Chương 4 động lực học phanh của ô tô 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT Ô TÔ
CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ

GIẢNG VIÊN: VŨ THẾ TRUYỀN


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
NỘI DUNG
4.1. Lực phanh ở bánh xe
4.2. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu cho ô tô
4.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
4.4. Giản đồ phanh và các chỉ tiêu thực tế khi phanh
4.5. Điều hịa lực phanh và tính ổn định của ô tô khi phanh
Kiểm tra


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.1. Lực phanh ở bánh xe
+MP: Mômen phanh tác dụng lên bánh xe
+PP: Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc
giữa bánh xe với mặt đường
+Mjb : Mơmen qn tính của bánh xe
+Mf : Mômen cản lăn
+Pf : Lực cản lăn
+Zb : Phản lực của bánh xe
+rb: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Hình 4-1: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên bánh xe khi phanh.

CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.1. Lực phanh ở bánh xe

- Lực phanh Pp :

PP 

MP
rb

- Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám:

Pp max  P  Z b .
=> Khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng sẽ là:
Ppo 

M p  M f  M jb
rb

 Pp 

M f  M jb
rb


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.2. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu cho ơ tơ

Hình 4-2: Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh

+G : Trọng lượng ôtô đặt tại trọng tâm của xe.

+Pj : Lực qn tính.

+Z1 , Z2 : Các phản lực thẳng góc của bánh xe

+P  : Lực cản khơng khí.

trước và sau.
+Pf1 , Pf2 : Lực cản lăn của bánh trước và sau.
+Pp1 , Pp2 : Lực phanh sinh ra ở bánh trước và sau.

+L: Chiều dài cơ sở của xe.
+a, b, hg tọa độ trọng tâm của xe.


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.2. Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu cho ô tô
- Lực quán tính Pj sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần :
Gb  Pj hg

- Ta có phương trình mơmen tại điểm A:

Z1 

- Ta có phương trình mômen tại điểm B:

Z2 

Z1 

- Thay giá trị Pj ta được :

j h 
G
 b  p g 
L
g 

G
Pj  j p . i
g

L
Ga  Pj hg

L
Z2 

j h 
G
 a  p g 
L
g 

Theo điều kiện bám Ppmax <= Pnhưng khi tính tốn thì Ppmax = P
=> Ppmax =G.
Để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước

và lực phanh ở các bánh xe sau sẽ là:
Pp1
Pp 2



 .Z 1 Z 1

 .Z 2 Z 2

p p1
Pp2



G.b  Pj .hg
G.a  Pj .hg

Thay giá trị Pjmax :

Pp1
Pp2



b   .hg
a   .hg


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ

4.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
4.3.1. Gia tốc chậm dần khi phanh
Ta có phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau:

Pj  Pp Pf  P  P Pi
Khi phanh trên đường nằm ngang có phương trình:

Pp max  Pj max

Pj  Pp

Theo điều kiện bám Pp max  P G
=>

=>

 .G 

 i .G
j p max
g

j p max

 .g

i


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ

4.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
4.3.2. Thời gian phanh.
Xác định thời gian phanh dùng công thức:

i
dv
 dt 
 .g

dv  .g
j 
dt
i

Xác định thời gian phanh min chỉ cần tích phân dt trong giới hạn từ v1 đến v2 :
v1



t min   i dv  i  v1  v 2 
 .g
 .g
v2
Khi phanh ôtô đến khi dừng hẳn thì v2=0 do đó :

t min

4.3.3. Qng đường phanh.
 .g dv


i
dt

v1 . i

 .g

Ta nhân 2 vế với ds ta được:  vdv 
v1

=> S min

v

i
i 1
  vdv 
vdv

 .g
 . g v2
v2

Với v2 =0 => S min

 i v12

2 .g

 .g

dS
i


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh
4.3.4. Lực phanh và lực phanh riêng.
Lực phanh sinh ra ở bánh xe được xác định theo biểu thức:

Pp 

MP
rb

Lực phanh riêng P là lực phanh được tính trên một đơn vị trọng lượng tồn bộ G
của ôtô:

PP
P 
G
Lực phanh riêng P lớn nhất khi lực phanh Pp cực đại:

Pmax 

PP max
 .G


G
G

CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.4. Giản đồ phanh và các chỉ tiêu thực tế khi phanh
- t1 : Thời gian phản xạ của người lái.
- t2: Thời gian chậm tác dụng của dẫn động
phanh.
- t3 : Thời gian biến thiên lực phanh hoặc
tăng gia tốc chậm dần.
- t4 : Thời gian phanh hoàn toàn, ứng với
lực phanh cực đại.
 v
t min  i 1
 .g
Hình 4-4: Giản đồ phanh

- t5: Thời gian nhả phanh, lực phanh Pp
giảm đến 0.

Vậy quá trình phanh kể từ khi người lái xe nhận được tín hiệu cho đến khi ơtơ
dừng hẳn kéo dài thời gian t như sau:
t = t1+ t2+ t3+ t4


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.4. Giản đồ phanh và các chỉ tiêu thực tế khi phanh
- Quãng đường phanh thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến
khi ôtô dừng hẳn được xác định theo công thức sau :

k s v12

S v1t 2 
2 g
- Những qui định về hiệu quả phanh được Bộ Giao thông vận tải Việt Nam quy
định rõ trong bảng sau :

Bảng 4.1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường.
(Bộ GTVT Việt Nam quy định, 2000)


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.4. Giản đồ phanh và các chỉ tiêu thực tế khi phanh
Khi cơ cấu phanh bị ướt.
Hình 4-5:
Giản đồ phanh khi cơ cấu phanh bị
ướt
I, II, III, IV, V thứ tự lần đạp phanh
Từ giản đồ phanh ta thấy rằng:
+ Hiệu quả phanh ở lần đạp phanh đầu tiên rất thấp tức là quãng đường phanh
sẽ rất dài. Do: lực phanh nhỏ và gia tốc chậm dần khi phanh nhỏ.
+ Ở lần đạp đầu tiên quãng đường phanh có thể dài gấp 1,6 đến 1,8 lần quãng
đường phanh khi cơ cấu phanh khô.
Để đánh giá sự giảm hiệu quả phanh khi cơ cấu phanh bị ướt ta dùng hệ số
tăng quãng đường phanh kp :
Sp ướt: Quãng đường Phanh khi cơ cấu phanh ướt.
Spuot - Spkho
kp 
(%) Sp khô: Quãng đường phanh khi cơ cấu phanh khô.
S pkho

CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
4.4. Giản đồ phanh và các chỉ tiêu thực tế khi phanh
Hình vẽ sau đây trình bày sự thay đổi hệ số tăng quãng đường phanh kp theo số
lần đạp phanh khi cơ cấu phanh bị ướt của ơtơ tải có tải trọng 50 KN với dẫn động
phanh khí ở áp suất 0,6 MPa (6 KG/cm2).

Hình5-6: Sự thay đổi hệ số tăng quãng đường phanh kp theo số lần
đạp phanh.


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ƠTƠ
4.5. Điều hịa lực phanh và tính ổn định của ơ tơ khi phanh
4.5.1. Điều hịa lực phanh
Để phanh có hiệu quả nhất thì lực phanh sinh ra ở các bánh xe thỏa mãn :

Pp1
Pp2



b   .hg
a   .hg

Nếu coi bán kính các bánh xe rb1 và rb2 là bằng nhau thì trong q trình phanh ta
có thể viết quan hệ giữa mômen phanh ở bánh xe như sau:
M p2
M p1



Pp 2 .rb 2
Pp1 .rb1



Pp 2
Pp1

=>

M p2
M p1



a   .hg
b   .hg

Mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước M p1 và các bánh xe sau Mp2 có
thể xác định từ điều kiện bám theo biểu thức sau:

M p1  .Z 1 .rb 

G.rb .
(b   .hg )
L

M p2

G.rb .

