp khí trời đường ống nạp động làm việc nên không ảnh hưởng đến công suất động , khác với trợ lực khí nén phải trích cơng suất động để dẫn động máy nén khí nên gây tổn hao công suất động Hơn việc sử dụng độ chất khơng cịn làm tăng hiệu phanh phanh làm hệ số nạp giảm cơng suất động có giảm , lúc tốc độ ơtơ chậm lại 4.2.3.2 Thiết kế cường hoá a Hệ số cường hố: Khi có đặt cường hố ta chọn lực bàn đạp cực đại người lái khoảng 300 N, kết hợp với lực cường hoá sinh hệ thống phanh tạo áp suất cực KG đại ứng với trường hợp phanh gấp vào khoảng 80 ÷ 90 cm Từ công thức xác định lực bàn đạp : π D l' Qd = pi l ηtl Với Qđ = 300 N ta xác định áp suất pi người lái sinh lúc đạp phanh : pi = Qd l ηtl π D l ' : 79 Trường ĐHNN Hà Nội 79 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ D - đường kính xylanh , D =15,5cm l , l' - kích thước địn bàn đạp ηtl - hiệu suất truyền lực , ηtl = 0,92 pi = ⇒ 1,55.4 KG 7.0,92 = 14,5 π cm Như , áp suất lại cường hoá sinh : pc = pt - pi = 93,3 –14,5= 79,3 KG cm Hệ số cường hố tính sau : kc = pt 93,3 = = 1,1,18 pc 79,3 Yêu cầu cường hóa thiết kế ln phải đảm bảo hệ số cường hoá Ta xây dựng đường đặc tính cường hố sau: KG cm Hình 4.5 Đường đặc tính cường hố Qbđ b Xác định kích thước màng cường hố: Để tạo lực tác dụng lên đẩy piston thuỷ lực phải có độ chênh áp buống A buồng B tạo nên áp lực tác dụng lên piston Xét cân màng ta có phương trình sau : Qc = F4 (pB - pA ) - Plx = F4 ∆p - Plx : ∆p - độ chênh áp phía trước phía sau màng , lấy 0,5 KG cm ứng với tốc độ làm việc không tải động 80 Trường ĐHNN Hà Nội 80 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ phanh F4 - diện tích hữu ích màng Plx - lực lò xo ép màng Qc - lực tác dụng lên piston thuỷ lực tính theo cơng thức : Qc = pc F11 η với F11- diện tích piston xylanh π D π 1,55 F11 = = = 1,9cm 4 KG pc - áp suất trợ lực phanh tạo , pc = 79,3 cm η - hiệu suất dẫn động thuỷ lực , η = 0,95 ⇒ Qc = 79,3.1,9 = 1567,2 0,95 KG Từ phương trình cân màng ta có : F4 = Qc + Plx ∆p với Plx = 90 N = KG , tham khảo xe có trợ lực chân khơng ⇒ F4 = 156,2 + = 330,4cm 0,5 Vậy ta có đường kính màng : Dm = 4.F4 4.330,4 = = 18,5cm = 185 mm π π Như màng cường hố có giá trị 185 mm để đảm bảo áp suất cường hoá cực đại pc Ta có kết cấu cường hố sau : 81 Trường ĐHNN Hà Nội 81 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Hình 4.6 Kết cấu cường hố chân khơng Thân xi lanh , Loxo Piston thứ cấp , Vành tựa loxo , phớt , Chốt hạn chế, Piston thứ cấp , Phớt thân van , loxo , Vành tựa loxo , 10 Phớt , 11.Piston sơ cấp, 12 Phanh hám , 13 Vành tựa loxo , 14 Loxo màng trợ lực , 15 Thân trước trợ lực, 16 Màng trợ lực , 17.