Thiet ke cai tien he thong phanh xe zil130 khi tang tai

Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ
PhÇn I
tÝnh toán kiểm nghiệm hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên xe Zil-130 hiện nay là hệ thống phanh dẫn động khí nén
một dòng. Truyền động phanh gồm có máy nén khí, van điều chỉnh áp suất,
bình chứa khí nén, van phân phối, các ống dẫn khí và bầu phanh.
Vì điều kiện khÝ hËu ë ViƯt nam lµ nãng vµ Èm cho nên độ tin cậy của hệ
thống phanh xe Zil-130 là không cao, để nâng cao độ tin cậy và an toàn khi sử
dụng xe thì việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh là cần thiết. Để việc thiết kế
cải tiến hệ thống phanh đợc hoàn chỉnh hơn. Trớc hết ta đi kiểm nghiệm hệ
thống phanh để đảm bảo các thông số phù hợp cho việc thiết kế cải tiến.
Một số giả thiết khi tiến hành kiểm nghệm:
1. áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệ thuận với biến dạng hớng
kính của điểm đó khi phanh nghĩa là má phanh .
2. Toàn bộ diện tích làm việc của má phanh ép vào bề mặt trống phanh.
3. Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má
phanh bị biến dạng. Có lý do đó bởi vì tấm ma sát làm bằng vật liệu có độ
cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh
thờng có gân tăng cứng.
4. Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin.
áp suất tại một điểm nào đó đợc xác định theo công thức:
q = qmax.sin
Trong đó: q: áp suất tại điểm cần tính
qmax: áp suất cực đại cần tính
: góc ôm xác định vị trí điểm cần tính.

I. Các số liệu ban đầu.
Số liệu ban đầu dùng để tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh đợc lấy
theo xe tham khảo ở đây là xe Zil 130.

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

-1-


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ

H×nh PI.1. Kích thớc cơ bản của xe Zil-130
Các số liệu khác đợc đa ra dạng bảng:
Bảng 1:
TT Đại lợng
Tên gọi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
II.

Đơn

vị
N
N
N
N

Go
G
G01
G02

Trị số

Trọng lợng bản thân
43000
Trọng lợng toàn bộ của xe khi đầy tải
95250
Trọng lợng phân ra cầu trớc
25750
Trọng lợng phân ra cầu sau
69500
Kí hiệu lốp
9,00-20
Dt
Đờng kính tang trống
m
0,42
B
Chiều rộng tấm ma sát
m

0,07-0,08
L
Chiều dài cơ sở của xe
m
3,8
Hg
Chiều cao trọng tâm của xe
m
1,45
Góc ôm của tấm ma sát
độ 120 và 125

Góc bố trí tấm ma sát
độ 20 và 25

D
Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm
m
0,165
tựa chốt quay
C
Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm
m
0,16
cam đẩy má phanh
K
Khoảng cách hai lực tì của cam vào
m
0,01
má phanh

Dung tích bình chứa khí nén
l
35
Chiều rộng cam mở má phanh
m
0,04
xác định Mô men yêu cầu ở các cơ cấu phanh khi
tăng tải 2 tấn

1. Xác định trọng tâm của xe khi tăng tải
Với giả thiết khi tăng tải thì tải trọng đợc phân bố đều trên thùng xe.
Khi đó tại trọng tâm của thùng xe sẽ có thêm một lc G = 20000(N)
3622

179

G

G

950
575

G

G

a

b

2157
1075

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

3800
6675

-2-


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ
H×nh PI.2. Sơ đồ tính
Dựa vào sơ đồ trên ta có thể xác định đợc toạ độ trọng tâm nh sau:
Lấy mômen ®èi víi ®iĨm O2
G1 = G(178,5/3800)
= 940 (N)
Suy ra.
G2 = G - G1
= 20000 – 940 =19060 (N)
Nh vËy ta có :
- Trọng lợng phân ra cầu trớc và cầu sau của xe khi tăng tải là:
G1 = G01 + G1
= 25750 + 940 = 26690 (N)
G2 = G02 + G2

