Thiet ke cai tien he thong phanh tren xe zil 130 hk3le2xi7g 20130113050218 4

Ket-noi.com kho ti liu min phớ

Lời nói đầu
Trong công cuộc xây dựng cơ sơ vật chất cho chủ
nghĩa xà hội của đất nớc ta, chúng ta đang tiến hành
công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá. Trong các
ngành nghề, thì phơng tiện vận tải ôtô hiện nay là một
khâu quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, với khả
năng chuyên chở đa dạng các loại hàng hoá và phạm vi
hoạt động đợc trên mọi địa hình khác nhau.
Để đảm bảo đợc các yêu cầu an toàn trong chuyển
động trên các địa hình phức tạp và vận dụng tối đa
khả năng vận chuyển của ôtô. Thì các hệ thống trên ôtô
nh hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống truyền lực,
ngày càng phải đợc nâng cao chất lợng và độ tin cậy để
đáp ứng đợc các yêu cầu đặt ra.
Trong tất cả các hệ thống, thì hệ thống phanh giữ
vai trò quan trọng, nó quyết định đến khả năng bảo
đảm an toàn cho ôtô, nâng cao đợc tốc độ trung bình
của xe khi chuyển động, cũng nh năng suất vận chuyển
và giảm đợc giá thành vận chuyển.
Với những yêu cầu đòi hỏi đó, em đợc giao đề tài:
thiết kế cải tiến hệ thống phanh trên xe ZIL 130 . Đối
với xe ZIL130 lµ xe cã hƯ thèng phanh khÝ nÐn đẫn
động một dòng . Với đặc điểm nh vậy cho nên trong
thực tế sử dụng thì hệ thống phanh của xe ZIL 130 độ
an toàn không cao. Bởi vì do đẫn động một dòng cho
nên nếu các đờng ống dẫn khí nén bị dò rỉ, bục màng
bầu phanh, các đầu mối bị hở thì hiệu quả của cả hệ
thống phanh sẽ kém đi rất nhiều. Hơn nữa do sự phân

1


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

bố lực phanh không đều cho cả cầu trớc và cầu sau cho
nên bánh xe sinh ra trợt lết trên đờng dẫn đến hiện tợng
lốp mòn không đều và tăng lợng tiêu hao nhiên liệu, giảm
tính kinh tế của xe.
Để khắc phục các nhợc điểm cơ bản của hệ thống
phanh xe ZIL 130, em đi vào hớng thiết kế cải tiến hệ
thống phanh dẫn động khi nén một dòng thành dẫn
động khí nén hai dòng làm việc độc lập, đợc bảo vệ
bằng van bảo vệ đôi. Dòng I dẫn động cho cơ cấu
phanh cầu trớc, dòng II dẫn động cho cơ cấu phanh cầu
sau.
Đồng thời để đảm bảo phân bố lực phanh hợp lý
cho các cầu xe, nâng cao kinh tế cho xe. Em sẽ bố trí bộ
điều hoà lực phanh cho cầu sau. Với hớng cải tiến này sẽ
tăng hiệu quả phanh, bảo đảm tính an toàn cho xe cao
hơn và tăng đợc năng suất vận chuyển.
Trong quá trình thực hiện đồ án bằng sự cố gắng
của bản thân tìm hiểu và vận dụng các kiến thức đÃ
học, tìm hiểu thực tế. Rất mong đợc sự giúp đỡ, chỉ bảo
của các thầy trong bộ môn ôtô, đặc biệt là thầy Phạm
Hữu Nam để đồ án của em đợc hoàn thành đúng kế
hoạch.
Em xin chân thành cảm ơn !

2

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

3


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

Chơng i
tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe
ZIL130
I.Các thông số kỹ thuật cơ bản xe ZIL130

1

Trọng lợng bản thân G0 =
42183 N
Phân bố tải trọng khi không tải
G1 = 20797 N, G2 = 21386 N

2

Trọng lợng toàn bộ xe khi đầy
tải:

3

G = 93440 N

Phân bố tải trọng khi đầy tải
Cầu trớc: 25260 N
Cầu sau : 68179 N

4

kÝch thíc lèp 9.00 - 20

5

®êng kÝnh trong của tang
trống: 420 mm

6

Khoảng cách từ tâm bánh xe
đến tâm cam đẩy má phanh :
160 mm

7

Khoảng cách từ tâm bánh xe
đến điểm tựa chốt quay :
165 mm

8

9

Góc ôm tấm ma s¸t 0

-

B¸nh xe tríc : 120o

-

B¸nh xe sau : 126o
Gãc bè trÝ tÊm ma s¸t: Tríc 30o
Sau 35o

10

ChiỊu réng tÊm ma s¸t : Tríc 70
4


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

mm vµ sau 100 mm
11

ChiỊu rộng cam mở các má
phanh 36.5 mm và 40.7 mm

12

Số lợng bình chứa khí : 02

13

Dung tích 1 bình chứa khí :
35 lít

14

Chiều dài cơ sở xe : L= 3800
mm

15

Chiều cao trọng tâm xe khi
đầy tải :

16

hg = 1340 mm

Công suÊt
Ne max = 150 m· lùc / 3200
(v/p)

17

¸p suÊt lèp khi đầy tải: 35
N/cm2

18

QuÃng đờng phanh(m)/ tốc độ
bắt đầu phanh (Km/h) =

27(m)/50(Km/h)

19

Khoảng sáng gầm xe : hs =
270 mm

20

Vận tốc lín nhÊt 90 Km/h

21

kÝch thíc xe Dµi x Réng X cao
(mm) = 6675 x 2500 x 2100

22

KÝch thíc thïng xe Dµi x Réng X
cao (mm) = 3752 x 2325 x 575

23

Năng suất máy nén khí 222 (l/ph)

2

áp suất van điều hoµ 0,65-

4

0,75 (MN/m2)

5


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

2

áp suất van an toàn 0,9-0,95

5

(MN/m2)

2

Hành trình tự do bàn đạp

6

phanh 10-15 (mm)

2

Đờng kính làm việc màng cao

7

su trớc:129, sau: 148 (mm)

II.Xác định toạ độ trọng tâm xe ZIL130 ở chế
toàn tải
Toạ độ trọng tâm xe xác định theo công
thức :

a = 2773 mm
b = L – a = 3800 – 2773 = 1027 mm
hg = 1340 mm
III.Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu
phanh
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các
bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra ở
mỗi cơ cấu phanh cầu trớc là:
Theo công thức (1-1) HDTKHTP.

Trong đó:
G : Trọng lợng ô tô khi đầy tải G=93440 N
L : Chiều dài cơ sở cđa « t« L= 3800 mm
Jmax : Gia tèc chËm dần cực đại của ô tô khi
phanh Jmax = 6 m/s2
6


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

g : Gia tèc träng trêng g = 9.81 m/s2
 : hƯ sè b¸m cđa bánh xe = 0.6
rbx : bán kính lăn của bánh xe rbx =r. =1/2.D.

: hệ số biến dạng của lốp = 0.93

hg : toạ độ trọng tâm cña xe hg = 1340 mm
a = 2773 mm
b = 1027 mm
Vậy ta có mômen phanh của :
1. Đối với cầu trớc:

2. Đối với cầu sau:

IV. Tính toán cơ cấu phanh:
1. Xác định góc và bán kính của lực tổng
hợp tác dụng lên mômen phanh
a.Xác định góc :
Theo công thức (2-1) HDTKHTP ô tô

cầu trớc: 1 : Góc tính từ tâm guốc phanh tới
chỗ tán tấm ma sát
1 = 30o
0 : Góc ôm tấm ma sát.
0 = 120o

7


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

2 = 0+1 = 150o

CÇu sau:

0 = 126o
1 = 35o
2 = 161o

b.Xác định bán kính
Theo công thức (2-2) HDTKHTP ta có:

Trong đó : rt : Bán kính tang trống rt = 210
mm
Cầu trớc:

Cầu sau :

2. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc
phanh bằng phơng pháp hoạ đồ

8


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

o 2'

p1'

o 1'

x 1'

p2'

n1'

r 2'

x 2'

n2'

r 1'
p1'

u1'
r 1'

u1'

u2'
p2'

u2'

y 1'

y 2'

r 2'

ho ạ đồ l ực pha nh t r ư ớ c

Hình 1
Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác
dụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mômen
phanh sinh ra ë gc phanh tríc (Mp1’ ,Mp1”) vµ gc phanh
sau (Mp2 ,Mp2) bằng mômen phanh tính toán mỗi cơ cấu
phanh đặt ở bánh xe.

9


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

o 1''

o 2''

p2''
p1''

x 2''

x 1''
r 2''

n1''
r 1''

p1''

n2''

u1''
r 1''

u1''

p2''

u2''
u2''
y 1''

r 2''

y 2''

ho ạ đồ l ực pha nh sa u

Hình 2
Khi đà chọn các thông số kết cấu 1, 2, 0 , rt ta đÃ
tính đợc góc và bán kính nghĩa là ta đà xác định đợc hớng và điểm đặt lực N (hớng vào tâm). Lực R là lực
đẩy tổng hợp của N và T lực R tạo với lực N một góc
Theo công thức (2-3) HDTKHTP ta tính đợc góc


: hệ số mát giữa tấm ma sát với tang trống  =
0,3 ta chän cïng chØ sè  cho c¶ má trớc và má sau
của cơ cấu phanh.
=0,3 = tg = 16,7o
Bán kính r0 đợc xác định theo c«ng thøc (2-5)

HDTKHTP

10


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Víi cÇu tríc:

Víi cÇu sau:
Nh vậy : Mômen sinh ra ở cơ cấu phanh của 1
bánh xe , theo công thức (2-4)

Ta xác định các lực : U, R , P bằng hoạ đồ lực.
Do cơ cấu sử dụng cam ép (phanh khí) thì lực P 1
và P2 tác dụng lên hai guốc phanh sẽ khác nhau . ở trờng
hợp này khi cam quay 2 guốc phanh sẽ dịch chuyển nh
nhau, do áp suát tác dụng lên 2 má phanh bằng nhau R 1 =
R2, R1, R2 đợc xác định theo công thức (2-7) HDTKHTP:
Phanh trớc:

Tỷ lệ
Đo trên hoạ đồ ta có :

Phanh sau:

11


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

tỷ xích
Đo trên hoạ đồ ta có:

3.Hiện tợng tự xiết
Hiện tợng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào
trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động
lực P của dẫn động lên guốc phanh.
Hiện tợng tự xiết xảy ra khi

Nên = 0,3 <1,007
từ kết quả trên ta thấy cơ cấu phanh không xảy ra hiện
tợng tự xiết.
4.Kiểm tra kích thớc má phanh
Để đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh,
tỷ số trọng lợng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ
của các má phanh và chế độ làm việc của phanh.
a.Công ma sát riêng L
Xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ năng lợng
của ôtô chạy với vận tốc khi bắt đầu phanh.
Theo c«ng thøc (2- 39) HDTKHTP ta cã:

12


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

Trong đó :
G: trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải G =93440
(N)

Vo: vận tốc của ôtô lúc bắt đầu phanh, lấy V o=50
Km/h =13,88 m/s
g : gia tèc träng trêng g =9,81 (m/s2)
F: diện tích toàn bộ các má phanh ở các cơ cấu
phanh

Trong đó:
m: số lợng các má phanh m =8
oi: góc «m cđa m¸ phanh thø i, tÝnh theo radian:
01= 02 = 03 = 04 =0’ =
05 = 06 = 07 = 08 =0” =
Rt: b¸n kÝnh trèng phanh 210 (mm)
bi : chiỊu réng m¸ phanh thø i
b1 = b2 = b3 = b4 = 70 (mm)
b5 = b6 = b7 = b8 = 140 (mm)
F = 4.70.2,09.210 + 4.2,19.210.140 =
3068.10-4 (m2)
L

=

Nên công trợt L thoả mÃn điều kiện cho phép
5.Kiểm tra áp suất lên bề mặt ma sát
13


Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Theo c«ng thøc (2- 42) HDTKHTP ta cã

a.víi phanh tríc
M’p1 = Mp2’ =

b. víi phanh sau

do đó áp suất trên bề mặt ma sát đều thoả mÃn
yêu cầu
6. Đánh giá thời gian làm việc của má phanh
Thời gian làm việc của má phanh đợc đánh giá
bằng tỷ số

M: trọng lợng ôtô 93440 N
F: diện tích bề mặt ma sát của tất cả các cơ cấu
phanh F = 0,3068 m2
Thay sè ta cã P = 3.105 (N/cm2) [P] nên má phanh làm
việc tốt trong thời gian dài
7.Tính nhiệt phát ra trong quá trình phanh
Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển
thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra môi
trờng không khí. Phơng trình cân băng năng lợng là:

14


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

G: khối lợng của ôtô khi đầy tải 9525 (kG)
G: gia tốc trọng trờng 9,81 (m/s2)
V1,V2: tốc độ đầu và cuối khi phanh V 1= 30 (km/h) =
8,33 (m/s), V2=0

mt: khối lợng các trống phanh và các chi tiết bị nung
nóng 70 (kG)
c: nhiệt dung của chi tiết bị nung nóng, đối với thép
và gang
c =50( kGm/kG độ)
to : sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trờng
không khí
Ft: diện tích làm mát cđa trèng phanh
t: thêi gian phanh
kt : hƯ sè trun nhiệt giữa trống phanh và không khí
Trong công thức trên số hạng thứ nhất là phần năng lợng
làm nung nóng trèng phanh ( mt, c, to ). Sè h¹ng thø hai là
phần năng lợng chuyển ra ngoài không khí. Khi phanh ở
thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua, do đó ta
xác định đợc sự tăng nhiệt ®é cđa trèng phanh nh sau:
Theo c«ng thøc (2-44) HDTKHTP :

VËy to = 9,62o  [ t ] =15o tho¶ mÃn điều kiện cho
phép, đảm bảo chế độ nhiệt của cơ cấu phanh.
V.Tính bền guốc phanh:
Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng guốc phanh trớc của cơ cấu phanh sau chịu lực lớn nhất vì vậy ta tiÕn
15


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

hành tính toán bền cho guốc phanh trớc của cơ cấu phanh
sau.
1.tìm tọa độ trọng tâm của mặt cắt ngang guốc
phanh.

a: Kích thớc từ trục X-X đến trọng tâm G:
YC1=

(1)

Trong đó:
Y2: kích thớc chế tạo guốc phanh, trên hình 3 ta có:
a=100 mm.
b=10 mm.
c=22 mm.
R1x=R1=195 mm.
d=60 mm.
Y2=

35 mm.