Địa đỡ màng , 18 Thân sau trợ lực 19.Tấm thép van hãm, 20 Bulông M12, 21.Phớt thân trợ lực, 22.Vành đỡ loxo, 23 Loxo hồi van khí, 24.Võ bọc, 25.Lọc khí, 26.Cần đẩy, 27.Van điều khiển, 28, Loxovan điều khiển, 29, Van khí, 30, Đĩa phản lực, 31.Van chân khơng, 32.Thanh đẩy trợ lực, 33.ống dẫn khí, 34.ống nối, 35.Phớt thân, 36.ống dẫn dầu, 37.Cửa bù, 38.Cửa hồi dầu Nguyên lý làm việc: Trạng thái không đạp phanh : Van khí 29 nối với cần điều khiển van bị kéo sang phải lò xo hồi van khí 23 Van điều khiển 27 bị đẩy sang trái lò xo van điều khiển 28 Nó làm cho van khí 29 tiếp xúc với van điều khiển 27 Vì khí bên ngồi sau qua lọc khí 25 bị chặn lại khơng vào buồng áp suất thay đổi B Lúc van chân không bị tách khỏi van điều khiển 27 làm thông cửa K E Do ln có độ chân khơng buồng áp suất khơng đổi A , nên có độ chân khơng buồng áp suất thay đổi B Kết pittơng trợ lực bị đẩy sang phải lị xo màng 82 Trường ĐHNN Hà Nội 82 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Trạng thái đạp phanh : Khi đạp phanh cần điều khiển van , đẩy van khí 29 làm cho dịch chuyển sang trái Van điều khiển 27 bị đẩy ép vào van khí 29 lị xo van điều khiển 28, nên dịch chuyển sang trái đến tiếp xúc với van chân khơng 31 Vì đường thơng cửa K E bị bịt kín lại Khi van khí 29 dịch chuyển tiếp sang trái, tách khỏi van điều 27 Vì khơng khí từ ngồi qua lọc khí 25 vào buồng áp suất thay đổi B qua cửa E Sự chênh lệch áp suất buồng áp suất thay đổi B buồng áp suất không đổi A làm piston 11 dịch chuyển sang trái Làm cho đĩa lực đẩy cần đẩy trợ lực sang trái làm tăng lực đẩy cần trợ lực vào pittơng 11 xi lanh Trạng thái giữ chân phanh : Nếu đạp phanh dừng bàn đạp vị trí cần điều khiển van van khí 29 dừng lại, pittơng 11 tiếp tục dịch chuyển sang trái chênh áp Van điều khiển 27 tiếp xúc với van chân khơng 31 nhờ lị xo van điều khiển 28 , di chuyển với pittông 11 Do van điều khiển 27 dịch sang trái tiếp xúc với van khí 29 , nên khơng khí bị ngăn khơng cho vào buồng áp suất thay đổi B Vì pittông không dịch chuyển giữ nguyên lực phanh Khi nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, cần điều khiển van van khí 29 bị đẩy sang phải nhờ lị xo hồi van khí 28 phản lực xi lanh phanh chính, làm cho van khí 29 tiếp xúc với van điều khiển 27 , đóng đường thơng khí trời với buồng áp suất thay đổi B Cùng lúc van khí nén lị xo van điều khiển lại, van van điều khiển bị tách khỏi van chân khơng làm thơng cửa K E Nó cho phép khơng khí từ buồng áp suất thay đổi sang buồng áp suất không đổi làm triệt tiêu chênh áp hai buồng Pittông trợ lực bị đẩy lại sang phải lò xo màng trợ lực trở trạng thái khơng hoạt động Khi khơng có chân khơng: Khi cường hố bị hỏng, khơng có chênh áp buồng áp suất không đổi buồng áp suất thay đổi, trợ lực phanh trạng thái không hoạt động, pittông bị đẩy sang phải lò xo màng Tuy nhiên đạp phanh, cần