 .Z 2 .rb 
(a   .hg )
L


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ƠTƠ
4.5. Điều hịa lực phanh và tính ổn định của ơ tơ khi phanh
4.5.1. Điều hịa lực phanh
Đường đặc tính lý tưởng của bộ điều hịa lực phanh loại piston bậc.
Tóm lại : Bộ điều hòa lực phanh đảm
bảo cho áp suất p2 ở dẫn động phanh sau
gần với áp suất lý tưởng yêu cầu và có giá
trị nhỏ hơn áp suất lý tưởng để tránh bó
cứng bánh xe sau. Khi bánh xe sau bị bó
cứng thì hiệu quả phanh sẽ giảm do hệ số
bám  giảm bởi bánh xe bị trượt lê đồng
1- Đầy tải ; 2- khơng tải

thời làm mất tính ổn định khi phan.


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ƠTƠ
4.5. Điều hịa lực phanh và tính ổn định của ơ tơ khi phanh
4.5.2. Chống bó cứng bánh xe khi phanh
v   b. rb
Độ trượt tương đối  được xác định theo biểu thức:  
v
- Hệ số bám dọc được hiểu là tỷ số của lực tiếp tuyến Pp trên tải trọng Gb tác
dụng lên bánh xe

x 

Pp
Gb

Hình 4-10 : Sự thay đổi hệ số bám dọc

x và hệ số bám ngang y theo độ trượt
tương đối  của bánh xe khi phanh.


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ƠTƠ
4.5. Điều hịa lực phanh và tính ổn định của ơ tơ khi phanh
4.5.2. Chống bó cứng bánh xe khi phanh
Hệ số bám dọc có giá trị cực đại xmax ở giá trị độ trượt tối ưu o không những đảm
bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang y cũng có giá trị khá cao.
Nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trượt o của bánh xe thì sẽ đạt được lực
phanh cực đại Pp max  x max .Gb nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo độ
ổn định tốt khi phanh.
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh là giữ cho bánh
xe trong quá trình phanh ở độ trượt thay đổi trong một giới hạn hẹp quanh giá trị o
nhờ vậy sẽ đảm bảo hiệu quả phanh, tính ổn định và tính dẫn hướng khi phanh tốt
nhất.
Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng và đảm bảo hiệu quả phanh cao cần
phải điều chỉnh áp suất trong dẫn động phanh cao cho độ trượt của bánh xe với mặt
đường thay đổi quanh giá trị o trong giới hạn hẹp.


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng các nguyên lý

điều chỉnh sau đây:
+ Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh.
+ Theo giá trị độ trượt cho trước.
+ Theo giá trị của tỷ số vận tốc góc của bánh xe với gia tốc chậm dần của nó.
- Hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh gồm các phần tử sau:
+ Cảm biến để phát tín hiệu về tình trạng của đối tượng cần được thơng tin, cụ
thể là tình trạng của bánh xe đang được phanh. Tùy theo sự lựa chọn nguyên lý điều
chỉnh có thể dùng cảm biến vận tốc góc, cảm biến áp suất trong dẫn động phanh,
cảm biến gia tốc của ôtô và các loại cảm biến khác.
+ Bộ điều khiển để xử lý thông tin và phát các lệnh nhả phanh hoặc phanh bánh
xe.
+ Bộ thực hiện để thực hiện các lệnh do bộ điều khiển phát ra (bộ thực hiện có
thể là thủy lực, loại khí hoặc hỗn hợp thủy khí).


CHƯƠNG 4. ĐỘNG LỰC HỌC PHANH CỦA ÔTÔ
Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe hiện nay thường sử dụng nguyên lý điều
chỉnh áp suất trong dẫn động phanh theo gia tốc chậm dần của bánh xe có bố trí
cảm biến vận tốc góc.
Bảng 5.2. Kết quả thí nghiệm ơtơ du lịch có hệ thống chống hãm cứng bánh xe