= 69500 + 19060 = 88560 (N)
- Toạ độ trọng tâm của xe khi tăng tải là:
a = (G2.L)/G
= (88560.3,8)/115250 = 2,92 (m)
b = L- a
= 3,8 – 2,92 = 0,88 (m)
Chiều cao toạ độ trọng tâm lấy hg = 1,6 (m)
2. Tính toán Mômen phanh
Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ của
xe hoặc dừng hẳn xe với gia tốc chậm dần trong thời gian cho phép.
Mômen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh đợc tính nh sau:
+ Mômen phanh yêu cầu ở cơ cấu phanh trớc
Mp1 = G1
M P1 

J h
G 
 b  max g
2L 
g

+ M«men phanh cần có ở cơ cấu phanh sau:
Mp2 = G2

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

-3-


rbx

[I. 1]


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ
M P2 

J h
G 
 a  max g
2L 
g


rbx


[I. 2]

Trong ®ã :
Trọng lợng của ôtô khi tăng tải:
G = 115250 (N).
Chiều dài cơ sở của ôtô:
L = 3,8 (m).
Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc: a = 2,92 (m).
Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau: b = 0,88 (m).
ChiỊu cao träng t©m xe:
h g = 1,6 (m).
J max = 5,88(m/s2).

Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:
Gia tèc träng trêng:
g = 9,81(m/s2).
HƯ sè b¸m cđa bánh xe với mặt đờng chọn = 0,6 do xe không có hệ
thống ABS.
Bán kính lăn của bánh xe và đợc xác định theo mối quan hệ sau:
rbx =  .r0
trong ®ã :
r0 =

d

 B   25,4
2


Theo kÝ hiƯu cđa lèp ta cã:
B = 9(inc).
d = 20(inc).
hƯ sè biÕn d¹ng lèp:  = 0,93.
20 

 r 0,93 9 
 25,4  448(mm) 0,448( m).
2 


r = 0,448 (m).
Thay các giá trị ở trang 4 vào [I. 1] và [I. 2] ta đợc :
Mômen phanh yêu cầu ở các bánh xe trớc là :

M P1 0,6

115250 .0,88
5,88.1,6
1
0,448 7422( Nm ).
2.3,8
9,81.0,88


Mômen phanh yêu cầu ở các bánh xe sau là :

M P 2 0,6

115250.2,92
5,88.1,6
1
0,448 8067( Nm ).
2.3,8
9,81.2,92


Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

-4-


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ

III. TÝnh toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc.

Để tính toán kiểm nghiệm phanh guốc, trớc hết ta phải tính toán các thông số
cơ bản nh góc xác định điểm đặt phản lực tác dụng từ trống phanh lên các
guốc phanh trớc và sau (), bán kính đặt phản lực tác dụng từ trống phanh lên
các guốc phanh trớc và sau ().
1. Tính góc xác định điểm đặt lực

Ny
N





Nx

Hình PI.3
Góc là góc xác định điểm đặt của lực N và đây cũng chính là điểm đặt của
lực R. Góc này đợc xác định theo công thức dới đây.
tg

cos 21  cos 2 2
2 0  sin 2 1  sin 2 2

[I. 3]

Trong đó các góc 1 , 0 , 2 là các góc hình học phụ thuộc kết cấu cơ cấu
phanh theo (Hình PI.4)
+ Góc ở cơ cấu phanh trớc
Trong đó:
1 : Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma

sát
0 :

1 = 200

Góc ôm của tấm ma s¸t  0 = 1200.

 2 : Gãc tÝnh tõ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma s¸t
 2 =  1 +  0 =1200+200=1400.

Ngun Xuân Hảo - Ôtô -K45

-5-


Ketnooi.com din n chia s kin thc, cụng ngh
Y
P
a
b0

b2

rt

b1

X

a

Hình.PI.4. Các thông số hình học của cơ cấu phanh.
Thay các góc  1 ,  0 ,  2 vµo [I. 3] ta đợc:
tg1

cos 400 cos 2800
0,10185
2 (120 / 180)  sin 400  sin 2800

  1 5,82 .

+ Góc ở cơ cấu phanh sau
Trong đó :
1 : Gãc tÝnh tõ t©m chèt quay cđa gc phanh đến đầu cuối tấm ma
sát

1 = 250
0 :

Góc ôm cđa tÊm ma s¸t  0 = 1250.