điều khiển van nị đẩy sang trái đẩy vào van khí, đĩa phản lực cần đẩy trợ lực Vì lực từ bàn đạp phanh truyền đến pittông xi lanh để tạo lực phanh Cùng lúc van khí đẩy vào chặn, pittơng thắng sức cản lò xo màng để dịch sang trái Như vậy, 83 Trường ĐHNN Hà Nội 83 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ phanh có tác dụng khơng có chân khơng tác dụng lên trợ lực phanh Tuy nhiên trợ lực phanh không hoạt động nên chân phanh cảm thấy nặng c Tính lị xo màng cường hố: Lị xo piston xilanh tính tốn theo chế độ lị xo trụ chịu nén - Đường kính dây lị xo d ≥ 1,6 k Fmax c [τ ] Trong : d - đường kính dây lị xo Fmax - lực lớn tác dụng lên lò xo (tham khảo xe có dẫn động phanh dầu), 180 N c - hệ số đường kính, c= Dtb d với : Dtb - đường kính trung bình lị xo Dtb = D1 + D2 , D1 D2 đường kính nhỏ lớn vòng lò xo Chọn c = 15 k - hệ số tập trung ứng suất, tính theo cơng thức: k= 4c − 0,615 4.15 − 0,615 − = − = 1,09 4c − c 4.15 − 15 [τ] - ứng suất giới hạn, với lò xo làm thép 65, [τ] = 330 MPa 1,09.180 15 = 4,8mm 330 d ≥ 1,6 Từ tính đường kính trung bình : Dtb = c.d = 15.4,8= 72 mm Với Dtb = 72 mm chọn D1 = 60mm, D2 = 72mm - Số vòng làm việc lò xo n= 84 Trường ĐHNN Hà Nội x.G.d 8.c ( Fmax − Fmin ) 84 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ Trong : x - chuyển vị làm việc lò xo ngoại lực tăng đến giá trị lớn Fmax, từ giá trị lực nhỏ Fmin (lực lắp), x chọn dựa vào hành trình piston xilanh Ta có tổng hành trình piston xilanh S =S1 + S2 =12,74 +12,79 = 25,71 mm, với S1 , S2 hành trình piston sơ cấp piston thứ cấp Có thể chọn x hoặclớn tổng số hành trình Lấy x = 28,7 G - môđun đàn hồi vật liệu, G = 8.104MPa d, c - đường kính dây lị xo hệ số đường kính c = 15 ,d = 4,8 mm, Fmax, Fmin ( tham khảo xe có dẫn động phanh dầu), Fmax = 180 N, Fmin = 80 N n= - 28,7.8.10 4.4,8 =6 8.12 3.(180 − 80 ) vòng Độ biến dạng cực đại lò xo λ max = 8.Dtb n.Fmax G.d : Dtb - đường kính trung bình vịng lị xo, D = 72 mm n -số vòng làm việc lò xo, n =6 vòng Fmax - lực tác dụng cực đại lên lị xo, Fmax = 180N G - mơđun đàn hồi, G = 8.104 MPa d - đường kính dây, d = 4,8 mm ⇒ λmax 8.72 3.6.180 = = 51,91mm 8.10 4.( 4,8) Ứng suất lò xo Trên thực tế chiều dài nén lò xo với tổng hành trình piston thứ cấp sơ cấp Khi lực tác dụng lên lị xo Plx tính từ tổng hành trình S piston sau : S= 8.c n G.d 85 Trường ĐHNN Hà Nội ( Plx − Fmin ) 85 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ ⇒ Plx = S G.d 8.c n + Fmin : S - tổng hành trình dịch chuyển piston, S = 25,71mm G - mođun đàn hồi, G = 8.104 MPa d - đường kính dây lị xo,d = 4,8mm c - tỉ số đường kính, c = 15 n - số vòng lò xo, n =6 vòng Fmin - lực lắp lò xo, F = 80N ⇒ Plx = 25,71.8.10 4.4,8 + 80 = 170 N 8.