Tính toán kiểm tra hệ thống phanh khi xe chờ quá tải đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ i
Tóm tắt .............................................................................................................................. ii
Mục lục ............................................................................................................................. iii
Danh mục các hình............................................................................................................ vi
Danh mục các bảng ........................................................................................................... vii
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .......................................................................... 1
1.1. MỞ ĐẦU VÀ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ ......................................................................... 1
1.1.1. Mở đầu ................................................................................................................ 1
1.1.2. Giới hạn vấn đề................................................................................................... 2
1.2. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE .......................................................................... 2
Chƣơng 2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH .................................................. 6
2.1. CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH HYUNDAI HD78 ............................................... 6
2.1.1. Cơ cấu phanh ...................................................................................................... 7
2.1.1.1. Cơ cấu phanh trƣớc ..................................................................................... 7
2.1.1.2. Cơ cấu phanh sau ........................................................................................ 9
2.1.2. Xy lanh chính ..................................................................................................... 10
2.1.3. Bộ phận trợ lực chân không ............................................................................... 11
2.1.3.1. Bơm chân không ......................................................................................... 12
2.1.3.2. Van một chiều ............................................................................................. 13
2.1.3.3. Lọc khí ........................................................................................................ 13
2.1.3.4. Trợ lực phanh .............................................................................................. 14
2.2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH ................................................................. 16
Chƣơng 3. TÍNH TỐN MƠMEN PHANH CẦN THIẾT SINH RA Ở CƠ CẤU
PHANH TRONG HAI TRƢỜNG HỢP: ĐÖNG TẢI VÀ QUÁ TẢI ........................ 18
iii


3.1. XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH CẦN THIẾT TẠI CÁC CƠ CẤU PHANH ........... 18
3.2. TÍNH TỐN MƠMEN PHANH CẦN THIẾT TẠI CÁC CƠ CẤU PHANH KHI

XE CHỞ ĐÚNG TẢI........................................................................................................ 19
3.3. TÍNH TỐN MƠMEN PHANH CẦN THIẾT TẠI CÁC CƠ CẤU PHANH KHI
XE CHỞ Q TẢI .......................................................................................................... 20
Chƣơng 4. TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH PHANH Ở
HAI TRƢỜNG HỢP: ĐƯNG TẢI VÀ Q TẢI ...................................................... 22
4.1. TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH PHANH Ở TRƢỜNG
HỢP XE CHỞ ĐÚNG TẢI............................................................................................... 22
4.1.1. Gia tốc chậm dần khi phanh ............................................................................... 22
4.1.2. Thời gian phanh .................................................................................................. 24
4.1.3. Quãng đƣờng phanh ........................................................................................... 25
4.1.4. Lực phanh và lực phanh riêng ............................................................................ 27
4.2. TÍNH TỐN CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ Q TRÌNH PHANH Ở TRƢỜNG
HỢP XE CHỞ QUÁ TẢI ................................................................................................. 28
4.2.1. Gia tốc chậm dần khi phanh ............................................................................... 29
4.2.2. Thời gian phanh .................................................................................................. 30
4.2.3. Quãng đƣờng phanh ........................................................................................... 31
4.2.4. Lực phanh và lực phanh riêng ............................................................................ 31
Chƣơng 5. TÍNH TỐN CƠ CẤU PHANH KHI XE CHỞ Q TẢI ..................... 33
5.1. TÍNH TỐN CƠ CẤU PHANH ĐĨA Ở CẦU TRƢỚC ........................................... 33
5.1.1. Tổng qt ............................................................................................................ 33
5.1.2. Tính tốn cơ cấu phanh cầu trƣớc khi xe chở đúng tải ...................................... 34
5.1.3. Tính tốn cơ cấu phanh cầu trƣớc khi xe chở quá tải ......................................... 35
5.1.4. Kết luận............................................................................................................... 35
5.2. TÍNH TỐN CƠ CẤU PHANH GUỐC Ở CẦU SAU ............................................ 35
5.2.1. Quy luật phân bố áp suất trên má phanh ............................................................ 35
5.2.2. Tổng quan về các lực tác dụng lên má phanh và guốc phanh ............................ 39
iv


5.2.3. Tính tốn cơ cấu phanh guốc .............................................................................. 40

5.2.3.1. Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng vng góc lên
má phanh ........................................................................................................................... 40
5.2.3.1.1. Trƣờng hợp áp suất phân bố đều trên má phanh q = q1 = const .......... 40
5.2.3.1.2. Trƣờng hợp áp suất phân bố trên má phanh theo quy luật
q = qmaxsinβ ....................................................................................................................... 45
5.2.3.2. Tính tốn lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh F1 và F2 .......................... 48
Chƣơng 6. TÍNH TỐN DẪN ĐỘNG PHANH........................................................... 53
6.1. SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG PHANH TRỢ LỰC CHÂN KHƠNG .................................... 53
6.2. TÍNH TỐN ÁP SUẤT DẦU TRONG XY LANH BÁNH XE VÀ XY LANH
CHÍNH .............................................................................................................................. 54
6.2.1. Tính tốn áp suất dầu trong xy lanh bánh xe ...................................................... 54
6.2.2. Tính tốn áp suất dầu trong xy lanh chính ......................................................... 55
6.3. TÍNH TỐN ÁP SUẤT TUYỆT ĐỐI TRONG BUỒNG A CỦA TRỢ LỰC
PHANH ............................................................................................................................. 55
Chƣơng 7. ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ KHI PHANH ......................................................... 58
7.1. ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ KHI PHANH NẾU CÁC BÁNH XE BỊ HÃM CỨNG ....... 58
7.1.1. Các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng khi phanh .................................................. 60
7.1.2. Các bánh xe cầu trƣớc bị hãm cứng khi phanh .................................................. 61
7.2. ỔN ĐỊNH CỦA Ô TÔ KHI PHANH NẾU LỰC PHANH PHÂN BỐ KHÔNG
ĐỒNG ĐỀU ...................................................................................................................... 63
Chƣơng 8. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................... 68
8.1. KẾT LUẬN ................................................................................................................ 68
8.2. ĐỀ NGHỊ ................................................................................................................... 68
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................... 70

v


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang

Hình 1.1. Kích thƣớc tổng thể xe Hyundai HD78 ............................................................ 5
Hình 2.1. Các bộ phận chính hệ thống phanh trên xe Hyundai HD78 ............................. 6
Hình 2.2. Cấu tạo cơ cấu phanh trƣớc .............................................................................. 7
Hình 2.3. Cấu tạo cơ cấu phanh sau.................................................................................. 9
Hình 2.4. Xy lanh chính .................................................................................................... 10
Hình 2.5. Cấu tạo bơm chân khơng .................................................................................. 12
Hình 2.6. Van một chiều ................................................................................................... 13
Hình 2.7. Trợ lực phanh hai buồng ................................................................................... 14
Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống phanh ....................................................................................... 16
Hình 4.1. Đồ thị biểu thị ảnh hƣởng của phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe ...... 29
Hình 5.1. Lực tác dụng lên đĩa phanh ............................................................................... 33
Hình 5.2. Sơ đồ dịch chuyển má phanh trong trống phanh .............................................. 36
Hình 5.3. Các lực tác dụng lên má phanh và guốc phanh................................................. 39
Hình 5.4. Sơ đồ tính tốn cơ cấu phanh ............................................................................ 40
Hình 5.5. Sơ đồ xác định góc δ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh trƣờng hợp
q = q1 = const.................................................................................................................... 42
Hình 5.6. Hoạ đồ tính tốn các lực tác dụng lên guốc phanh ........................................... 51
Hình 6.1. Sơ đồ dẫn động phanh trợ lực chân không ....................................................... 53
Hình 7.1. Nguyên nhân xuất hiện phản lực ngang ở các bánh xe khi phanh.................... 58
Hình 7.2. Vịng trịn giới hạn bám của bánh xe khi phanh ............................................... 59
Hình 7.3. Các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng .................................................................. 61
Hình 7.4. Các bánh xe ở cầu trƣớc bị hãm cứng............................................................... 62
Hình 7.5. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà có hiện tƣợng quay xe do lực
phanh phân bố không đều ................................................................................................. 65

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của xe Hyundai HD78 ........................................................ 3
Bảng 4.1. Hệ số bám của một số loại đƣờng .................................................................... 23
Bảng 4.2. Gia tốc chậm dần khi hệ số bám thay đổi trƣờng hợp xe chở đúng tải ............ 24
Bảng 4.3. Thời gian phanh nhỏ nhất ứng với mỗi vận tốc khi bắt đầu phanh khác nhau
trong trƣờng hợp xe chở đúng tải...................................................................................... 25
Bảng 4.4. Quãng đƣờng phanh nhỏ nhất ứng với mỗi vận tốc khi bắt đầu phanh khác
nhau trong trƣờng hợp xe chở đúng tải ............................................................................. 26
Bảng 4.5. Gia tốc chậm dần khi hệ số bám thay đổi trƣờng hợp xe chở quá tải .............. 30
Bảng 4.6. Thời gian phanh nhỏ nhất ứng với mỗi vận tốc khi bắt đầu phanh khác nhau
trong trƣờng hợp xe chở quá tải ........................................................................................ 30
Bảng 4.7. Quãng đƣờng phanh nhỏ nhất ứng với mỗi vận tốc khi bắt đầu phanh khác
nhau trong trƣờng hợp xe chở quá tải ............................................................................... 31

vii


Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. MỞ ĐẦU VÀ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ
1.1.1. Mở đầu
Trong thời buổi hiện đại, các nƣớc trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng
đang chạy đua phát triển kinh tế. Cơng nghiệp là một trong những nhân tố quan trọng
đƣợc hầu hết các quốc gia xem là trọng điểm để phát triển và ngành công nghiệp ô tô
cũng không ngoại lệ.
Ở Việt Nam, ngành công nghiệp ô tô hiện nay rất phát triển và đạt đƣợc nhiều
những thành tựu lớn, tiêu biểu là sự ra đời của Công ty trách nhiệm hữu hạn sản xuất và
Kinh doanh VinFast, là một nhà sản xuất ô tô của Việt Nam thành lập năm 2017. Hiện
nay, thị trƣờng ô tô Việt Nam rất sôi động và giàu tiềm năng phát triển với sự tham gia
của nhiều cơng ty, tập đồn nhƣ Thaco Trƣờng Hải, Hyundai Thành Cơng,… là những
tập đồn trong nƣớc bên cạnh những tập đồn ơ tơ lớn và lâu đời trên thế giới nhƣ
Toyota, Mercedes-Benz, Ford,…

Ngành công nghiệp ô tô phát triển còn là động lực rất lớn thúc đẩy các ngành kinh
tế khác phát triển bởi vì ơ tơ là phƣơng tiện đƣợc sử dụng rất phổ biến trong chuyên chở
hành khách và vận chuyển hàng hố. Trong đó, việc vận chuyển hàng hoá hiện nay là rất
quan trọng do quy mô sản xuất của các doanh nghiệp ngày càng lớn, lƣợng nguyên liệu
cần thiết và thành phẩm sau sản xuất ngày càng nhiều, chính vì vậy nhu cầu vận chuyển
tăng lên rất nhanh làm tăng lƣợng sử dụng của ô tơ tải.
Cũng chính vì nhu cầu vận tải tăng cao, nên một số tài xế, doanh nghiệp vận tải đã
cố ý chở quá tải trọng cho phép của xe với mục đích chính là nâng cao lợi nhuận dẫu biết
rằng điều này là vi phạm pháp luật và dễ gây ra những tai nạn giao thông đáng tiếc. Hầu
hết những tai nạn giao thông do hƣ hỏng, trục trặc kỹ thuật phần lớn là do hệ thống
phanh. Có thể nói hệ thống phanh là hệ thống quan trọng nhất trong việc đảm bảo an tồn
khi tham gia giao thơng. Khi chở quá tải, có thể hệ thống phanh của xe sẽ khơng cịn đủ
an tồn nữa, gây nguy hiểm cho cả bản thân ngƣời lái và những ngƣời tham gia giao
thơng gần đó.
1


Chính vì những lý do trên, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “ Tính tốn
kiểm tra hệ thống phanh khi xe chở quá tải ”.
1.1.2. Giới hạn vấn đề
Trong đồ án này, chúng em sẽ tính tốn, kiểm tra hệ thống phanh sử dụng trên xe
Hyundai HD78 qua các phần nhƣ sau:
-

Tính tốn mơmen phanh cần thiết phải sinh ra ở các cơ cấu phanh khi chở đúng tải
và khi q tải.

-

Tính tốn các chỉ tiêu đánh giá quá trình phanh khi chở đúng tải và khi q tải.

-

Tính tốn cơ cấu phanh khi chở q tải.

-

Tính tốn dẫn động phanh.

-

Phân tích tính ổn định của ơ tơ khi phanh.

1.2. THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE
Hyundai HD78 là dòng xe tải đƣợc nhập khẩu trực tiếp từ Hyundai Hàn Quốc. Với
công nghệ tiên tiến, Hyundai Hàn Quốc đã tạo ra sản phẩm HD78 với thiết kế hiện đại,
khả năng vận hành ƣu việt và sự bền bỉ theo thời gian.
Hyundai HD78 sử dụng động cơ D4DD là động cơ Diesel 4 kỳ, 4 xy lanh thẳng
hàng, làm mát bằng dung dịch và phun nhiên liệu trực tiếp.
Về truyền động, xe sử dụng ly hợp 1 đĩa điều khiển bằng thuỷ lực, kết hợp với hộp
số 5 cấp (5 số tiến, 1 số lùi).
Hệ thống lái, xe sử dụng cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn.
Hệ thống phanh:
-

Phanh chính: dẫn động thuỷ lực 2 dịng, có trợ lực chân không, phanh đĩa ở cầu
trƣớc và phanh guốc ở cầu sau.

-

Phanh tay: dẫn động cơ khí, tác dụng lên trục thứ cấp hộp số.
Hệ thống treo, Hyundai HD78 có hệ thống treo cầu trƣớc và cầu sau đều là hệ

thống treo phụ thuộc, sử dụng nhíp bán elip, giảm chấn thuỷ lực tác dụng 2 chiều.
2


Bảng 1.1. Thơng số kỹ thuật của xe Hyundai HD78.
KÍCH THƢỚC (mm)
Tổng thể (D x R x C)

Overall dimension

5275 x 2030 x 2355

Thùng xe (D x R x C)

Cargo dimension

3410 x 1920 x 380

Chiều dài cơ sở

Wheelbase

2780

Vệt bánh xe trƣớc/sau

Front/rear tread

1665/1495

Khoảng sáng gầm xe

Ground clearance

235

Bán kính quay vịng nhỏ nhất

Minimum turning radius

5.2 m

KHỐI LƢỢNG (kg)
Khơng tải

Empty vehicle weight

3005

Tải trọng

Load weight

4500

Tồn bộ

Gross weight

7800

Số chỗ ngồi

Number of seats

3

ĐỘNG CƠ
Diesel 4 kỳ, 4 xy lanh,

Loại

Type

Tiêu chuẩn khí thải

Emission standard

Euro 3

Dung tích xy lanh (cm3)

Displacement

3907

Bore x Stroke

104 x 115

Tỷ số nén

Compression ratio

17.5 : 1

Công suất cực đại (kW/rpm)

Max. Power

103/2800

Đƣờng kính x hành trình
piston (mm)

Momen xoắn cực đại (Nm/rpm) Max. Torque

làm mát bằng dung dịch

372/1600

TRUYỀN ĐỘNG
1 đĩa ma sát, điều khiển

Ly hợp

Clutch

Hộp số

Transmission

Số sàn, 5 cấp số

Tỷ số truyền tay số 1

1st gear ratio

5.380

thuỷ lực

3


Tỷ số truyền tay số 2

2nd gear ratio

3.208

Tỷ số truyền tay số 3

3rd gear ratio

1.700

Tỷ số truyền tay số 4

4th gear ratio

1.000

Tỷ số truyền tay số 5

5th gear ratio

0.722

Tỷ số truyền số lùi

Reverse gear ratio

5.380

HỆ THỐNG LÁI
Kiểu bi tuần hồn

Loại

Type

Góc quay vịng trong/ngồi

Inner/outer turning angle 44o/34o
HỆ THỐNG TREO

Loại

Type

Giảm chấn

Shock absorber

Phụ thuộc, nhíp bán elip
Thuỷ lực, tác dụng 2
chiều

HỆ THỐNG PHANH
Phanh chính

Service brake

Thuỷ lực 2 dịng, trợ
lực chân khơng
Dẫn động cơ khí, tác

Phanh tay/phanh đỗ xe

Parking brake

dụng lên trục thứ cấp
hộp số

Áp suất dầu trong hệ thống

Oil pressure in brake

phanh

system

10 MN/m2

LỐP VÀ MÂM XE
Bánh đơn ở cầu trƣớc,

Loại

Type

Lốp

Tire

7.50R 16 12PR

Mâm

Wheel

6.00GS 16 SDC-127

bánh đôi ở cầu sau

4

 Sơ đồ kích thƣớc tổng thể Hyundai HD78

Hình 1.1. Kích thƣớc tổng thể xe Hyundai HD78.

5


Chƣơng 2: SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH
2.1. CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH HYUNDAI HD78
Hệ thống phanh trên xe Hyundai HD78 gồm:
-

Hệ thống phanh chính (phanh chân): dẫn động thuỷ lực 2 dịng, trợ lực chân
khơng, phanh đĩa ở cầu trƣớc và phanh guốc ở cầu sau.

-

Hệ thống phanh đỗ xe (phanh tay): dẫn động cơ khí, tác dụng vào trục thứ cấp của
hộp số.

-

Ngồi ra cịn có hệ thống phanh khí xả.

Hình 2.1. Các bộ phận chính hệ thống phanh trên xe Hyundai HD78.
1. Bình chân khơng.
2. Ống chân khơng.
3. Trợ lực phanh.

4. Xy lanh chính.
5. Bình chứa dầu.

6


2.1.1. Cơ cấu phanh
2.1.1.1. Cơ cấu phanh trước
Cơ cấu phanh trƣớc là phanh đĩa, 1 xy lanh ép.

Hình 2.2. Cấu tạo cơ cấu phanh trƣớc.
 Thơng số kỹ thuật
Đƣờng kính ngồi đĩa phanh : 304 mm
Đƣờng kính trong đĩa phanh : 164 mm
7


Bề rộng má phanh: 104 mm
Bề dày má phanh: 12.5 mm
Đƣờng kính xy lanh bánh xe : 76 mm
 Đặc điểm
 Ưu điểm
-

Toả nhiệt tốt: do phần lớn đĩa phanh đƣợc tiếp xúc khơng khí nên nhiệt sinh ra
do q trình phanh dễ dàng toả vào khơng khí.

-

Cấu tạo đơn giản: phanh đĩa có cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế

má phanh dễ dàng.

-

Thoát nƣớc tốt: lực ly tâm sẽ loại bỏ dễ dàng nƣớc bám vào đĩa phanh trong
thời gian ngắn.

-

Không cần điều chỉnh phanh: khe hở phanh đƣợc điều chỉnh tự động bằng các
phốt cao su.

-

Thời gian tác dụng phanh nhanh: phanh đĩa có khả năng làm việc với khe hở
bé nên thời gian đáp ứng phanh nhanh chóng.
 Nhược điểm

-

Má phanh phải chịu ma sát và nhiệt độ lớn: do má phanh bị giới hạn về kích
thƣớc nên áp suất dầu cần lớn hơn để tạo lực phanh đủ lớn, vì vậy má phanh
phải chịu đƣợc ma sát và nhiệt độ cao hơn. Má phanh cũng có tiếng rít do sự
tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh.

-

Bề mặt ma sát khó giữ sạch: do đĩa phanh tiếp xúc trực tiếp với môi trƣờng
bên ngồi nên dễ dàng bị dính bụi bẩn, làm giảm hiệu quả ma sát giữa má
phanh và đĩa phanh.

-

Lực phanh nhỏ nên chỉ thích hợp với các xe tải trọng vừa và nhỏ.

8


2.1.1.2. Cơ cấu phanh sau
Cơ cấu phanh sau là phanh guốc.

Hình 2.3. Cấu tạo cơ cấu phanh sau.
 Thơng số kỹ thuật
Đƣờng kính xy lanh bánh xe : 28,57 mm
Đƣờng kính trong trống phanh : 320mm
Bề rộng má phanh : 85 mm
Bề dày má phanh : 10 mm
Góc ơm má phanh : 110˚
Góc đầu má phanh: 16˚
 Đặc điểm
 Ưu điểm
-

Chi phí lắp đặt, bảo trì, bảo dƣỡng, sữa chữa thấp hơn phanh đĩa.

-

Thiết kế kín nên thích hợp với nhiều điều kiện đƣờng khác nhau: hầu hết các
bộ phận của phanh guốc đều nằm trong trống phanh nên không tiếp xúc với
mơi trƣờng bên ngồi, ít bị bám bẩn hơn.

-

Có khả năng cƣờng hố để phù hợp với các loại xe tải trọng lớn.
9


 Nhược điểm
-

Hiệu quả phanh thấp hơn phanh đĩa.

-

Thoát nhiệt kém hơn: do thiết kế của phanh guốc là kín nên việc thoát nhiệt
kém hơn phanh đĩa.

-

Trọng lƣợng nặng.

-

Phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh: sự mòn của má phanh
làm tăng khe hở giữa má phanh và trống phanh, làm giảm độ cao tối thiểu của
chân phanh, làm tăng hành trình của piston trong xy lanh bánh xe, làm chậm
thời gian tác dụng của phanh.

2.1.2. Xy lanh chính

Hình 2.4. Xy lanh chính.
1. Piston số 1.
2. Piston số 2.
3. Cupben cao su.
4. Lò xo hồi vị.

10


 Cơng dụng
Xy lanh chính là bộ phận quan trọng không thể thiếu trong dẫn động phanh bằng
thuỷ lực. Khi đạp phanh, xy lanh chính biến đổi lực đạp thành áp suất dầu, truyền qua các
đƣờng ống đến từng cơ cấu phanh để điều khiển các cơ cấu phanh làm việc.
 Thơng số kỹ thuật
Đƣờng kính xy lanh chính : 31.75 mm, 30.15 mm
Hành trình piston : 31 mm
Hành trình piston 1 : 17 mm
Hành trình piston 2 : 14 mm
 Nguyên lý làm việc
Xy lanh chính loại song song sẽ cung cấp áp suất thuỷ lực độc lập cho hệ thống
phanh cầu trƣớc và cầu sau.
Nếu một trong hai hệ thống phanh cầu trƣớc hoặc cầu sau gặp sự cố, thì hệ thống
phanh cịn lại sẽ đảm bảo khả năng phanh cho xe nhƣng hiệu quả sẽ giảm đi so với điều
kiện bình thƣờng.
Khi ngƣời lái đạp bàn đạp phanh, piston số 1 sẽ dịch chuyển sang trái làm tăng áp
suất trong buồng 1, chính áp suất này sẽ đẩy piston số 2 dịch chuyển sang trái và cũng có
tác dụng làm tăng áp suất ở buồng 2. Kết quả là mỗi piston sẽ tạo ra áp suất thuỷ lực ở cả
hệ thống phanh cầu trƣớc và cầu sau.
2.1.3. Bộ phận trợ lực chân không
Trợ lực chân không hỗ trợ giúp ngƣời lái không cần sử dụng nhiều lực để đạp

phanh nhƣng hiệu quả phanh vẫn cao. Nếu hệ thống phanh có bộ phận trợ lực thì lực tác
dụng lên piston số 1 của xy lanh chính là lực đẩy ở đầu ra của bộ phận trợ lực. Lúc này
lực ngƣời lái tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ tác dụng lên cần điều khiển van của trợ lực
để kích hoạt bộ phận trợ lực hoạt động.

11


Bộ phận trợ lực chân không gồm các thành phần sau:
-

Bơm chân khơng.

-

Van một chiều.

-

Bình chứa chân khơng.

-

Lọc khí.

-

Trợ lực phanh.

2.1.3.1. Bơm chân khơng

Bơm chân khơng đƣợc lắp phía sau trục máy phát điện và đƣợc dẫn động bởi máy
phát điện.

Hình 2.5. Cấu tạo bơm chân khơng.
1. Thân bơm.

3. Cánh quạt.

2. Rotor.

4. Tấm chắn.

12


 Nguyên lý làm việc
Khi máy phát điện quay sẽ dẫn động rotor của bơm chân không quay. Dƣới tác
dụng của lực ly tâm và sự lệch tâm của rotor với thân bơm nên các cánh quạt sẽ vừa quay
bên trong thân bơm vừa di chuyển tịnh tiến trong rãnh của rotor. Khơng khí đƣợc hút qua
cửa vào từ bình chứa chân khơng và đƣợc thải ra ngồi bằng cửa ra trên thân bơm. Kết
quả là, áp suất chân không ln đƣợc giữ trong bình chứa chân khơng.
2.1.3.2. Van một chiều

Hình 2.6. Van một chiều.
Một van một chiều đƣợc lắp phía trƣớc cửa vào của bơm chân khơng. Van đƣợc
thiết kể chỉ cho khơng khí đi từ bình chân khơng thơng qua bơm chân khơng đi ra ngồi
chứ khơng thể đi ngƣợc lại đƣợc. Vì vậy nó đảm bảo đƣợc độ chân khơng lớn nhất sinh
ra trong bình chứa chân khơng.
2.1.3.3. Lọc khí
Lọc khí có tác dụng đảm bảo khơng khí đi vào hệ thống trợ lực là sạch sẽ, khơng

có bụi bẩn lẫn trong đó nhằm đảm bảo độ bền của hệ thống.
13


2.1.3.4. Trợ lực phanh
Trợ lực phanh đƣợc sử dụng trên xe Hyundai HD78 là loại trợ lực chân khơng hai
buồng.

Hình 2.7. Trợ lực phanh hai buồng.
1,2. Piston 1,2.

B. Cửa B.

3. Van khí.

A. Cửa A.

4. Buồng áp suất khơng đổi.

7. Van điều khiển.

5. Buồng áp suất thay đổi.

8. Van chân không.

6. Thân hãm van.

9. Cần điều khiển van.

14

 Nguyên lý hoạt động
 Khi không đạp phanh
Khi không đạp phanh, khơng có lực tác dụng lên cần điều khiển van. Vì vậy, van
khí và cần điều khiển van bị đẩy sang phải nhờ sức căng của lò xo hồi van khí và chúng
dừng lại khi van khí chạm vào tấm chặn van. Lúc này, do van khí đẩy van điều khiển
sang phải cửa thơng với khí quyển qua lọc khí vào trợ lực bị đóng.
Mặt khác, van chân không và van điều khiển không tiếp xúc với nhau nên cửa A
và cửa B thơng nhau. Vì vậy, chân khơng tác dụng lên tất cả các buồng, khơng có sự
chênh áp giữa các buồng với nhau.
 Khi đạp phanh
Khi đạp phanh, cần điều khiển van và van khí cùng bị đẩy sang trái. Vì vậy, van
điều khiển và van chân không tiếp xúc với nhau, bịt đƣờng thông giữa cửa A và cửa B.
Sau đó, cần đẩy tiếp tục đẩy van khí tách ra khỏi van điều khiển làm cho khơng
khí đi qua cửa B vào buồng áp suất thay đổi. Do đó, xuất hiện sự chênh áp giữa hai
buồng đẩy piston dịch chuyển sang trái. Diện tích tiếp xúc với áp suất của piston 1 và 2
nhân với sự chênh áp giữa hai buồng sẽ bằng với lực đầu ra của trợ lực.

15


2.2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG PHANH

Hình 2.8. Sơ đồ hệ thống phanh.
1. Bàn đạp phanh.

6. Ống dẫn dầu.

11. Trống phanh.

2. Trợ lực phanh.

7. Xy lanh bánh xe.

12. Đĩa phanh.

3. Xy lanh chính.

8. Guốc phanh.

13. Càng phanh.

4. Bình chứa dầu.

9. Bơm chân khơng.

5. Bình chân khơng.

10. Lị xo hồi vị.

16


 Nguyên lý hoạt động
Khi ngƣời lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh 1, thơng qua địn bẩy sẽ tác dụng
vào trợ lực phanh chân không 2 và nhờ sự hỗ trợ của trợ lực chân không 2 làm khuếch
đại lực đạp phanh, đẩy piston nằm trong xy lanh chính 3 do đó dầu bị ép trong xy lanh
chính 3 theo ống dẫn dầu đi đến các xy lanh bánh xe. Lực tác dụng lên piston trong các
xy lanh bánh xe thắng đƣợc lực lò xo để đẩy má phanh áp sát vào trống phanh ở phanh

guốc và đẩy má phanh áp sát vào đĩa phanh ở phanh đĩa để tiến hành quá trình phanh.
Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất dầu trong hệ thống giảm nhanh, nhờ sự biến dạng của
vịng đệm kín dầu của piston làm cho piston và má phanh rời khỏi đĩa phanh đối với
phanh đĩa cầu trƣớc và lò xo hồi vị 10 kéo hai guốc phanh trở về vị trí ban đầu đối với
phanh guốc ở cầu sau.

17


Chƣơng 3: TÍNH TỐN MƠMEN PHANH CẦN THIẾT SINH RA
Ở CƠ CẤU PHANH TRONG HAI TRƢỜNG HỢP: ĐÖNG TẢI
VÀ QUÁ TẢI
3.1. XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH CẦN THIẾT TẠI CÁC CƠ CẤU PHANH
Mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của ô tô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc
dừng ô tơ hồn tồn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép. Ngồi ra cịn phải
đảm bảo giữ ơ tô đứng ở độ dốc cực đại (mômen phanh sinh ra ở phanh tay).
Đối với ô tô lực phanh cực đại có thể tác dụng lên một bánh xe ở cầu trƣớc khi
phanh trên đƣờng bằng phẳng là:
Fp1 

G1t
m1p φ
2

(3.1)

Ở cầu sau là:
Fp2 

G 2t

m 2p φ
2

(3.2)

Trong đó:
-

G1t, G2t: Tải trọng tĩnh tác dụng lên các bánh xe cầu trƣớc và cầu sau.

-

m1p, m2p: Hệ số thay đổi tải trọng tƣơng ứng lên cầu trƣớc và sau khi phanh.

-

φ: Hệ số bám dọc giữa lốp và mặt đƣờng (φ = 0,7 - 0,8).
Ở ô tô, cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe (phanh chân). Do đó

mơmen phanh tính tốn cần sinh ra của mỗi cơ cấu phanh ở cầu trƣớc là:
Mp1 

G1t
m1p φ rb
2

(3.3)

Ở cầu sau (ô tô hai cầu) là:
Mp2 

G 2t
m 2p φ rb
2

(3.4)

Trong đó:
-

rb: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
18


Đứng về kết cấu của cơ cấu phanh guốc mà xét thì mơmen phanh Mp1 và Mp2
phải bằng:
Mp1 = M’p1 + M’’p1

(3.5)

Mp2 = M’p2 + M’’p2

(3.6)

Trong đó:
-

M’p1, M’’p1 : Mơmen sinh ra ở má phanh trƣớc và má phanh sau của mỗi cơ cấu
phanh ở cầu trƣớc.

-

M’p2 , M’’p2 : Mômen sinh ra ở má phanh trƣớc và má phanh sau của mỗi cơ cấu
phanh ở cầu sau.

3.2. TÍNH TỐN MÔMEN PHANH CẦN THIẾT TẠI CÁC CƠ CẤU PHANH
KHI XE CHỞ ĐƯNG TẢI
Trọng lƣợng tồn bộ xe khi chở đúng tải: Gđ = 78000 (N)
Theo lý thuyết ô tô, đối với xe tải, thông thƣờng: Z2 = (0,7 – 0,75)G
Trọng lƣợng tác dụng lên các bánh xe cầu sau:
G2tđ = Z2đ = 0,737Gđ = 0,737.78000 = 57486 (N)
Trọng lƣợng tác dụng lên các bánh xe cầu trƣớc:
G1tđ = Z1đ = Gđ – G2tđ = 78000 – 57486 = 20514 (N)
Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
rb = λro = λ(B +

d
).25,4
2

Trong đó:
-

ro: Bán kính thiết kế của bánh xe.

-

λ: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.
λ = (0,93-0,935) lốp áp suất thấp, λ = (0,945-0,95) lốp áp suất cao

-

B: Bề rộng của lốp (inch).

-

d: Đƣờng kính của vành bánh xe (inch).
19


Theo thông số áp suất lốp của xe, chọn λ = 0,95.
rb = 0,95.(7,5 +

16
).25,4 = 374 (mm)
2

Theo thiết kế ơ tơ khi tính tốn có thể chọn φ = 0,7 ÷ 0,8.
Chọn φ = 0,76.
Theo thiết kế ơ tơ, chọn hệ số thay đổi tải trọng tƣơng ứng lên cầu trƣớc và sau khi
phanh: m1p = 1,1 ; m2p = 0,9.
Mơmen phanh tính tốn cần sinh ra của mỗi cơ cấu phanh ở cầu trƣớc:
Mp1đ 

G 1tđ
20514
m1p φ rb 
.1,1.0,76.0,374 = 3207 (Nm)
2
2

Mơmen phanh tính tốn cần sinh ra của mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau:
Mp2đ 

G 2tđ
57486
m 2p φ rb 
.0,9.0,76.0,374 = 7352,9 (Nm)
2
2

3.3. TÍNH TỐN MƠMEN PHANH CẦN THIẾT TẠI CÁC CƠ CẤU PHANH
KHI XE CHỞ QUÁ TẢI
Xét trƣờng hợp xe chở quá tải 80%:
Trọng lƣợng khi xe chở quá tải 80%: 45000.0,8 = 36000 (N)
Trọng lƣợng toàn bộ xe khi chở quá tải 80%:
Gq = 78000 + 36000 = 114000 (N)
Khi xe chở quá tải 80%, do thùng hàng nằm ở phía sau nên phân bố tải trọng
lên cầu sau khơng cịn 0,737Gqt nữa. Lúc này tải trọng phân bố lên cầu sau tăng lên
nhiều hơn so với tải trọng tăng lên ở cầu trƣớc, nên lúc này G 2q ≈ 0,78Gq.
Trọng lƣợng tác dụng lên các bánh xe cầu sau:
G2tq = Z2q = 0,78Gq = 0,78.114000 = 88920 (N)
Trọng lƣợng tác dụng lên các bánh xe cầu trƣớc:
G1tq = Z1q = Gq – G2tq = 114000 - 88920 = 25080 (N)
20