 2 : Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát
2 = 1 +  0 =1250+250=1500.

Thay c¸c gãc  1 ,  0 , 2 vào [I. 3] ta đợc:
tg 2

cos 500  cos 3000
0,0238
2 (125 / 180)  sin 500  sin 3000

  2 1,37 .



2. TÝnh b¸n kÝnh điểm đặt lực


Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45




R

-6-



r0


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ

H×nh PI.5
Theo [TL1] ta có thể xác định bán kính theo công thức:
0
)
2
=

0 sin( 0 )
2
4rT sin(

[I. 4]

Trong đó:
rT: Là bán kính tang trống rT = 0,21 (m).
0 : Góc ôm của tấm ma sát 0 = 1250.
+ Cơ cấu phanh trớc
Thay rT, 0 vào [I. 4] ta đợc:
1 =
=

120
4.0,21sin(
)
2
120
120
sin(
)
180
2

0,2457 (m)

+ Cơ cấu phanh sau
Thay rT, 0 vào [I. 4] ta đợc:

2 =
=

125
4.0,21sin(
)
2
125
125
sin(
)
180
2

0,2242 (m)

3. Xác định góc
Góc là góc tạo bởi lực tổng hợp R với lực N (Hình PI.5).
Từ quan hệ hình học ta có

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

-7-


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ
tgϕ =

T
 .N

N
N

=

[I. 5]

: Là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống
có trị số từ ( 0,25 – 0,3 ).
Ta chän μ = 0,3. Thay vµo [I. 5] ta có:
arctg (0,3) 16,7 o

4. Xác định r0
Theo [TL2] thì bán kính r0i xác định theo công thøc :
r0i =

i .


1  2

Víi  =0,3, 1 = 0,2457 (m), 2 = 0,2242 (m).
Ta đợc
r01 0,2457
r0 2 0,2242

0,3
1 0,32
0,3

1 0,32

0,07(m).

0,064(m).

5. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh
Để xác đinh lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh ta có thể dùng phơng pháp
hoạ đồ lực.
Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để
đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ra ở guốc phanh trớc và sau bằng mô
men phanh tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.
Khi đà chọn đợc các thông số kết cấu 0 , 1 , 2 , r và xác định đợc góc và
bán kính nghĩa là xác định đợc hớng và điểm đặt các lực.
Lực N1, N2 với hai lực này hớng vào tâm 0.
Lực R1 là tổng hợp của lực N1 và T1
Nh vậy mômen sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là :
MP= MP1 +MP2 = R1.r0 1 + R2.r01
Cách xác định các lực bằng phơng pháp hoạ đồ lực
Đối với cơ cấu phanh dẫn động các guốc phanh bằng khí nén, cơ cấu tác động
cuối cùng là cam ép. Trên xe Zil - 130 các biên dạng cam có dạng đối xứng

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

-8-


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ
nªn khi tác động, các má phanh của guốc phanh trớc và sau có các khoảng
dịch chuyển bằng nhau. Trong điêù kiện đó nếu kích thớc của các má phanh

nh nhau thì biến dạng của chúng cũng bằng nhau và vì vậy áp suất trên các má
phanh cũng bằng nhau. Điêù này có nghĩa là các phản lực từ trống phanh lên
các gc phanh tríc vµ sau lµ b»ng nhau.
R’ = R’’ = R
- Quy trình xác định các lực bằng phơng pháp hoạ đồ:
+ Xây dựng hoạ đồ lực.
1. Xác định các thông số hình họccủa cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đùng
tỷ lệ, vẽ các lực P
2. Tính góc và bán kính , từ đó xác định điểm đặt của lực R
3. Tính góc và vẽ các phơng của lực R. Kéo dài phơng của lực R và P
cắt nhau tại O, kéo dài phơng của P và R cắt nhau tại O.
Để xác định phơng của lực U ta dựng theo trạng thái cân bằng. ậ trạng
thái này tổng hợp lực tác dụng lên guóc phanh bằng không. Vì vậy 3 lực này
phải tạo thành tam giác lực khép kín. Nghĩa là, nếu kéo dài 3 lực này thì
chúng phải cắt nhau tại một điểm, đó chính là các điểm O, O. Nh vậy, để
xác định phơng của các lực U chỉ cần nối O với O1 (tâm chốt) và nối O2(tâm
chốt).
4. Vẽ các đờng song song với R và R, trên các đờng này đặt các đoạn
bằng nhau: R = R = R và từ đó dựng các tam giác lực bằng cách tơng
tự nh đà trình bầy trên đây.
5. Với các bánh xe có kÝch thíc gièng nhau ta cã r0’ = ro’’ = r0.
Và ta có thể tính đợc lực R nh sau:
R=Mp/2ro
+ Dựa vào các giá trị của lực R và tỷ lệ xích trên hoạ đồ lực ta xác định đợc
các lực còn lại P, P,U,U'

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

-9-

Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ

a. Víi cơ cấu phanh trớc:
Ta có góc ôm 0 của tấm ma sát trớc và sau bằng nhau nên bán kính đặt
lực tổng hợp là nh nhau và bán kính r0 bằng nhau.

P''

0''
0'

P'

T''
R''
N'
T'

P'

N''

0

R'

U'

U'

U''
R'

Hình. PI.6: Họa đồ lực phanh của cơ cấu trớc.
Mô men phanh tại các bánh xe : Mpbx = ro’.R’ + ro”.R” = 2.R.ro
R''

U''

Rt = R’t = R”t =

M bx
p
2.ro

P''

=

7422
2.0,07

= 53014 (N).

Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc các độ dài các véctơ lực:
+ Má trớc của cơ cÊu phanh
Pd’ = 73,64 (mm).
R’d = 250 (mm).
U’d = 182,82 (mm).
Suy ra hệ số tỷ lệ kt

Nguyễn Xuân Hảo - ¤t« -K45

- 10 -


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ

kt =

R
R

'

t
'

=

53014
250

= 212,056 (N/mm)

d

Từ đó ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh trớc là:
Pt = kt Pd = 212,056 .73,64
= 15615 (N)

’
U t = kt U’d = 212,056 . 182,82
= 38768 (N)
+ Má sau của cơ cấu phanh
Pd = 167,36 (mm).
R’’d = 250 (mm).
U’’d = 93,67 (mm).
Suy ra hƯ sè tû lƯ kt
kt =

R
R

''

t
''

=

53014
250

= 212,056 (N/mm)

d

Tõ ®ã ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh tríc lµ:
P’’t = kt P’’d = 212,056 . 167,36
= 35490 (N)

U’’t = kt U’’d = 212,056 . 93,67 = 19863 (N)

0'
P''
0''
P'

R'
N'
N'

T'
R'

0

b. Với cơ cấu phanh sau:
p'

U'

R'

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 11 P"

R''
U''

T''


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ

H×nh.PI.7: Häa đồ lực phanh của cơ cấu phanh sau
Mô men phanh tại các bánh xe : Mpbx = ro.R + ro.R = 2.R.ro
Rs = R’s = R”s =

M bx
p
2.ro

=

8067
2.0,064

= 63023 (N).

Tõ họa đồ lực phanh ta đo đợc các độ dài các véctơ lực:
+ Má trớc của cơ cấu phanh sau
Pd = 76,17 (mm).
R’d = 250 (mm).
U’d = 183,97 (mm).
Suy ra hƯ sè tû lƯ ks
ks =

R
R

'

s
'

=

63023
250

= 252,092 (N/mm)

d

Tõ ®ã ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh sau lµ:
P’s = ks P’d = 252,092 . 76,17 = 19202 (N)
U’s = ksU’d = 252,092 . 183,97 = 46377 (N)
+ Má sau của cơ cấu phanh sau.
Pd = 166,14 (mm).
R’’d = 250 (mm).
U’’d = 88,5 (mm).
Suy ra hÖ sè tỷ lệ ks

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 12 -


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ

ks =

R
R

'

s
'

=

63023
250

= 252,092 (N/mm)

d

Từ đó ta có các lực tại má trớc của cơ cấu phanh trớc là:
Ps = ks Pd = 252,092. 166,14
= 41882 (N)
’’
U s = ks U’’d = 212,056 . 93,67
= 19863 (N)
Bảng 2. Các thông số má phanh.
Thông số
Cơ cấu phanh trớc
Cơ cấu phanh sau

Má trớc
Má sau
Má trớc
Má sau
0
10
10
10
10

20
20
25
25
1 (®é)
140
140
150
150
2 (®é)
120
120
125
125
0 (®é)
a (mm)
150
170
150
170

c (mm)
165
165
165
165
0
5,82
5,82
1,37
1,37
 (®é)
245,7
245,7
224,2
224,2
 (mm)
r0 (mm)
70
70
64
64
5. KiĨm tra hiện tợng tự xiết :
Trong quá trình phanh có thĨ xÈy ra hiƯn tỵng tù xiÕt. HiƯn tỵng tù xiết xẩy ra
khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần lực
P của cam ép tác động lên guốc phanh. Trong trờng hợp nh vậy đứng về mặt
lý thuyết mô men phanh trên guốc phanh sẽ lớn vô cùng lớn. Điều này rất
nguy hiểm đối với xe vì nó làm mất tính ổn định và dẫn hớng khi phanh.
Điều kiện xảy ra hiện tợng tự xiết là: (Theo [TL2])

C. cos

C. sin

= 0,28 0,3

[I. 6]

để không xảy ra hiện tợng tự xiết thì
Từ công thức tính Mômen phanh ta thấy để Mômen phanh tiến đến một giá
trị cực đại lá vô cùng thì hiện tợng tự xiết chỉ có thể xẩy ra đối với má trớc của
cơ cấu phanh guốc.
+ Đối với má trớc của cơ cấu phanh trớc (với c = 0,165 (m), = 5,820 )ta có:


Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

0,165 cos 8,52
0,74
0,2457 0,165 sin 5,82

- 13 -


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ
VËy m = 0,74 không thuộc vào giới hạn của m nên cơ cấu phanh trớc không
xẩy ra hiện tợng tự xiết.
+ Đối với má trớc của cơ cấu phanh sau (với c = 0,165 (m),  = 1,370 )
 

0,165 cos1,37
0,75.
0,2242 0,165 sin 1,37

Vậy m = 0,75 không thuộc vào giới hạn của m nên cơ cấu phanh sau không
xẩy ra hiện tợng tự xiết.

6. Kiểm nghiệm độ bền má phanh.
Kích thớc má phanh đợc xác định theo điều kiện sau: Công ma sát riêng, áp
suất lên bề mặt má phanh, tỷ số p, chế độ làm việc cơ cấu phanh.
1. Công ma sát riêng L:
Nếu ô tô đang chuyển động với vận tốc Vô cho tới khi dừng hẳn (V0=0)
Thì toàn bộ động năng của ôtô có thể chuyển thành công ma sát L tại các cơ
cấu phanh :
Wd
F

L=
Trong đó Wd : Động năng của Ôtô

2
2
Wd = m.(v1 v 2 )

2

m: Khối lợng của ôtô khi tăng tải m = 11252 (kg)
Vận tốc của ôtô bắt đầu phanh ta lÊy v2 = 50(Km/h) = 13,88 (m/s).
Suy ra:

Wd =

11525.13,88 2
2

= 1111593 (J)

F



: Diện tích toàn bộ của má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh

Ta có:



'



''

F bt 4rt  0  2rt bs  ot  os

''



I. 7]

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 14 -

[


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ
Chän bt = 0,08 (m), bs= 0,11(m)
Thay các thông số đà biết vào công thức [I. 7] ta có

F



= 0,338 (m2)

Suy ra công ma sát riêng là:
L=

1111593
=
0,338

3288737 (J/m2)

= 3288,737 (KJ/m2)
Với [L] = 3000-7000 (KJ/m2)
Vậy công ma sát riêng thoả mÃn điều kiện.

2. áp suất lên bề mặt má phanh:
áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền vật liƯu :
q=

M P1
 q 
2
 .brT  0

[I.

8]
Trong ®ã:
b – là chiều rộng má phanh :.
rt bán kính trống phanh :
0 là góc ôm má phanh
[q] là ¸p suÊt cho phÐp: [q] = 1,5 – 2 (MN/m2).
+ Cơ cấu phanh trớc:
Với cơ cấu phanh trớc hai má b»ng nhau nªn:
q1 =

M P1
2

2 b1 rT  0

[I. 9]
Trong đó:
b1: là chiều rộng má phanh trớc : b1= 0,08 (m).
rt : b¸n kÝnh trèng phanh :

rt = 0,21(m)
β0 : là góc ôm má phanh:
Thay số vào ta đợc:
q1 = 1,67(Mpa)
Vì q1 < [q1] nên thoả mÃn điều kiện
+ Cơ cấu phanh sau:

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 15 -

0 = 120o


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ
M P2
2
2 b2 rT 0

q2 =
[I. 10]
Trong đó:

b1: là chiều rộng m¸ phanh sau : b2= 0,11 (m).
rt : b¸n kÝnh trống phanh :
rt = 0,21(m)
0 : là góc ôm má phanh:
0 = 125o
Thay số vào ta đợc:
q2 = 1,27(Mpa)

Vì q1 < [q1] nên thoả mÃn điều kiện
3. Tỷ số giữa khối lợng và tổng diện tích má phanh
Ngoài các chỉ tiêu trên, thời gian làm việc của má phanh còn đợc đánh giá
bằng tỷ số p tỷ số này trong giới hạn ( 2,5.104 3,5.104 ) kg/m2
p=

M

F

[I. 11]


Trong đó :
M: Khối lợng toàn bộ của ôtô khi tăng tải: M = 11525 (kg).

F



: Tỉng diƯn tÝch c¸c m¸ phanh:

F



= 0,338(m2)

Thay vào công thức [I. 11] ta có:
p = 34097(kg/m2)

Vậy điều kiện này đợc thoả mÃn.
4. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh .
Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ khối lợng chuyển động của ôtô đợc
chuyển hóa thành nhiệt tại các cơ cấu phanh. Một phần của nhiệt lợng này sẽ
nung nóng các chi tiết trong cơ cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh, phần
còn lại toả ra môi trờng không khí.
Phơng trình cân bằng nhiệt đợc viết nh sau (Theo [TL2]):
2

m

V1 V2
2

2

T

mT CT 0 Ft kT dT
0

[I. 12]

Nguyễn Xuân Hảo - ¤t« -K45

- 16 -


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ
Trêng hỵp phanh ngặt, thời gian phanh rất ngắn nên lợng nhiệt toả ra ngoài

không khí rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua:
t

FT k T d t 0 .
0

Nên sự tăng nhiệt độ đợc xác định bằng công thức sau:
2

m(V 21  V2 )
T =
2mT C

[I. 13]

0

Trong ®ã: m : Khèi lỵng cđa xe m = 11525(kg),
V1 : VËn tèc ban ®Çu lÊy V1= 30 km/h = 8,3 m/s
V2 : VËn tèc xe sau khi phanh V2= 0.
mt : Khèi lỵng của các trống phanh
mT = 4. m
m: Khối lợng của mét trèng phanh m=19 (kg),
Suy ra:
mT = 4.19 = 76 (kg).
C : NhiƯt dung cđa chi tiÕt nung nãng C = 500(J/kgđộ).
Thay số vào [I. 13] ta đợc:
T0 =

11525(8,32 0 2 )

10,450 C
2.76.500

Nh vậy điều kiện nhiệt đợc thoả mÃn.

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 17 -

< 150C.


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ
PhÇn II
TÝnh bỊn mét sè chi tiÕt
I. TÝnh bỊn trènh phanh.
Dùa vµo trạng thái chịu lực của trống phanh trong qúa trình phanh ta thấy
trống phanh làm việc gần giống nh ống dầy chịu áp suất bên trong. Trong quá
trình tính toán ta giả thiết rằng áp suất phân bố trên bề mặt trống phanh là
không đổi, đồng thời ta đa thêm vµo hƯ sè an toµn lµ n =1,5 trong khi tính toán
bền cho trống phanh.
áp suất bên trong trống phanh đợc tính theo công thức (Theo [TL2]) :
q=

MP

.b.rT 2 0

[II. 1]

Trong đó :
Mp : Mômen phanh do guốc trớc và guốc sau sinh ra.
Qua phân tích và tính to¸n ë mơc III ta thÊy r»ng ¸p st sinh ra trên bề mặt
trống phanh ở cơ cấu phanh trớc lớn hơn ở cơ cấu phanh sau nên ta chỉ tÝnh
bỊn cho c¬ cÊu phanh tríc.
Theo lý thut vỊ øng suất và biến dạng của ống dầy chứa áp suất bên trong
có áp suất phát sinh trong ống khi chịu lực bên trong là.
n=

qa 2
b2


1

b 2 a 2 
r 2 

[II. 2]

T=

qa 2 
b2 


1

b 2  a 2
r 2

[II. 3]

Trong đó
n :ứng suất phát sinh theo phơng hớng tâm.
T :ứng suất phát sinh theo phơng tiếp tuyến.
a :Bán kính trong của trống phanh a = 210 mm

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 18 -


Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ
b:B¸n kÝnh ngoài của trống phanh b = 228 mm
r: Khoảng cách từ tâm ống đến điểm cần tính
Qua hai công thức [II.1], [II. 3] ta thấy
n : Luôn là ứng suất nÐn v× :
do vËy n < 0

qa 2
0
b2  a2
qa 2
0
b2  a 2

vµ



b2 
 1  2  <
r 


0


b2 
 1  2  >
r 


t : Lu«n là ứng suất kéo vì :
và
0
Ta thấy rằng khi r = a thì n đạt giá trị cực đại vì r = (a-:-b) ta cã:



qa 2 
b2 

1

nmax= b 2  a 2  r 2  =



-q

nmax = 1,67 (MPa )

Để đảm bảo điều kiện an toàn khi làm việc ta lấy thêm hệ số an toàn là n = 1,5
khi ®ã ta cã:


nmax = 1,67.1,5 = 2,505 (MPa)

Trèng phanh đợc làm bằng vật liệu thép Gr-18-36 có:
n] = 38 (MPa)
k] = 18 (MPa)
Vậy trống phanh đợc chế tạo ®đ ®iỊu kiƯn lµm viƯc.

II. TÝnh bỊn gc phanh.
Theo kÕt quả tính toán ở trên ta thấy rằng guốc phanh trớc của cơ cấu phanh
sau chịu lực lớn nhất vì vậy ta tiến hành tính toán bền cho guốc phanh trớc của
cơ cấu phanh sau.
1.Tìm toạ độ trọng tâm của mặt cắt ngang guốc phanh.

Nguyễn Xuân Hảo - Ôtô -K45

- 19 -


Ketnooi.com din n chia s kin thc, cụng ngh

1

b

X

G

YG2

Y2

R2

R1

YG1

2

X1

d

X1

c

Hình.PII.1: Mặt cắt ngang của guốc phanh.
Bán kính ngoài má guốc phanh:
R1= 201 (mm).
B¸n kÝnh trong m¸ guèc phanh:
R2=190 (mm).

B¸n kÝnh trong xơng guốc phanh:
R3 = 130(mm).
Chiều rộng guốc phanh:
Chiều dầy má guốc phanh:
Chiều cao xơng guốc phanh:
Chiều dầy xơng guốc phanh:
a. Kích thớc từ trục X-X đến trọng tâm G
Ta có :
YC1=

Y2 .F1
F1 F2

,

[II. 4]
[II. 4] là công thức tính kích thớc đến trọng tâm G.
Với F1 diện tích phần trên chữ T
F1 = a.b = 100.11 = 1100 (mm2).
F2 diện tích phần dới chữ T:
F2 = c.d = 22.60 = 1320 (mm2).
Y2= Yc1+Yc2 =R1' - R2'

Nguyễn Xuân Hảo - ¤t« -K45

- 20 -

a = 100 (mm).
b = 11 (mm).
d = 60 (mm).

c = 22 (mm).

R'1

RG

R3

R'2

3