(15) Từ ta kiểm tra ứng suât xoắn sinh thớ biên lò xo là: τ = ⇒ τ= 8.k Plx D ≤ [τ ] π d 8.1,09.170 = 120 MPa π ( 4,8) Lị xo làm thép 65 có [τ] = 330MPa, so sánh thấy τ < [τ] Vậy điều kiện bền xoắn đảm bảo - Số vịng tồn lò xo Piston sơ cấp n0 = n +2 = + = vòng Chiều cao lò xo lúc vịng sít Hs = (n0 - 0,5).d = ( - 0,5 ).4,8 = 9,75 mm Piston thứ cấp n0 = n +1 = + = 10 vòng - Bước lò xo chưa chịu tải 1,2.λmax n t=d+ : d - đường kính dây lị xo, d = 4,8mm n - số vòng làm việc lò xo, n = vòng λmax - độ biến dạng cực đại, λmax = 51,91mm 86 Trường ĐHNN Hà Nội 86 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ 1,2.51,91 = 20,06mm ⇒t=d+ - Chiều cao tự lò xo Ho = Hs + n (t - d ) Trong : Chiều cao lị xo lúc vịng sít Hs = (n0 - 0,5).d = ( - 0,5 ).1,5 = 8,25mm n - số vòng làm việc lò xo, n = vòng t - bước lò xo, t = 20,06 mm H0 = 8,25 + (20,06 - 4,8 ) = 90 mm Phần V: KẾT LUẬN - Qua việc phân tích ngun lý tính tốn phanh ABS ta thấy trình phanh xe có trang bị ABS đạt hiệu tối ưu, có nhiều ưu điểm hẳn so với xe không trang bị ABS, đảm bảo đồng thời hiệu phanh tính ổn định cao, ngồi cịn giảm mài mòn nâng cao tuổi thọ cho lốp - Hệ thống chống hãm cứng bánh xe phanh ABS (Anti-lock Braking System) ngày trở nên phổ biến Nó hệ thống an tồn chủ động ơtơ, góp phần giảm thiểu tai nạn nguy hiểm xảy vận hành điều khiển q trình phanh cách tối ưu 87 Trường ĐHNN Hà Nội 87 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài Lê Thị Vàng: Lý thuyết ôtô máy kéo NXB khoa học kỹ thuật - Hà Nội; 1998 3- Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Ðình Kiên: Thiết kế tính tốn ơtơ máy kéo NXB Ðại học trung học chuyên nghiệp - Hà Nội; 1985 4- GS TS Khoa học Nguyễn Hữu Cẩn: Phanh ô tô NXB KHKT 2004 5- Nguyễn Ngọc Quế: Giáo trình Ơ tơ – máy kéo xe chun dụng 6- Bùi Hải Triều, Hàn Trung Dũng, Đặng Tiến Hịa, Nơng Văn Vìn: Ơ tơ – máy kéo NXB HKKT 2001 7- Hàn Trung Dũng Tập giảng: TTTK OTMK 8-http://www.carsplusplus.com/specs2006/kia_pregio_27_d_panel_van.php 9- http://www.quangnam.dangkiem.com 88 Trường ĐHNN Hà Nội 88 Khoa Cơ điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Tiến Mạnh - Lớp CKĐL2 - HĐ MỤC LỤC 89 Trường ĐHNN Hà Nội 89 Khoa Cơ điện ... System (ABS) PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh ô tô hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động ô tô với công dụng... hướng ô tô phanh khả ô tô giữ quỹ đạo chuyển động ý muốn ban đầu người lái q trình phanh Tính ổn định hướng ô tô phanh nghiên cứu sơ đồ hình 2.3 Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô phanh mà ô tô. .. sau: - Hệ thống phanh với cấu phanh guốc - Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa 1.1.2.3 Theo dẫn động phanh Theo dẫn động hệ thống phanh chia ra: - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn