Phân tích đặc điểm cấu tạo, hoạt động và khai thác các bài thực hành mô hình của hệ thống phanh chống bó KFZ 2004d trang bị tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng

2
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn ba tháng tìm hiểu và nghiên cứu thực tế, với sự hướng dẫn tận tình của
thầy Nguyễn Thanh Tuấn tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung” Phân
tích đặc điểm cấu tạo, hoạt động và khai thác các bài thực hành Mô hình của hệ
thống phanh chống bó KFZ- 2004D trang bị tại phòng Mô phỏng và kết nối máy
tính với các thiết bị năng lượng”.
Qua đây tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Thanh Tuấn đã tận tình
hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài. Tôi cũng xin được gửi
lời cảm ơn đến các thầy trong bộ môn Kỹ Thuật Ôtô và các bạn đã giúp đỡ, động
viên tôi trong thời gian qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Nha trang, ngày 27 tháng 10 năm 2006.
Sinh viên thực hiện.

Trần Ngọc Anh.

3
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỹ thuật
đã tạo điều kiện cho ngành công nghiệp ôtô phát triến và ngày càng hoàn thiện hơn
với những hệ thống hiện đại, tiên tiến nhất. Nhằm nâng cao chất lượng đào tạo, giúp
sinh viên có thể tiếp cận với những công nghệ mới, bộ môn Kỹ Thuật Ô Tô được
trang bị phòng thực tập mô phỏng với những mô hình mới. Đây là những mô hình
học tập hiện đại nhất Việt Nam hiện nay, nó được kết hợp giữa các bộ phận của
tổng thành ôtô và máy tính do đó không những ta có thể quan sát trực tiếp trên mô
hình mà còn có thể khảo sát, chẩn đoán… các bộ phận đó qua máy tính.
Mô hình của hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe KFZ- 2004D là một trong
các mô hình được trang bị tại phòng thực tập mô phỏng. Mô hình này thực sự giúp
ích cho việc tìm hiểu và nghiên cứu về hệ thống phanh ABS với cơ sở lý thuyết,
khảo sát hoạt động của các bộ phận, quan sát trực quan sự làm việc trên mô hình
tương tự như khi bánh xe làm việc trên đường. Ngoài ra mô hình còn cho ta có thể
tìm hiểu chung về hệ thống phanh trên ô tô.
Với mục đích khai thác và đưa vào sử dụng mô hình của hệ thống phanh chống
bó KFZ- 2004D, sau quá trình học tập tôi được nhà trường giao thực hiện đề tài tốt
nghiệp” Phân tích đặc điểm cấu tạo, hoạt động và khai thác các bài thực hành
Mô hình của hệ thống phanh chống bó KFZ- 2004D trang bị tại phòng mô phỏng
và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng”.
Sau thời gian nghiên cứu và tiếp xúc trực tiếp với mô hình, được sự hướng dẫn
tận tình của thầy Nguyễn Thanh Tuấn cùng các thầy trong bộ môn Kỹ Thuật Ôtô -
Khoa Cơ khí tôi đã hoàn thành đề tài với nội dung gồm bốn phần:
Phần1: Giới thiệu chung.
Phần 2: Phân tích đặc điểm cấu tạo và hoạt động Mô hình của hệ thống
phanh chống bó KFZ- 2004D.
Phần 3: Khai thác các bài thực hành mô hình của hệ thống phanh chống
bó KFZ- 2004D.

Phần 4: Kết luận và đề xuất ý kiến.


4
Trong quá trình thực hiện đề tài, do kiến thức chuyên môn của bản thân còn hạn
chế nên đề tài của tôi không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi kính mong sự góp
ý của các thầy và các bạn để đề tại được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 27 tháng 10 năm 2006
Sinh viên thực hiện.

Trần Ngọc Anh

5
Chương 1:
GIỚI THIỆU CHUNG.
1.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ.
1.1.1. Chức năng, yêu cầu của hệ thống phanh.
Hệ thống phanh là một bộ phận của tổng thành ôtô, nó được trang bị nhằm
đảm bảo các chức năng sau đây:
- Giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó.
- Giảm tốc độ chuyển động của xe tới khi dừng hẳn.
- Giữ xe ở một vị trí nhất định trên đường dốc.
Nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể nâng cao vận tốc chuyển động
trung bình của ôtô, đảm bảo an toàn khi xe chuyển động ở tốc độ cao do đó mà có
thể nâng cao được năng suất vận chuyển.
Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ô tô. Do vậy
phải đảm bảo các yêu cầu như sau:
- Đảm bảo nhanh chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào.
- Quãng đường phanh ngắn nhất.
- Đảm bảo tính dẫn hướng của ôtô khi phanh.
- Điều khiển nhẹ nhàng, êm dịu.
- Đảm bảo độ tin cậy khi sử dụng, hạn chế hư hỏng.
1.1.2. Phân loại.
Hệ thống phanh ôtô rất đa dạng, tùy thuộc vào loại xe, thời kỳ, mục đích sử
dụng… mà người ta có thể gọi hoặc trang bị trên xe những loại phanh khác nhau.
Một cách tổng quát ta có thể phân loại hệ thống phanh như sau:

STT Tiêu chí phân loại Phân loại
1 Theo cách điều khiển
• Phanh điều khiển bằng chân (phanh chân).
• Phanh điều khiển bằng tay (phanh tay).
• Phanh điều khiển tự động.
Bảng 1-1. Phân loại tổng quát hệ thống phanh


6
2 Theo kết cấu của cơ cấu
phanh
• Phanh tang trống.
• Phanh đĩa.
• Phanh đai.
3 Theo phương thức dẫn
động phanh
• Phanh cơ khí.
• Phanh thủy lực.
• Phanh khí nén.
• Phanh điện.
4 Theo vị trí đặt cơ cấu
phanh
• Phanh hãm bánh xe.
• Phanh hãm trục truyền động.
5 Theo mức độ hoàn thiện
của hệ thống phanh
• Phanh thường.
• Phanh trợ lực.
• Phanh có bộ điều hòa lực phanh (LSPV).
• Phanh chống hãm cứng bánh xe (ABS).

6 ………………

……………………………………

- Phanh chân (phanh chính): Được dùng để chủ động giảm tốc độ của xe. Phanh
chân là phanh chính được dùng trong suốt quá trình xe chuyển động. Phanh chân có
thể được dẫn động bằng thuỷ lực hoặc khí nén, nó thường sử dụng cơ cấu phanh
dạng tang trống hoặc đĩa.
- Phanh tay (phanh phụ): Thường được dùng để giữ xe ở một vị trí nhất định hoặc
dự trữ cho phanh chân khi phanh chân bị hỏng. Phanh tay thường được dẫn động
bằng cơ khí với cơ cấu phanh dạng tang trống một số trường hợp dùng cơ cấu phanh
đĩa.
- Phanh điều khiển tự động: Hệ thống phanh này thường được trang bị trên các
đoàn xe (xe kéo rơmooc) để phanh các rơmooc khi nó bị tách ra vì một nguyên nhân
nào đó. Phanh điều khiển tự động thường hoạt động dưới tác dụng của lực quán tính
hoặc trọng lượng của rơmooc.


7
- Phanh tang trống: Lực phanh sinh ra ở các bánh xe nhờ sự ma sát giữa bố phanh
(tấm ma sát) và trống phanh. Trong hệ thống phanh tang trống thì bố phanh được cố
định còn trống phanh quay cùng bánh xe.
- Phanh đĩa: Trong hệ thống phanh đĩa, lực phanh sinh ra ở các bánh xe nhờ lực ép
giữa các tấm ma sát vào đĩa phanh. Để tạo ra được lực phanh thì các tấm ma sát
được gắn cố định trên một giá (calip) còn đĩa phanh quay cùng với các bánh xe.
- Phanh đai: Hệ thống phanh này thường được trang bị trên máy kéo, lực phanh
sinh ra nhờ sự ma sát giữa tấm ma sát (dạng đai) và một chi tiết quay nào đó.
- Phanh cơ khí: Hệ thống phanh này được dẫn động bằng cơ khí. Lực phanh được
truyền từ cơ cấu điều khiển đến cơ cấu phanh thông qua các đòn, khớp…cơ khí. Hệ
thống phanh dẫn động bằng cơ khí thường là hệ thống phanh tay.