R2= 190 mm.
R3=130 mm.
R1x1=R’2=R2- =160 mm.
F1: diÖn tÝch phần trên chữ T.
F1=a.b=100.10=1000 mm2.
F2: diện tích phần dới chữ T.
F2=c.d=22.60=1320 mm2.
Thay số tìm đợc vào công thức (1) ta có:
YC1=15,09 mm.
YC2=Y2-YC1=19,91 mm.
b. tính bán kính đờng trung hòa.
Rth=

(2)

Trong đó:
16


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

R1: bán kính trọng tâm phần diện tích trên tính đến
tâm tang trống.
R2: bán kính trọng tâm phần diện tích dới tính đến
tâm tang trống.
Thay các giá trị tìm đợc vào (2) ta có:
Rth=173,4 mm.
Kích thớc từ trọng tâm guốc đến tâm tang trống là:
YG=R1x1+YC2=R1-YC1=180 mm.

a
b
R1 R2 Y c1
Y2
Y c2

d
Rth
RG

R1x
R1x

c

R3

Hình 3: sơ đồ guốc phanh.
2.tính bền guốc phanh
ở đây em trình bày cách tính gần đúng, vì tính
chính xác guốc phanh là rất phức tạp. Để xác định đợc tiết
diện nguy hiểm nhất của guốc phanh ta phải vẽ đợc biểu đồ
nội lực:
ở trên ta đà xác định đợc họa đồ lực phanh ta dựng lên
guốc phanh trớc của cơ cấu phanh trớc là :
P=14966 (N).
R=44640 (N).
U=33424 (N).
17


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

Ta đặt các giá trị lực này vào guốc phanh trớc của cơ
cấu phanh trớc, ở tại điểm đặt lực tổng hợp R 1 ta phân tích
thành 2 thành phần lực : lực hớng tâm N1và lực tiếp tuyến T1.
Tại chốt quay ta cũng phân ra hai thành phần U1Y và U1x. Sau
đó guốc phanh này ở vị trí lực thành phần hớng tâm N1 ta
cắt ra thành 2 thành phần và thay vào mặt cắt đó các nội
lực QY, N2,và Uu1, ở nửa dới là QY1,Nz2và Uu2 cùng giá trị nhng
ngợc với phần trên.
Nz

P

A

f

Qy
Mu1

a

?

f 1

0

Nz

Hình 4:

hì
nh 16

a. ta xét cân bằng đoạn trên của guốc phanh (hình 4).
ở đây : góc tạo bởi trục Y-Y và tia OA.
= 260
: góc tạo bởi trục X-X và phơng của điểm cần xét.
= (XOB+BOA) = (8,630+58,250).
: góc tạo bởi tia OA và điểm đang xét trên guốc phanh.
= (00+AOB) = (00+56,750).

Ta có hệ phơng trình cân bằng các đoạn trên là:

rt: bán kính tang trống: rt=210 mm.
- Xét cân bằng tại điểm A ta cã:
γ= 0.
18


Ket-noi.com kho ti liu min phớ

(3)
-Xét cân bằng tại điểm B ta có:
= 56,750.
(4)
Thay các giá trị :
P=14966 N.
=250.
Vào công thức (3) và (4) tính ra ta đợc bảng sau:
Bảng : Giá trị lực và mô men
A

B

Vị trí
Lực

và

momen
Nx1 (N)

11777

Qy1(N)

1865

-5492

10205

Mu1(N.m)

0

1687

b. Xét cân bằng cho đoạn dới (hình 5).
ở đây :
: góc tạo bởi tia OC và tia nối O với điểm cần xét trên
guốc phanh.
= 00 +(900-1) = (00 + 86,250).

19


Ket-noi.com kho ti liu min phớ
Nz2
MU2

d

B
Qy2

O

X

X

c

U1x

U1y

C

Y

Hình 5.
-Xét cân bằng tại ®iĨm B ta cã :
β=83,250 ; C=165 mm.
(5)
-XÐt c©n b»ng tại điểm C ta có:
=00 ;

C=0 mm.

(6)
Theo họa đồ ta có:
U1Y=U1.Cos710=10881 (N).
U1X=U1.Sin710=31603 (N).
Thay các giá trị tìm đợc vào (5) và (6) ta đợc bảng sau:
Bảng : Giá trị lực và mô men
Vị
trí

A
Lực và
momen
20

B