Giáo trình lý thuyết ô tô P2 potx

KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 41
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN SỨC KÉO CHO ÔTÔ
***********
I.CÁC DẠNG TÍNH TOÁN SỨC KÉO
Tính toán sức kéo là thiết lập mối quan hệ đònh lượng giữa các thông số chất
lượng kéo, thông số vận tốc với các thông số kết cấu của toàn xe và các cụm của
nó.Nói cách khác tính toán sức kéo của xe là việc xác đònh những thông số cơ bản
của động cơ và hệ thống truyền lực để đảm bảo cho xe có được vận tốc lớn nhất trên
đường tốt và có khả năng chuyển động trên các loại đường có hệ số cản lớn (trên
đường xấu và không đường).
Tính toán sức kéo gồm hai dạng: tính toán kéo kiểm nghiệm và tính toán kéo
thiết kế.
1.Tính toán kéo kiểm nghiệm
Dạng tính toán này áp dụng đối với xe đã có sẵn; các thông số kết cấu cơ bản
của nó đã được biết.
a.Mục đích của việc tính toán kéo kiểm nghiệm là xác đònh các thông số đánh
giá chất lượng kéo, chất lượng vận tốc, tìm ra khả năng hoạt động của xe.
Để tính toán kéo kiểm nghiệm cần biết trước các thông số sau:
- Trọng lượng xe, trọng lượng rờ-moóc kéo, trọng lượng hàng hóa hoặc
hành khách
- Công thức bánh xe và bán kính bánh xe
- Đặc tính tốc độ của động cơ (đã kể đến những tỗn thất trong thiết bò của
động lực)
- Các tỉ số truyền của hệ thống truyền lực, các tỉ số truyền của truyền lực
cạnh
- Hệ số khối lượng vận động quay
- Các thông số khí động học của xe
- Điều kiện đường, hệ số cản lăn, hệ số bám, độ dốc của đường
Khi tính toán kéo kiểm nghiệm,nếu các thông số trên cho không đầy đủ thì có

thể chọn thêm từ các xe tham khảo cùng loại và cùng công dụng.
b.Nhiệm vụ cần giải quyết, khi tính toán kéo kiểm nghiệm là:
- Xác đònh khả năng chuyển động của xe theo điều kiện đường cho trước
hoặc xác đònh vận tốc có thể có được của xe ở điều kiện đường đã cho
- Xác đònh lực cản lớn nhất mà xe có thể khắc phục được
- Xác đònh lực kéo dư (lực kéo dư này có thể dùng tăng tải cho xe, để kéo
rờ-moóc, để khắc phục lực cản hoặc để tăng tốc)
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 42
- Xác đònh các thông số động lực đánh giá khả năng tăng tốc, quãng
đường tăng tốc, thời gian tăng tốc.
- Xác đònh các thông số động lực đánh giá chất lượng phanh như: gia tốc
phanh, thời gian phanh và quãng đường phanh.
2.Tính toán kéo thiết kế
Dạng tính toán này được áp dụng khi thiết kế xe mới.
Mục đích của tính toán kéo thiết kế là xác đònh các thông số kết cấu cơ bản
của xe và của các cụm nhằm thỏa mãn chất lượng động lực học – kéo của xe.Như
vậy tính toán kéo thiết kế và tính toán kéo kiểm nghiệm là hai quá trình ngược nhau.
Các thông số cho trước khi tính toán kéo thiết kế thường nằm trong yêu cầu kỹ
thuật của xe, gồm có:
- Trọng tải xe (cũng có thể chỉ rõ kích thước khoan chứa tải hoặc kích
thước thùng xe): nếu là xe dùng để chở người hoặc hàng hóa thì trọng
tải xe là số lượng người hoặc hàng hóa cần chuyên chở, nếu là xe dùng
để kéo thì trọng tải xe là số lượng và trọng lượng rờ-moóc kéo.
- Vận tốc chuyển động lớn nhất của xe.
- Khả năng vượt chướng ngại của xe: góc dốc lớn nhất, khoảng sáng gầm
xe, các loại lực cản.
Nhiệm vụ cần giải quyết khi tính toán kéo thiết kế:
- Xác đònh trọng lượng xe
- Xác đònh tổng số cầu xe và số cầu chủ động

- Xác đònh công suất động cơ, từ đó có thể chọn động cơ có sẵn hoặc yêu
cầu thiết kế động cơ mới.
- Xác đònh khoảng vận tốc, số lượng số truyền và vận tốc chuyển động
của xe ở từng số truyền (phân chia vận tốc chuyển động của xe theo
từng số truyền)
- Xác đònh tỉ số truyền của tất cả các cụm trong hệ thống truyền lực
- Tính toán kiểm nghiệm để kiểm tra xem các thông số tính được có phù
hợp với các thông số theo yêu cầu đã cho hay không.
Dưới đây chúng ta sẽ tiến hành khảo sát các giai đoạn cơ bản của quá trình
tính toán kéo kiểm nghiệm đối với xe sử dụng hệ thống truyền lực có cấp.Quá trình
tính toán kéo thiết kế sẽ được trình bày trong một giáo trình khác.
II.XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH KÉO VÀ ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE
1.Đặc tính kéo
Đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa lực kéo tính theo động cơ và vận tốc
chuyển động của xe ở tất cả các số truyền của hộp số được gọi là đặc tính kéo của
xe.Tức là theo quan hệ: P
k
= P(v), hay:
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 43
tl
i
e
ki
v
N
P η.= (2-1)
Trong đó:
P
ki

–lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động ở số truyển thứ i [N];
N
e
–công suất động cơ [W];
v
i
–vận tốc chuyển của xe [m/s];
η
tl
–hiệu suất của hệ thống truyền lực.
Với chuyển động tònh tiến của xe thì tốc độ chuyển động của mọi điểm trên xe
là như nhau.Do đó:
v
i
= v
k
= r
k
.ω
k
Trong đó:
r
k
–bán kính tính toán bánh xe [m]
ω
k
–vận tốc góc của bánh xe [rad/s]
v
k
–vận tốc chuyển động tònh tiến của bánh xe [m/s]

Bởi vì:
tl
e
tl
e
tl
e
k
i
n
i
n
i
.105,0
1
.
30
.
===
πω
ω
Nên
tl
ke
i
i
rn
v
.
.105,0= (2-2)

Trong đó: n
e
–tốc độ quay của trục khuỷu động cơ (thường gọi tắt là tốc độ
động cơ) [vg/ph].
Như vậy, để xây dựng đặc tính kéo thì từ đặc tính ngoài của động cơ ta lấy một
loạt các trò số khác nhau: N
e1
, N
e2
, N
e3
, …ứng với các vận tốc góc ω
1
, ω
2
, ω
3
, …khác
nhau (và tương ứng là n
e1
, n
e2
, n
e3
, …) của động cơ.
Theo công thức (2-2), xác đònh các vận tốc của xe ở từng số truyền (lần lượt là
các số truyền I, II, III, …).Để xác đònh được vận tốc v
i
cần phải biết được tỉ số truyền
của hệ thống truyền lực i

tl
.Sau đó, theo công thức (2-1) tính lực kéo của xe.Hiệu suất
của hệ thống truyền lực trong công thức (2-1) có thể coi là không đổi hoặc là một
hàm của vận tốc chuyển động.
* Thí dụ: xác đònh vận tốc chuyển động và lực kéo tính toán theo điều kiện
động cơ ở số truyền I của xe có động cơ mà đường đặc tính ngoài của nó cho trên
hình (2-1).Hiệu suất của hệ thống truyền lực coi như không đổi và bằng i = 0,87 ; i
tl
=
42 và r
k
= 0,3 m.
Lời giải
:
Từ đường đặc tính ngoài (hình 2-1) của động cơ:
N
e
[vg/ph] 1000 1500 2000 2500 3000
N
e
[W] 110400 180320 228160 276000 301760
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 44
Tốc độ chuyển động tònh tiến v
1
:
ee
nnv 00075,0.
42
3,0

.105,0
1
==
Tại các điểm đã chia ở trên:
v
1
[m/s] =0,751.1251,51,8752,25
Tiếp theo ta tính lực kéo P
k1
theo công thức (2-1):
11
1
.87,0.
v
N
v
N
P
e
tl
e
k
== η
Và lập thành bảng:
P
k1
[N] = 128064139447132333128064116680
Tương tự như đã làm với số truyền I, tiếp tục xác đònh v và P
k
cho các số

truyền từ II đến V với các khoảng chia như trên.Căn cứ vào số liệu đã tìm được, ta
tiến hành xây dựng đường đặc tính kéo (hình 2-2).
Đường đặc tính kéo đã xây dựng cho phép xác đònh được trò số lực kéo lớn
nhất (theo điều kiện động cơ) với một vận tốc chuyển động cho trước của xe, bởi vì
nó được tính toán ứng với giá trò công suất lớn nhất (đặc tính ngoài).Với đặc tính cục
bộ của động cơ – khi giảm mức cung cấp nhiên liệu, chỉ xác đònh được những giá trò
lực kéo nhỏ hơn.Đặc tính kéo cũng cho phép xác đònh được lực kéo lớn nhất ở từng số
truyền và lực kéo lớn nhất của ôtô.
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 45
Hình 2-1.Đặc tính ngoài của ôtô Hình 2-2.Đặc tính kéo của ôtô
Tuy nhiên, dựa vào đặc tính kéo chưa có thể đánh giá hết chất lượng kéo của
xe và không thể so sánh chất lượng kéo của các xe khác nhau được.Ví dụ, xe có cùng
lực kéo nhưng trọng lượng xe khác nhau và hình dạng khí động học khác nhau, chất
lượng kéo vì vậy cũng khác nhau. Rõ ràng khi cùng lực kéo thì xe nào có trọng lượng
nhỏ và dạng khí động tốt thì chất lượng kéo sẽ tốt hơn.
Vì vậy, để đánh giá chất lượng kéo của xe, người ta dùng một đặc tính khác:
đặc tính động lực học của xe.
2.Nhân tố động lực học và đặc tính động lực học của xe
a.Nhân tố động lực học
Từ phương trình cân bằng lực kéo (1-3) có thể rút ra:
P
k
-P
ω
= P
ψ
+
dt
dv

g
G
δ + P
mk
(2-3)
Chia cả hai vế của phương trình (2-3) cho toàn bộ trọng lượng xe ta được:
G
P
dt
dv
gG
P
G
PP
mkk
++=
−
.
δ
ψ
ω
(2-4)
Trong đó: G –trọng lượng xe khi đầy tải (100% tải);
(P
k
- P
ω
) –lực kéo tự do;
Đặt: D =
G

PP
k ω
−
và gọi D là nhân tố động lực học của xe.
Vậy, nhân tố động lực học của xe là tỉ số giữa hiệu lực kéo của xe theo động
cơ với lực cản không khí và trọng lượng của xe.
Giữa nhân tố động lực học D và các thông số đặc trưng cho lực cản chuyển
động của xe có mối quan hệ sau:
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 46
G
P
dt
dv
gG
P
dt
dv
gG
P
D
mkmk
++=++=
δ
ψ
δ
ψ
(2-5)
Khi xe không kéo rờ-moóc ta có:
dt

dv
g
D .
δ
ψ+= (2-6)
Khi xe không kéo rờ-moóc và chuyển động đều:
D = ψ
Từ vế trái của công thức (2-4) thấy rằng: khi lực cản không khí nhỏ, có thể coi
P
ω
= 0. Khi đó D =
ξ=
G
Pk
và gọi ζ là lực kéo riêng của xe theo điều kiện động cơ.
b.Đặc tính động lực học của xe
Đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa nhân tố động lực học D và vận tốc chuyển
động tònh tiến của xe v gọi là đặc tính động lực học của xe.
Đồ thò hình 2-3 mô tả đặc tính động lực học của xe có 5 số truyền.
Trên đồ thò trục tung biểu diễn nhân tố động lực học D, trục hoành biểu diễn
vận tốc chuyển động v của xe.
Dạng của đồ thò đặc tính động lực học cũng tương tự như đồ thò đặc tính kéo,
nhưng chỉ khác là chúng có độ dốc lớn hơn so với các đường đặc tính kéo, nhất là ở
các vận tốc lớn (vì ở vận tốc lớn, lực cản không khí càng tăng nhanh).
Trên đường đặc tính có những điểm đặc biệt sau (ví dụ ở tay số I):
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 47
Đ –điểm bắt đầu; K –điểm kết thúc; M –điểm tương ứng với D
max
.Thực tế vận

tốc chuyển động của xe ở từng số truyền bò hạn chế trong giới hạn v
th
÷ v
max
.Ứng với
các giá trò D
max
ở từng số truyền có các vận tốc tới hạn ở từng số truyền và được kí
hiệu là v
thI
, v
thII
, v
thn
.Ở những vận tốc lớn hơn vận tốc tới hạn là khu vực làm việc ổn
đònh của xe ở số truyền đó.Bởi vì khi sức cản của xe tăng lên làm cho vận tốc chuyển
động của xe giảm đi nhưng nhân tố động lực học của xe sẽ tăng lên, do đó xe có khả
năng khắc phục sức cản của mặt đường tăng lên tức thời đó.Ở những vận tốc nhỏ hơn
vận tốc tới hạn thì khi sức cản của đường tăng, vận tốc của xe giảm và nhân tố động
lực học của xe cũng giảm, nên xe sẽ không thể khắc phục được sức cản này.Khoảng
tốc độ từ v
min
đến v
th
ở mỗi tay số được gọi là khu vực làm việc không ổn đònh.Như
vậy, vận tốc tới hạn v
thi
là điểm để xác đònh khu vực làm việc ổn đònh của xe khi
động cơ làm việc ở chế độ toàn tải.Trong thực tế xe thường không làm việc ở khu vực
không ổn đònh của đường đặc tính.

3.Nhân tố động lực học theo điều kiện bám
Khi xây dựng các phương trình về lực (1-3) và cân bằng công suất (1-7) ở trên
ta đã coi rằng lực kéo đặt tại bánh xe chủ động chỉ phụ thuộc vào các thông số của
động cơ (N
e
, M
e
, n
e
) và của hệ thống truyền lực (i
tl
, η
tl
).Tuy nhiên, trong nhiều trường
hợp nó bò giới hạn bởi điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường.Khi bánh
xe chủ động bò trượt, xe có thể không sử dụng hết khả năng động lực học của nó,
nghóa là không phát huy hết lực kéo lớn nhất theo điều kiện động cơ.Ví dụ, khi xe
chuyển động trên đường trơn, ẩm ướt có hệ số bám nhỏ, lực kéo tiếp tuyến lớn nhất
chỉ bằng lực bám:
P
kmax
= P
ϕ
= ϕ.G
ϕ
Trong đó:
P
ϕ
-lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động với mặt đường theo điều
kiện bám;

ϕ -hệ số bám của bánh xe với đường
G
ϕ
-trọng lượng bám của xe.Với xe có 1 cầu chủ động, G
ϕ
bằng trọng
lượng của xe đặt lên cầu chủ động đó.Với xe có tất cả các cầu là chủ động, G
ϕ
= G.
Như vậy, theo điều kiện bám, nhân tố động lực học D
ϕ
của xe sẽ là:
G
PP
D
ωϕ
ϕ
−
= (2-7)
Trong đó: (P
ϕ
- P
ω
) –lực kéo tự do theo điều kiện bám.
Trên hình 2-3, các đường cong nét đứt mô tả đặc tính động lực học của xe theo
điều kiện bám.Các đường đặc tính D
ϕ
có dạng cong xuống ở các vận tốc lớn.Bởi vì ở
các vận tốc lớn, lực cản không khí và sự trượt tăng lên nhiều do đó làm cho D
ϕ

giảm.
Như vậy, điều kiện cần và đủ để đảm bảo khả năng chuyển động của ôtô theo
nhân tố động lực học là:
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 48
D
ϕ
≥ D ≥ ψ (2-8)
4.Sử dụng đặc tính động lực học của xe
Đặc tính động lực học của xe cho phép xác đònh một loạt các thông số đánh
giá chất lượng kéo và chất lượng vận tốc của xe, bao gồm:
a.Xác đònh vận tốc chuyển động có thể có được của xe theo điều kiện đường
cho trước.Thí dụ, khi xe chuyển động đều và không kéo rờ-moóc: cho trước hệ số cản
tổng cộng của đường, có thể xác đònh được vận tốc tối đa của xe ở điều kiện đường
đó.
b.Xác đònh được lực cản có thể có được của xe khi xe chuyển động với vận tốc
khắc phục cho trước ở một số truyền nhất đònh.Đây là bài toán ngược của trường hợp
thứ nhất.
c.Xác đònh được khả năng tăng tốc của xe.Sử dụng phương trình (2-5) hoặc (2-
6) tương ứng với điều kiện cụ thể và sử dụng đồ thò đặc tính động lực học của xe ta có
thể xác đònh được gia tốc của xe ở từng số truyền, thời gian tăng tốc và quãng đường
tăng tốc từ vận tốc ban đầu v
1
= 0 đến khi bắt đầu đạt vận tốc tối đa v
2
= v
max
.
d.Xác đònh được lực kéo rờ-moóc của xe.Lực kéo rờ-moóc có thể được xác
đònh khi xe chuyển động đều, trên loại đường cho trước theo công thức sau đây:

P
mk
= (D - ψ).G
Ví dụ: Xác đònh gia tốc lớn nhất có thể có được của ôtô khi động cơ làm việc ở
chế độ cung cấp nhiên liệu hoàn toàn (ứng với đặc tính ngoài của động cơ).
Gia tốc J
v
của ôtô được xác đònh theo công thức:
i
v
g
DJ
δ
ψ )( −=
Rõ ràng, J
v
phụ thuộc vào hệ số cản tổng cộng của đường (ψ), vận tốc chuyển
động của ôtô (v) và số truyền đang được gài, bởi vì D = f(v, i
tl
) và δ
I
= f(i
tl
).
Khi đã có đặc tính động lực học, giá trò của hệ số δ
i
và hệ số cản tổng cộng
của đường ψ ta sẽ xây dựng được đồ thò biểu diễn mối quan hệ J
v
= f(v) (hình 2-4).

KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 49
Hình 2-4.Mối quan hệ giữa gia tốc J
v
và tốc độ chuyển động v
Đánh giá khả năng tăng tốc của ôtô một cách chính xác khi căn cứ vào đồ thò
J
v
= f(v) trên các loại đường có hệ số cản tổng ψ giống nhau là không đơn giản, bởi vì
với các ôtô khác nhau, chúng không chỉ khác nhau về J
max
ở mỗi số truyền mà còn
khác nhau cả ở đặc tính J
v
= f(v) và số tay số có trong hệ thống truyền lực.
Sử dụng đặc tính động lực học cũng có thể xác đònh được khả năng khắc phục
sức cản mặt đường của ôtô bằng động năng dự trữ mà nếu nó chuyển động đều thì sẽ
không thể vượt qua được đoạn đường nói trên.
Từ phương trình (2-9) có thể thấy rằng ôtô chuyển động với v = const ở chế độ
cung cấp nhiên liệu hoàn toàn có thể xảy ra khi nhân tố động lực học D (tương ứng
với tốc độ này) bằng hệ số cản tổng cộng ψ.Nếu ψ > D thì J
v
< 0.Khi v > v
th
việc giảm
tốc độ sẽ làm tăng D.Và với tốc độ giảm đó lại có thể tạo ra sự cân bằng mới ψ =
D.Khi đó, chuyển động của ôtô lại có v = const.Khả năng tự thích ứng với sự thay đổi
lực cản của đường có thể xảy ra cho đến khi ψ ≤ D
max
(ở từng số truyền).

Nếu v < v
th
thì khi tăng ψ lên với bất kì giá trò nào cũng sẽ làm giảm tốc độ
chuyển động của ôtô cùng với việc tăng gia tốc chậm, bởi vì khi giảm v sẽ làm giảm
D.Khi tốc độ giảm đến trò số ổn đònh tối thiểu (v
min
) động cơ sẽ bò chết máy.
Trong quá trình giảm tốc độ đến (v
min
) xe có thể tiếp tục lăn bánh thêm một
đoạn đường nhờ năng lượng không chỉ từ động cơ truyền đến mà còn bằng động năng
của xe.Nếu đoạn đường có ψ > D ngắn hơn đoạn đường nói trên thì xe vẫn có thể
chuyển động mà không cần đổi số (về số thấp hơn).
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 50
Trong thực tế, thông thường để có động năng lớn đi đến đoạn đường cần phải
vượt bằng tăng tốc (thí dụ: khi lên dốc) người ta sẽ chạy xe với tốc độ lớn hết cỡ cho
phép để khỏøi phải giảm số.
Ngoài ra, trên cơ sở đồ thò đặc tính động lực học của xe ứng với trường hợp xe
đầy tải (100% tải) còn có thể xây dựng được đặc tính động lực học của xe ứng với tải
trọng bất kì (khi quá tải hoặc chưa đầy tải).Đồ thò đặc tính động lực học khi tải trọng
thay đổi được gọi là đồ thò tia.
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 51
CHƯƠNG III
LÝ THUYẾT PHANH ÔTÔ
************
I.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH PHANH
Sự chuyển động an toàn của xe với vận tốc lớn được quyết đònh bởi hiệu quả
của quá trình phanh.

Khi xe chuyển động với vận tốc ban đầu nào đó, ta cắt nguồn động lực truyền
từ động cơ xuống bánh xe chủ động, xe sẽ chạy chậm dần hoặc dừng hẳn lại.Như vậy
năng lượng quán tính (động năng của xe) sẽ bò tiêu hao cho lực cản chuyển động của
đường (P
ψ
) và lực cản không khí (P
ω
).
Ở vận tốc ban đầu cho trước, hiệu quả phanh được đánh giá bằng quãng đường
phanh hoặc thời gian phanh (thời gian từ khi bắt đầu phanh cho đến khi xe dừng hẳn).
Để giảm quãng đường phanh, người ta bố trí trên xe hệ thống phanh nhằm tạo
thêm lực cản nhân tạo để tiêu hao năng lượng quán tính của xe.Lực cản nhân tạo ở
đây chính là lực ma sát trong cơ cấu phanh (ma sát giữa má phanh và tang trống
phanh).
Trong thực tế, quá trình phanh được phân theocác dạng sau: phanh cấp tốc,
phanh chậm dần và phanh dừng xe trên dốc.
Phanh cấp tốc là quá trình phanh với gia tốc chậm dần khi lực phanh lớn
nhất.Gia tốc phanh trung bình của xe khi chuyển động với vận tốc ban đầu là v
1
đến
vận tốc v
2
bằng tỉ số giữa hiệu hai vận tốc đó và thời gian phanh trong cùng một điều
kiện chuyển động.Nếu gia tốc phanh lớn thì thời gian phanh nhỏ.Khi phanh cấp tốc
động năng của xe chủ yếu bò tiêu hao do lực cản nhân tạo (chiếm 90%).Còn phần
động năng bò tiêu hao do lực cản đường và lực cản không khí nhỏ.Số lần phanh cấp
tốc chiếm từ (5÷10)% tồng số các lần phanh.
Phanh chậm dần được sử dụng để dừng xe ở vò trí đã đònh trước hoặc để giảm
từ từ vận tốc chuyển động của xe.Khi phanh chậm dần, động năng được tiêu hao bởi
lực cản của đường, lực cản không khí và lực cản nhân tạo.Gia tốc phanh chậm dần

nhỏ hơn so với gia tốc phanh cực đại (khi phanh cấp tốc).
Phanh dừng trên dốc được sử dụng để cố đònh xe tại chỗ (v= 0), trên đường
bằng hoặc đứng trên dốc (đầu xe có thể quay lên hoặc quay xuống dốc).gia tốc phanh
trong trường hợp này bằng không.
Ngoài hệ thống phanh của xe, động cơ cũng được sử dụng làm phanh
phụ.Phương pháp phanh xe bằng động cơ được thực hiện khi không cắt động cơ khỏi
hệ thống truyền lực.Lực pahnh trên các bánh xe là do mô-men phanh của động cơ,
mô-men ma sát trong hệ thống truyền lực và ở các bánh xe sinh ra.Phương pháp này
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 52
thường được sử dụng khi cần giảm từ từ tốc độ chuyển động của xe hoặc cho xe
chuyển động với vận tốc không đổi khi xuống dốc dài.
Khi phanh, trên may-ơ bánh xe sẽ tác dụng mô-men phanh, còn trên bánh xe
tác dụng phản lực tiếp tuyến của đường hướng ngược với chiều chuyển động.Phản lực
này được gọi là lực phanh.
Lực phanh của xe bằng tổng các lực phanh trên các bánh xe.Khác với các lực
nhân tạo, lực phanh có thể điều chỉnh từ 0 đến trò số lớn nhất tương ứng với trường
hợp phanh cấp tốc.
Nếu bánh xe được phanh không bò trượt lết trên đường thì động năng của xe sẽ
chuyển thành công ma sát trong cơ cấu phanh và một phần là công của các lực cản tự
nhiên.Khi phanh với cường độ lớn, bánh xe có thể bò hãm cứng.Trong trường hợp này,
bánh xe sẽ bò trượt lết và động năng sẽ chuyển thành công ma sát giữa lốp với mặt
đường.
Bảng 3-1 trình bày sự phân bố động năng theo các dạng lực cản khi phanh xe
từ vận tốc ban đầu v = 54km/h đến khi xe dừng hẳn trên đường bằng với cường độ
phanh khác nhau.Cường độ phanh phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh.Hệ
số bám của đường trong trường hợp này là ϕ = 0,6; hệ số cản lăn f = 0,025.
Bảng 3-1 SỰ PHÂN BỐ ĐỘNG NĂNG THEO CÁC DẠNG LỰC CẢN
KHI PHANH XE
Phanh khi các bánh xe chưa bò

hãm cứng với lực trên bàn đạp
phanh tính bằng [N]
Phanh khi các bánh
xe bò hãm cứng
Các dạng lực cản
0 200 400 600
Ở cầu
trước
Ở cả hai
cầu
* Ma sát trong cơ cấu phanh
(%)
* Lực cản lăn và ma sát trong
hệ thống truyền lực (%)
* Lực cản không khí (%)
* Sự trượt của lốp (%)
0
90
10
0
83,5
13
3
0,5
88
8
2
2
90
5

1
4
60
3
1
36
0
0
1
99
Từ bảng 3-1 ta thấy, phần lớn động năng của xe bò hấp thụ bởi ma sát trong cơ
cấu phanh, sau đó đến lực cản lăn.Khi phanh với cường độ lớn, phần động năng do
lực cản hấp thụ bò giảm xuống.Lực cản không khí trong mọi trường hợp đóng vai trò
không đáng kể.
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 53
Khi tăng cường độ phanh, động năng tổn hao do sự trượt của lốp tăng, do đó
tăng sự mài mòn của lốp.Sự mài mòn lốp sẽ rất lớn khi bánh xe bò hãm cứng (ω
k
= 0),
trượt với vận tốc lớn trên mặt đường cứng.
Theo các điều kiện về an toàn chuyển động, quá trình phanh đưa đến việc hãm
cứng các bánh xe là không có lợi.Bởi vì khi bánh xe bò hãm cứng, lực phanh giảm đi
rất nhiều so với trøng hợp phanh gần giới hạn hãm cứng.Trò số giới hạn của lực
phanh được quyết đònh bởi hệ bám của bánh xe với đường:
P
pmax
= ϕ.G
ϕ
= ϕ.P

z
(3-1)
Trong đó:
G
ϕ
-trọng lượng bám của bánh xe
ϕ -hệ số bám dọc của bánh xe với đường
P
z
–phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe
Khi bò hãm cứng, các bánh xe sẽ bò trượt lết và hệ số bám giữa bánh xe với
đường sẽ giảm nhiều.Theo các số liệu thực nghiệm, lực phanh khi bánh xe bò hãm
cứng cũng có thể giảm từ (25÷30)%.Do vậy quãng đường phanh sẽ tăng lên.
Ngoài ra, khi các bánh xe bò trượt lết trên đường, xe sẽ mất tính dẫn hướng và
bò mất ổn đònh chuyển động thẳng.
Khi phanh xe, sự hãm cứng của các bánh xe cầu trước và cầu sau thường xảy
ra không đồng thời.
Nếu các bánh xe cầu trước bò hãm cứng trước thì xe sẽ mất tính dẫn hướng.Bởi
vì khi đó hướng chuyển động của xe sẽ được quyết đònh không phải do góc quay của
bánh xe dẫn hướng mà là hướng của vec-tơ vận tốc trượt.Nếu các bánh xe cầu sau bò
hãm cứng trước và có lực ngang tác dụng thì chúng sẽ trượt ngang và xe sẽ quay vòng
theo hướng tác dụng của lực ngang xung quanh cầu trước.Vì vậy, để đảm bảo các
điều kiện an toàn chuyển động, hiện nay trên một số xe người ta bố trí thiết bò chống
hãm cứng các bánh xe (ABS_Antilock Breaking Systems)
II.PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHI PHANH
Xét trường hợp ôtô chuyển động trên đường bằng, không kéo rờ-moóc.Khi
phanh, trên xe chòu tác dụng của các lực và mô-men: P
j
, P
ω

, P
f
, P
p
…(hình 3-1).
Lập phương trình cân bằng động lực học của xe khi phanh ta có:
P
k
+ P
j
– P
p
-P
ω
-P
f
= 0 (3-2)
Xét trường hợp phanh xe có cắt ly hợp nên P
k
= 0; do đó:
P
j
= P
p
+ P
ω
+ P
f
(3-3)
Hay :

GfKFvPJ
g
G
ppk

2
++=δ
Trong đó:
δ
k
–hệ số kể đến ảnh hưởng của khối lượng vận động quay đến khối
lượng chuyển động tònh tiến (trường hợp phanh xe có cắt ly hợp):
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 54
δ
k
= (1,02 ÷ 1,04) ≈ 1
G –trọng lượng toàn bộ của xe
P
p
–lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra, đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh
xe
với mặt đường. P
p
= M
p
/r
k
, với M
p

là mô-men phanh do cơ cấu phanh
sinh
ra.
Biến đổi biểu thức (3-3) ta được gia tốc chậm dần khi phanh J
p
:
g
G
KFvfGP
dt
dv
J
p
p
.
).(
2
++
== (3-4)
Có thể bỏ qua lực cản của không khí, nên:
J
p
= (γ
p
+ f).g
Trong đó:
G
P
p
p

=γ -lực phanh đơn vò.
Để đảm bảo phanh không bò bó cứng bánh xe, các bánh xe không bò trượt lết,
lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra bò giới hạn bởi điều kiện bám.Ta có:
P
pmax
≤ P
ϕ
= ϕ.G
ϕ
Do vậy khi phanh với cường độ phanh lớn, giới hạn của γ
p
là ϕ hay γ
p
≤ ϕ.
Mặt khác, phanh xe trên đường bằng có lớp phủ nhựa cứng thì ϕ rất lớn hơn so
với f.Trong trường hợp đó ta có thể bỏ qua hệ số cản lăn f.Khi đó:
J
p
= γ
p
.g [m/s
2
]
J
Pmax
= ϕ.g [m/s
2
]
Như vậy, gia tốc phanh tỉ lệ với lực phanh đơn vò.
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 55
Khi phanh không cắt động cơ khỏi hệ thống truyền lực, ngoài lực phanh tạo
nên bằng cơ cấu phanh còn có lực phanh sinh ra do lực cản của động cơ quy dẫn về
bánh xe chủ động được phanh:
tlk
tlmse
pe
r
iM
P
η.
.
=
Trong đó :
P
pe
-lực phanh do động cơ sinh ra quy dẫn đến bánh xe chủ động
được phanh.
M
mse
-mô-men ma sát của động cơ
i
tl
, η
tl
-tỉ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực
r
k
-bán k ính tính toán bánh xe.
Mô-men ma sát của động cơ M

mse
được xác đònh bằng công thức kinh
nghiệm.Tuy nhiên, trong quá trình phanh và không cắt động cơ khỏi hệ thống truyền
lực thì phanh chỉ có hiệu quả khi M
mse
> M
je
, trong đóM
je
là mô-men quán tính của
động cơ.Mô-men này cản trở quá trình phanh khi không cắt li hợp.
III.SỬ DỤNG TRỌNG LƯNG BÁM TRONG QUÁ TRÌNH PHANH
Như trên đã biết, lực phanh tỉ lệ với trọng lượng của xe khi phanh (P
p
= γ
p
.G)
hay tỉ lệ với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe khi phanh (P
p
=
γ
p
.P
z
).Để đảm bảo sử dụng được trọng lượng bám trong quá trình phanh thì lực phanh
đơn vò trên tất cả các cầu xe phải bằng nhau:
γ
p1
= γ
p2

= …= γ
p
=
ϕ=
zi
p
P
P
1
Trong đó: P
zi
–tổng phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các
bánh xe của cầu thứ I
Như vậy, các lực phanh phải tỉ lệ thuận với phản lực pháp tuyến:
P
p1
= γ
p
.P
z1
(3-5)
P
p2
= γ
p
.P
z2
Nếu điều kiện (3-5) không được thỏa mãn thì trước hết, các bánh xe của một
cầu nào đó sẽ bò hãm cứng (khi P
pi

> γ
p
.P
zi
), sau đó đến các bánh xe của các cầu
khác.Kết quả sẽ làm mất độ ổn đònh chuyển động của xe và xe có thể bò trượt
ngang.Khi có sự phân bố lí tưởng các lực phanh, gia tốc phanh lớn nhất sẽ được xác
đònh theo công thức:
J
pmax
= g.γ
pmax
= ϕ.g [m/s
2
]
Gia tốc phanh trong trường họp này không phụ thuộc vào trọng lượng xe mà
chỉ phụ thộc vào hệ số bám của bánh xe với mặt đường.
Tuy nhiên, trong quá trình phanh, phản lực pháp tuyến của đường luôn biến
đổi.Ta hãy xét trường hợp xe hai cầu ở trên (hình 3-1):
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 56
Phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau
là:









++=
G
hKFv
g
hJ
b
L
G
P
gp
z
ω
.
.
2
1
(3-6)








−−=
G
hKFv
g

hJ
a
L
G
P
gp
z
ω
.
.
2
1
Khi bỏ qua lực cản không khí P
ω
:








+=
g
hJ
b
L
G
P

gp
z
.
1
(3-7)








−=
g
hJ
a
L
G
P
gp
z
.
1
Như vậy, phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe luôn thay
đổi, và phụ thuộc vào các thông số kết cấu của xe (a,b,h
g
,G), vào gia tốc chậm dần
khi phanh J
p

, theo quan hệ:
gp
gp
z
z
hJag
hJbg
P
P


2
1
−
+
= (3-8)
Lực phanh và mô-men phanh ở các cầu vì vậy cũng thay đổi (theo điều kiện lý
tưởng).Hay:








+=
g
hJ
b

L
G
P
gp
pp
.
.
1
γ
(3-9)








−=
g
hJ
a
L
G
P
gp
pp
.
.
2

γ
và:
gp
gp
p
p
hJag
hJbg
P
P


2
1
−
+
=
M
p1
=P
p1
.r
k
= γ
p
.P
z1
.r
k
M

p2
=P
p2
.r
k
= γ
p
.P
z2
.r
k
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 57
Hình 3-2.Đặc tính phân bố mô men phanh theo điều kiện lý tưởng
Đồ thò hình 3-2 (góc phần tư thứ nhất) biểu diễn mối quan hệ giữa các mô-men
phanh cầu trước M
p1
, cầu sau M
p2
với gia tốc phanh J
p
khi lực phanh được phân bố
theo điều kiện lý tưởng.Như vậy, tỉ số mô-men phanh giữa hai cầu (M
p1
/M
p2
) thay đổi
không tuyến tính tùy thuộc vào sự thay đổi của gia tốc phanh J
p
.để thỏa mãn được

mối quan hệ trên, trong dẫn động phanh phải có cơ cấu tự điều chỉnh lực phanh và
mô-men phanh.cơ cấu đó thường gọi là bộ điều hòa lực phanh.
Tuy nhiên, lực phanh thực tế (tương ứng là mô-men phanh thực tế) lại thay đổi
theo một quy luật khác.dolực ép guốc phanh Q tỉ lệ thuận với áp suất dẫn động (trong
hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực hoặc khí nén) nên mô-men phanh M’
p
do cơ
cấu phanh sinh ra cũng phụ thuộc vào áp suất trong dẫn động phanh.Do vậy ta có thể
xác đònh mô-men phanh do cơ cấu phanh sinh ra theo biểu thức:
M’
p
= k.p
o
Trong đó:
k –hệ số tỉ lệ
p
o
–áp suất trong dẫn động phanh.
Hệ số k phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố và nó có thể thay đổi trong một phạm
vi rộng.Tuy nhiên, đối với một ôtô cụ thể, khi trong dẫn động phanh không có các bộ
điều hòa lực phanh, hệ số k có thể coi là hằng số; và giá trò của k được xác đònh bởi
các thông số kết cấu của từng hệ thống phanh ôtô.Như vậy, lực phanh do cơ cấu
phanh sinh ra ở các bánh xe cầu trước và các bánh xe cầu sau bằng:
P’
p1
= k
1
.p
0
P’

p2
= k
2
.p
0
Khi đó, phương trình chuyển động của ôtô khi phanh:
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 58
021
'
2
'
1
).(. pkkPPJ
g
G
ppp
+=+=
hay:
)(
.
21
0
kkg
JG
p
p
+
=
do đó:

pp
J
kk
k
g
G
P .
)(
.
21
1
'
1
+
=
pp
J
kk
k
g
G
P .
)(
.
21
2
'
2
+
=

Các hệ số của J
p
ở vế phải có thể coi là hằng số.Điều đó có nghóa là lực phanh
(và mô-men phanh) do cơ cấu phanh sinh ra tỉ lệ thuận với gia tốc phanh J
p
.
Ta biểu thò tỷ số giữa mô-men phanh các bánh xe cầu trước M’
p1
và cầu sau
M’
p2
qua các thông số kết cấu của hệ thống phanh, và kí hiệu là C
c
thì:
22
11
'
2
'
1
.
.
Qk
Qk
M
M
C
Q
Q
p

p
c
==
Trong đó:
k
1Q
, k
2Q
–hệ số tỉ lệ giữa mô-men phanh các bánh xe cầu trước, cầu sau
và lực ép guốc phanh Q
1
, Q
2
.Các hệ số nàu phụ thuộc vào kết cấu của cơ cấu phanh
và hệ số ma sát của má phanh với tang trống phanh.
Q
1
, Q
2
–lực ép guốc phanh ở các bánh xe cầu trước, cầu sau.
Khi hệ số ma sát của má phanh với tang trống phanh không đổi thì các hệ số
k
1Q
, k
2Q
có thể coi như không đổi.
Nếu trong dẫn động phanh không có cơ cấu tự điều chỉnh lực phanh thì tỉ số
giữa các lực ép guốc phanh là hằng số









= const
Q
Q
2
1
.
Ví dụ, với hệ thống phanh dẫn động thủy lực, tỉ lệ giữa lực ép guốc phanh các
bánh xe cầu trước Q
1
và các bánh xe cầu sau Q
2
sẽ là:
2
2
2
1
2
1
d
d
Q
Q
=
Trong đó: d

1
, d
2
là đường kính xilanh công tác ở các bánh xe cầu trước, cầu
sau.
Với phanh có dẫn động khí nén, kết quả thu được cũng tương tự.Tỉ số này được
quyết đònh bởi kích thước bầu phanh và kích thước cam ép trong cơ cấu doãng.
Trên đồ thò hình 3-2 (góc phần tư thứ hai) biểu diễn mối quan hệ giữa mô-men
phanh M’
p1
và M’
p2
với lực F tác dụng lên bàn đạp phanh.Khi C
c
= const, các mô-men
phanh sẽ tỉ lệ thuận với lực F.
Từ đồ thò hình 3-2, có thể thấy rằng:
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 59
- Khi phanh xe trên đường trơn (ϕ
min
< ϕ
0
), lực tác dụng lên bàn đạp phanh
được giới hạn bởi điều kiện hãm cứng các bánh xe cầu trước (ứng với F
1
, có M’
p1
=
M

p1
) trong khi mô-men phanh do cơ cấu phanh sinh ra ở cầu sau M’
p2
nhỏ hơn M
p2
(theo điều kiện lý tưởng).Điều đó làm giảm hiệu quả phanh của toàn xe.Mặt khác,
phanh làm bó cứng các bánh xe cầu trước khi đi trên đường trơn sẽ không có lợi bởi
khi đó xe sẽ mất tính điều khiển và có thể gây ra tại nạn.
- Khi phanh xe trên đường tốt, có hệ số bám lớn (chẳng hạn phanh với hệ số
bám ϕ
max
> ϕ
0
), để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám phân bố lên cầu sau, thì lực
tác dụng lên bàn đạp phanh phải là F
2
(ứng với F
2
có M’
p2
= M
p2
).Khi đó M’
p1
< M
p1
.
Như vậy trọng lượng bám phân bố lên cầu trước sẽ không được sử dụng hoàn
toàn.Hiệu quả phanh của toàn xe cũng giảm.Nếu tiếp tục tăng lực tác dụng lên bàn
đạp phanh (F < F

2
) thì các bánh xe cầu sau sẽ bò bó cứng, và xe có thể bò trượt ngang.
Chỉ có một giá trò hệ số bám trên đường ϕ
0
(ứng với một gia tốc phanh xác
đònh) thỏa mãn điều kiện mô-men phanh sinh ra ở cả hai cầu (dưới tác dụng của lực
đặt trên bàn đạp phanh F = F
0
) đồng thời bằng mô-men bám theo điều kiện lý tưởng.
Như vậy, khi tỉ số giữa các mô-men phanh không đổi, trọng lượng bám chỉ
được sử dụng hoàn toàn tại một điểm ứng với một gia tốc phanh xác đònh.Ngoài ra ở
các điểm khác trọng lượng bám sẽ không được sử dụng hoàn toàn; gia tốc phanh của
xe sẽ nhỏ hơn gia tốc lớn nhất có thể có được.Hiệu quả phanh vì vậy sẽ giảm.Hệ
thống phanh các ôtô hiện đại ngày nay đã khắc phục được nhược điểm nêu trên của
hệ thống phanh “cổ điển” nhờ trên nó được bố trí thêm nhiều cụm hệ thống như: bộ
điều hòa lực phanh, hệ thống chống hãm cứng bánh xe, van hạn chế áp suất.
IV.CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG PHANH
Khi đánh giá tính năng tăng tốc của xe người ta đã sử dụng các thông số thời
gian tăng tốc và quãng đường tăng tốc.
Phanh xe là một quá trình hoàn toàn ngược lại với quá trình tăng tốc.Bởi vậy,
thời gian phanh và quãng đường phanh cũng được sử dụng làm thông số đánh giá chất
lượng phanh.
1.Thời gian phanh
Nếu gọi vận tốc chuyển động của xe lúc bắt đầu phanh là v
1
, ở thời điểm cuối
quá trình phanh là v
2
thì thời gian phanh được tính theo biểu thức sau:
dv

J
dt
p
.
1
=
hay
∫
=
1
2
v
v
p
p
J
dv
t (3-10)
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 60
Từ phương trình động lực học của xe khi phanh (3-2) và sau khi biến đổi biểu
thức (3-4), gia tốc phanh được xác đònh theo biểu thức sau:









++=
G
KFv
f
g
J
p
k
p
2
γ
δ
nên:
∫








++
=
1
2
2
v
v
p

k
p
G
KFv
f
g
dv
t
γ
δ
Nếu lực phanh đơn vò đạt giá trò lớn nhất trong cả quá trình phanh (tương đương
với P
pmax
trong cả quá trình phanh); thanh phần cản lăn và c ản không khí coi như
không đáng kể thì thời gian phanh sẽ đạt giá trò nhỏ nhất (t
pmin
) tính đến khi v
2
= 0
trên mặt đường khô, nằm ngang là:
g
v
t
p
.
1
min
ϕ
= (3-11)
Ở đây hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay δ

k
= 1 vì khi phanh có cắt li hợp.
2.Quãng đường phanh
Từ đònh nghóa
dt
dS
v = , hay:
dt
dv
dv
dS
v .=
Ta có:
p
J
dvv
dS
.
=
Tích phân phương trình đó ta có:
∫
++
=
1
2
)(
.
2
v
v

p
k
p
G
KFv
f
g
dvv
S
γ
δ
Tương tự như điều kiện đã được nêu ra khi xác đònh thời gian phanh tối thiểu,
ta có quãng đường phanh tối thiểu S
pmin
:
ϕ 2
2
1
min
g
v
S
p
=
(3-12)
Như vậy, quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào bình phương vận tốc của
xe lúc bắt đầu phanh và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường.
Khi có kể đến lực cản không khí với xe có tốc độ lớn v
1
> 100 km/h, quãng

đường phanh trong trường hợp này là:












+
=
ϕ
ϕ
G
KFv
FKg
G
S
p
2
1
min
ln
2
[m]
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 61
3.Giản đồ phanh
Hình 3-3.Giản đồ phanh
Các thông số đánh giá chất lượng phanh ở trên khác xa với các thông số chất
lượng phanh thực tế vì khi xác đònh chúng ta đã giả thiết phanh xảy ra trong các điều
kiện tối ưu (P
p
= P
pmax
trong cả quá trình phanh).Trong thực tế, các thông số đánh giá
chất lượng phanh còn chòu ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố.
Thời gian phanh không chỉ tính từ khi phanh bắt đầu có hiệu quả (thời điểm xe
bắt đầu giảm tốc độ) cho đến khi xe dừng hẳn, mà phải tính từ khi người lái nhận
được tính hiệu phải phanh.Như vậy, thời gian phanh sẽ lớn hơn và quãng đường phanh
sẽ dài hơn so với các giá trò đã được tính toán ở trên.
Để xác đònh được các thông số đánh giá chất lượng phanh, chúng ta phải biết
được tính chất thay đổi của gia tốc phanh theo thời gian, nghóa là phải biết được mối
quan hệ giữa gia tốc phanh và thời gian phanh.Mối quan hệ này được thể hiện qua
giản đồ phanh (hình 3-3).
Trên giản đồ, gốc tọa độ được coi là thời điểm người lái bắt đầu phát hiện ra
chướng ngại vật.Thời gian chuẩn bò phanh và thời gian phanh được phân thành các
giai đoạn sau:
t
1
–thời gian phản xạ của người lái.Thời gian này được tính từ khi người lái
phát hiện ra chướng ngại vật, cần phải phanh đến lúc đặt chân lên bàn đạp
phanh.Thời gian t
1
phụ thuộc vào phản xạ của từng người lái, trình độ lái xe, mức độ
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 62
chú ý của người lái xe, trạng thái thần kinh của người lái xe…Thông thường t
1
= (0,3
÷1,8)s.
t
2
–thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh.Thời gian này được tính từ khi
người lái bắt đầu tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi phanh bắt đầu có hiệu
quả.Thời gian t
2
dùng để khắc phục hành trình tự do trong hệ thống phanh.
Với phanh dẫn động thủy lực t
2
= (0,05 ÷ 0,1)s.
Với phanh dẫn động khí nén t
2
= (0,2 ÷ 0,4)s.
t
3
–thời gian tăng gia tốc phanh.Ở phanh dẫn động thủy lực, đoạn 2a là đoạn
thẳng và t
3
= (0,25 ÷ 0,4)s.Đối với phanh dẫn động bằng khí nén, gia tốc phanh tăng
theo một đường cong.Song, trong hầu hềt các trường hợp sự tăng của gia tốc phanh từ
J
p
= 0 đến J
p
= 0,9.J

pmax
gần như theo quy luật tuyến tính.Do vậy, đoạn này của giản
đồ có thể coi như đường thẳng.Thời gian t
3
của dẫn động phanh khí nén bằng (0,5 ÷
0,75)s.
t
4
–thời gian phanh với gia tốc cực đại J
p
= J
pmax
.
t
5
–thời gian nhả phanh sau khi xe dừng:
t
5
= (0,1 ÷ 0,5)s.
Như vậy thời gian phanh tổng cộng, kể từ lúc phát hiện ra chướng ngại vật đến
khi xe dừng hẳn được tính theo biểu thức sau:
t
p
= t
1
+ t
2
+ t
3
+ t

4
Tương ứng với thời gian phanh t
p
, quãng đường phanh tổng cộng sẽ là:
S
p
= S
1
+ S
2
+ S
3
+ S
4
Khi người lái bắt đầu nhấc chân khỏi bàn đạp ga để chuyển sang chân phanh,
tốc độ của xe bắt đầu bò giảm.Nhưng vì khoảng thời gian t
1
và t
2
không lớn lắm nên
có thể coi vận tốc trên quãng đường chạy S
1
và S
2
là đều.Vì vậy với vận tốc ban đầu
v
1
, quãng đưừong chạy trong thời gian (t
1
+ t

2
) là:
S
1
+ S
2
= v
1
(t
1
+ t
2
)
Quãng đường chạy được trong thời gian t
3
là:
S
3
= v
1
.t
3
–J
pmax
.
6
2
3
t
Quãng đường xe chạy được trong khoảng thời gian t

4
được xác đònh từ điều
kiện cân bằng giữa công do lực phanh sinh ra vời động năng của xe:
( )
2

2
212
4
vv
g
G
PS
p
−
=
Trong đó:
P
p
–lực phanh của xe ứng với gia tốc phanh đạt giá trò lớn nhất.
maxpp
J
g
G
P =
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 63
v
12
= v

1
- J
pmax.
2
3
t
v
2
–vận tốc của xe ở cuối đoạn đường S
4
.Vì sau khi đi hết đoạn đường
S
4
, xe dừng hẳn nên v
2
= 0.Do đó ta có quãng đường S
4
:
8
.
2
.
.2
2
3max
31
max
2
1
tJ

tv
J
v
S
p
p
p
+−=
Tổng quãng đường phanh của xe từ vận tốc ban đầu v
1
đến khi xe dừng hẳn (v
2
= 0) sẽ là:
24
.
.22
2
3max
max
2
13
114
2
tJ
J
v
t
ttvS
p
p

−+






++=
Khi tìm hiểu những nguyên nhân xảy ra tai nạn, thông thường phải xác đònh
vận tốc của xe khi bắt đầu phanh.Để xác đònh được vận tốc này cần đo quãng đường
trượt lết của các bánh xe trên đường.
Quãng đường trượt (S
t
) của các bánh xe khi bò hãm cứng (chính là vết lết của
các bánh xe để lại trên đường khi phanh) bằng quãng đường phanh với gia tốc phanh
lớn nhất (S
4
), nên:
8
.
2
.
.2
2
3max
31
max
2
1
4

tJ
tv
J
v
SS
p
p
t
+−==
Khi bánh xe của tất cả các cầu đều bò hãm cứng thì J
pmax
= ϕ.g.Thay giá trò này
vào công thức trên ta có:
g
t
Sgv
t

2
2
3
1
ϕϕ+=
Trong đó thời gian t
3
được xác đònh theo loại và kết cấu của hệ thống phanh.
Trong bàng 3-2 trình bày Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh ôtô do Bộ Giao
Thông vận tải của nước ta quy đònh năm1995.Tiêu chuẩn ứng với chế độ thử phanh
khi ôtô không tải, chạy trên đường nhựa khô, nằm ngang ở vật tốc bắt đầu phanh 8,33
m/s (30km/h)

KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 64
Bảng 3-2 TIÊU CHUẨN VỀ HIỆU QUẢ PHANH CHO PHÉP ÔTÔ LƯU HÀNH
TRÊN ĐƯỜNG BỘ (Bộ giao thông vận tải, việt nam –1995)
Loại ôtô
Quãng đường phanh,
[m], không lớn hơn
Gia tốc phanh lớn nhất,
[m/s
2
], không nhỏ hơn
- Ôtô con và các loại ôtô khác thiết kế
trên cơ sở ôtô con.
- Ôtô tải trọng lượng toàn bộ nhỏ hơn
80 kN và ôtô khách có chiều dài toàn
bộ dưới 7,5m.
- Ôtô tải hoặc ôtô đoàn có trọng lượng
toàn bộ lớn hơn 80 kN và ôtô khách có
chiều dài toàn bộ lớn hơn 7,5 m.
7,2
9,5
11
5,8
5,0
4,2
Cần lưu ý rằng tiêu chuẩn cho phép và hiệu quả phanh ở mỗi nước một
khác.Việc đề ra tiêu chuẩn cụ thể cho từng nước tuỳ thuộc vào nhiều vần đề như:
nguồn cung cấp ôtô sử dụng (ôtô nhiều chủng loại của nhiền nước), điều kiện đường
sá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, trang thiết bò kiểm tra…
Trên bảng 3-3 trình bày tiêu chuẩn khi thử phanh trong điều kiện cơ cấu phanh

nguội (nhiệt độ trống phanh <100
0
C), khi xe đầy tải (tiêu chu ẩn của châu Âu và Liên
Hiệp Quốc).
KHOA CƠ KHÍ Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG Trang 65
Bảng 3-3 TIÊU CHUẨN KHI THỬ PHANH
Loại ôtô
Tốc độ bắt
đầu phanh,
[m/s], [km/h]
Lực trên
bàn đạp
phanh, [N]
Gia tốc phanh
không nhỏ
hơn, [m/s
2
]
Quãng đường
phanh không
lớn hơn, [m]
+ Ôtô du lòch
+ Ôtô khách với trọng
lượng toàn bộ đến 50 kN
+ Ôtô khách với trọng
lượng toàn bộ trên 50 kN
+ Ôtô tải với trọng lượng
toàn bộ:
đến 35 kN

từ 35 kN đến 120 kN
trên 120 kN
22,22 –80
16,66 –60
16,66 –60
19,44 –70
13,88 –50
11,11 –40
500
700
700
700
700
700
7,0
7,0
6,0
5,5
5,5
5,5
43,2
25,8
32,1
44,8
25,0
17,2
Đoàn xe với trọng lượng
toàn bộ:
đến 35 kN
từ 35 kN đến 120 kN

trên 120 kN
19,44 –70
13,88 –50
11,11 –40
700
700
700
5,5
5,5
5,5
46,9
26,5
18,4
V.ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ SỬ DỤNG ĐẾN QUÃNG ĐƯỜNG
PHANH
1.Trạng thái kỹ thuật của hệ thống phanh
Hành trình tự do của hệ thống phanh có ảnh hưởng lớn đến quãng đường
phanh.Khi tăng khe hở trong dẫn động phanh và cơ cấu phanh, thời gian chậm tác
dụng t
2
của hệ thống phanh tăng lên, do đó quãng đường phanh cũng tăng lên.
Nếu khe hở giữa má phanh và tang phanh tăng lên 0,5 mm thì quãng đường
phanh có thể tăng từ (10-25%).
p suất khí nén cũng ảnh hưởng đến quãng đường phanh, áp suất tăng, quãng
đường phanh giảm.Thông thường, áp suất khí nén trong hệ thống phanh là (0,7-0,8)
Mpa.Ở một số hệ thống phanh hiện đại người ta đang nghiên cứu để tăng áp suất
phanh trong hệ thống lên tới (1,5-2)Mpa.
Khi có dầu, mỡ nước…dính vào má phanh và tang phanh, quãng đường phanh
sẽ tăng lên do giảm hệ số ma sát trong cơ cấu phanh.Vì vậy, để đảm bảo phanh xe có
hiệu quả, trong quá trình sử dụng, hệ thống phanh cần được chăm sóc và bảo dưỡng

theo đúng các chế độ đã quy đònh.