- Phanh thuỷ lực: Lực điều khiển phanh từ bàn đạp phanh sẽ tạo ra dầu phanh có
áp suất, thông qua các đường ống dầu có áp suất này sẽ làm cho cơ cấu phanh hoạt
động tạo ra lực phanh. Hệ thống phanh điều khiển bằng thuỷ lực thường có ở phanh
chính.
- Phanh khí nén: Lực phanh sinh ra nhờ áp suất khí nén tác dụng nên cơ cấu phanh.
Phanh khí nén thường được trang bị cho các xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình, trong cả
phanh chính và phanh phụ.
- Phanh điện: Trong hệ thống phanh điện, dẫn động phanh là điện từ. Khi tác động
lên cơ cấu điều khiển phanh sẽ tạo ra một lực điện từ để phanh bánh xe.
- Phanh hãm bánh xe: Lực phanh được sinh ra nhờ sự ma sát trong cơ cấu phanh
đặt ở bánh xe. Trong phanh hãm bánh xe cơ cấu phanh thường dùng là dạng tang
trống hoặc đĩa, chúng được gắn cùng với moay ơ của bánh xe.
- Phanh hãm trục truyền động: Cơ cấu phanh của hệ thống phanh hãm trục truyền
động được gắn ngay ở đầu ra của hộp số trên trục truyền động. Hệ thống phanh này
thường dùng để cho xe dừng hẳn lại hoặc đứng yên tại chỗ trên đường dốc.
- Phanh thường: Trong hệ thống phanh thường, lực phanh tạo ra trên cơ cấu phanh
đơn thuần được dẫn động bằng thuỷ lực, khí nén hoặc cơ khí…áp suất dầu do bàn
đạp phanh tạo ra điều khiển trực tiếp cơ cấu phanh.


8
- Phanh trợ lực: Hệ thống phanh trợ lực có dẫn động phanh loại liên hợp (thuỷ lực-
khí nén, thuỷ lực- chân không). Với hệ thống phanh trợ lực người lái chỉ cần một
tác đông nhẹ lên cơ cấu điều khiển cũng đảm bảo tạo đủ áp suất tác dụng lên cơ cấu
phanh.
- Phanh có bộ điều hoà lực phanh: Áp suất dẫn động phanh do bàn đạp tạo ra sẽ
được điều chỉnh sao cho phù hợp với tải trọng đặt lên cầu xe do đó lực phanh được
điều hòa tránh hiện tượng bó cứng bánh xe.
- Phanh chống hãm cứng bánh xe (ABS): Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe
điều chỉnh cho các bánh xe khi phanh không xảy ra hiện tượng trượt lết, đảm bảo

hiệu quả phanh tối ưu, tính ổn định và khả năng dẫn hướng của ôtô khi phanh.
1.1.3.Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh cơ bản.
1.1.3.1. Hệ thống phanh thuỷ lực.
- Sơ đồ cấu tạo:
Hệ thống phanh thuỷ lực có sơ đồ cấu tạo như hình vẽ:












- Nguyên lý họat động:
Trong quá trình phanh người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (1), qua cần
điều khiển làm dầu trong xy lanh chính (2) bị đẩy tới bộ chia (3). Dầu có áp lực cao
H. 1- 1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực.
1.Bàn đạp phanh; 2. Xy lanh chính; 3. Bộ chia dầu; 4. Đư
ờng dẫn dầu;
5. Cơ cấu phanh.

1

2

3

4

5


9
H. 1- 2: Cơ cấu phanh tang trống.
1. Má phanh; 2. Chốt; 3. Cam; 4. Kẹp; 5,8. Guốc phanh;6. Lò xo trả về;
7. Xylanh con.

từ bộ chia (3) thông qua các đường dẫn dầu (4) được đưa tới cơ cấu phanh (5), tại
đây nhờ áp lực cao của dầu tác dụng làm ép má phanh trong cơ cấu phanh vào trống
phanh hoặc đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi không phanh chỉ cần nhả bàn đạp (1) nhờ cơ cấu trả về trong cơ cấu
phanh (lò xo trả về) mà dầu được ép hồi về, nhả má phanh và kết thúc quá trình
phanh.
Trong hệ thống phanh thủy lực thường sử dụng hai loại cơ cấu phanh cơ bản
là cơ cấu phanh loại tang trống và cơ cấu phanh loại đĩa phanh.
• Cơ cấu phanh tang trống:
Đây là loại cơ cấu phanh sử dụng khá phổ biến trên ôtô. Cơ cấu phanh tang
trống có cấu tạo như hình vẽ:

Khi phanh, dầu từ xylanh chính qua ống dẫn đến xylanh bánh xe (7). Nhờ áp
suất dầu cao tác dụng vào xylanh bánh xe đẩy hai má phanh (1) ra ôm chặt tang
trống đang quay cùng bánh xe thực hiện quá trình phanh. Khi thôi phanh do không
tác dụng vào bàn đạp phanh nên lò xo trả về (6) sẽ kéo má phanh ra, kết thúc quá
trình phanh.
• Cơ cấu phanh loại đĩa phanh.
Trong hệ thống phanh thủy lực, cơ cấu phanh đĩa thường được trang bị trên hai


10
bánh trước của xe. Cơ cấu phanh đĩa có cấu tạo như hình vẽ:









Cũng tương tự như cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa có má phanh gắn
chặt cùng với xylanh bánh xe. Cả xylanh bánh xe và má phanh được treo trên calip.
Trong quá trình phanh, áp lực dầu từ xylanh chính tới sẽ đẩy piston xylanh bánh xe
ra ép chặt má phanh vào đĩa phanh quay cùng moay ơ bánh xe thực hiện quá trình
phanh.
- Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực.
• Ưu điểm:

Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc
giữa các má phanh theo yêu cầu, hiệu suất cao, độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản, thiết
kế rất đơn giản. Vì vậy, được sử dụng nhiều trên các loại ôtô hiện nay.
• Nhược điểm.
+ Không thể làm tỷ số truyền lớn được nên trong hệ thống phanh thủy lực nếu
không có bộ trợ lực thì chỉ nên dùng cho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ với lực tác
dụng lên bàn đạp phanh lớn.
+ Trong khi hệ thống phanh làm việc, nếu chẳng may có chỗ nào bị hư hỏng thì
cả hệ thống phanh đều không còn làm việc được- dầu phanh không đủ áp lực để
điều khiển cơ cấu phanh (ví dụ khi hư hỏng một đường ống nào đó sẽ ảnh hưởng
đến cả hệ thống).
+ Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.
H. 1- 3: Cơ cấu phanh đĩa.
Đ
ĩa phanh (Disc); Má phanh (Brake Pads); Calip


11
1.1.3.2. Hệ thống phanh hơi.
- Sơ đồ cấu tạo.
Hệ thống phanh hơi có sơ đồ cấu tạo như hình vẽ:

- Nguyên lý hoạt động:
Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp (6) để điều khiển van phối khí (5),
khí nén do máy nén khí (1) nén vào bình (2) theo ống dẫn (4) tới bầu phanh (7) điều
khiển cơ cấu phanh (8) thực hiện quá trình phanh. Quá trình phanh xảy ra ở cơ cấu
phanh như sau:
`










2

3

4

5
6

7

8

1

H.1- 4: Hệ thống phanh hơi.
1. Máy nén khí; 2. Bình chứa khí nén; 3. Đồng hồ áp xuất; 4. Đường dẫn khí nén;
5. Van phối khí; 6. Bàn đạp phanh; 7. Bầu phanh; 8. Cơ cấu phanh
1 2
3
4
5
6

7
8
9
H. 1- 5: Cơ cấu phanh hơi
1. Bầu phanh; 2. Bát cao su; 3. Thanh đẩy; 4. Cần phanh;
5. Trục xoay; 6. Quả đào;7. Lò xo hồi vị; 8. Guốc phanh; 9. Má phanh;
10. Chốt tựa của các guốc phanh.


12
Khí nén xuống tới bầu phanh (1) làm cho căng cao su (2) đẩy thanh đẩy (3) làm
quay đòn phanh (4) dẫn đến quả đào (6) quay đẩy má phanh (9) ra ép sát vào tang
trống để thực hiện quá trình phanh, làm lò xo hồi vị (7) bị kéo căng ra. Khi không
phanh ta nhả bàn đạp, nhờ lò xo hồi vị (7) kéo má phanh tách khỏi trống phanh,
đồng thời khí nén được đẩy ra ngoài trời qua van phối khí.
- Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh hơi.
• Ưu điểm.
Lực đạp phanh nhỏ mà hiệu quả phanh lại cao nên dễ dàng điều khiển phanh.

• Nhược điểm.
Phanh hơi có cấu tạo phức tạp, nếu xảy ra rò rỉ đường ống thì có thể không
phanh được. Ngoài ra khi sử dụng phanh hơi còn tiêu tốn công suất động cơ do đẫn
động máy nén khí.
1.1.3.3. Hệ thống phanh tay.
Phanh tay hay phanh phụ dùng để hãm xe dừng bánh tại chỗ, hoặc dự trữ cho
phanh chân khi phanh chân bị hỏng. Phanh tay có thể kết hợp với phanh chân cùng
tác động để phanh ôtô khẩn cấp nhằm rút ngắn quãng đường phanh. Hệ thống phanh
tay thường được dẫn động bằng cơ khí (thông qua các đòn, dây cáp ), ngoài ra trên
những xe tải nặng phanh tay còn được dẫn động bằng khí nén. Trong hệ thống
phanh tay, cơ cấu phanh có thể là loại tang trống hoặc dạng đĩa nhưng chủ yếu là
dạng tang trống do kết cấu đơn giản hơn nhiều. Trên xe, cơ cấu phanh của phanh
tay có thể ngay là cơ cấu phanh của hệ thống phanh chân nếu là phanh tay hãm bánh
xe, còn khi hãm trục truyền động ta phải dùng một cơ cấu phanh khác.
- Sơ đồ cấu tạo:
Một hệ thống phanh tay hãm trục truyền động có sơ đồ cấu tạo như hình vẽ:







13

- Nguyên lý hoạt động:
Khi phanh ta kéo cần điều khiển (2) về phía sau, thông qua thanh kéo (3) làm
kéo chốt (7) ra phía sau. Do chốt (7) bị kéo ra nên hai má phanh (4) được đẩy ra
ngoài ép sát vào tang trống (6) quay cùng trục truyền động để thực hiện quá trình
phanh. Vị trí hãm của phanh tay được cố định nhờ cơ cấu cóc chèn vào vành răng
của bộ khóa thông qua nút nhấn (1).
Khi thôi phanh ta chỉ cần nhấn nút (1) để nhả cơ cấu cóc, đẩy cần điều khiển (2)
về phía trước. Nhờ lò xo trả về (5) mà má phanh (4) được kéo ra tách khỏi trống
phanh (6), kết thúc quá trình phanh.
Ngoài phanh tay hãm trục truyền động, hệ thống phanh tay còn có thể trang bị
để hãm bánh xe. Hệ thống phanh tay hãm bánh xe được kết cấu như sau :








1
2
3
4
5
6
7

H. 1- 6 : Sơ đồ hệ thống phanh tay hãm trục truyền động.
1. Nút nhấn; 2. Cần điều khiển; 3. Thanh kéo; 4. Má phanh;5. Lò xo trả về;

6. Tang trống; 7. Chốt.

1
2
3
4
5
H. 1- 7: Hệ thống phanh tay hãm bánh xe.
1. Cần điều khiển; 2. Dây cáp; 3. Cơ cấu phanh tang trống;
4. Thanh nối; 5. Cam xoay.


14

Khi phanh, người điều khiển kéo cần điều khiển (1) thông qua dây cáp (2), cam
xoay (5) và thanh nối (4) đẩy guốc phanh và má phanh ép sát vào trống phanh làm
giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe. Khi thôi phanh ta chỉ cần đẩy cần điều khiển (1) về
vị trí ban dầu, má phanh sẽ tách khỏi trống phanh, kết thúc quá trình phanh.
1.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH PHANH.
Chất lượng của quá trình phanh là khả năng và hiệu quả thực hiện các chức
năng, đảm bảo các yêu cầu của hệ thống phanh. Hiện nay người ta thường dùng hai
chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của quá trình phanh đó là :
- Hiệu quả phanh.
- Tính ổn định của ôtô khi phanh.
1.2.1. Hiệu quả phanh.
Hiệu quả phanh là khả năng của hệ thống phanh đảm bảo các yêu cầu về
phương diện giảm tốc độ của ôtô khi tiến hành phanh. Hiệu quả phanh được đánh

giá bằng một trong các chỉ tiêu sau:
- Gia tốc phanh.
- Thời gian phanh.
- Quãng đường phanh.
- Lực phanh hoặc lực phanh riêng.
Xét ôtô chuyển động trên đường dốc thực hiện quá trình phanh, các lực tác
dụng lên ôtô là:









Z
1
P
w
H. 1- 8: Các lực tác dụng lên ôtô khi chuyển động trên đường dốc
P
f1
P
f2

P
p1
P
p2

V

Z
2
P
i
P
j
G

G
ϕ

l
a

b

h
g


15
Trong đó:
G – Trọng lượng toàn bộ của ôtô.
Z
1
, Z
2

– Phản lực vuông góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe
cầu trước và cầu sau.
P
f1
, P
f2
– Lực cản lăn ở bánh xe trước và sau.
P
p1
, P
p2
– Lực phanh ở các bánh xe.
P
w
– Lực cản không khí.
P
j
– Lực quán tính.
P
i
– Lực cản dốc.
P
ms
– Lực ma sát trong hệ thống truyền lực.
Từ đó ta có phương trình cân bằng lực khi phanh như sau:
P
j
= P
p
+ P

f
+ P
w
± P
j
+ P
ms
(1. 1)


Với:
P
p
= P
p1
+ P
p2
Lực phanh sinh ra ở các bánh xe.
P
f
= P
f1
+ P
f2
Lực cản lăn.
Do các lực P
f
, P
w
, P

j
, P
ms
rất bé so với lực phanh (P
p
) nên ta có thể viết lại:
P
j
= P
p
(1. 2)
Từ phương trình cân bằng lực phanh (1. 2) ta có các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả
của quá trình phanh như sau:
1.2.1.1. Gia tốc phanh (J
p
).
Theo (1. 2) ta có: P
j
= P
p
mà:

PiJ
J
g
G
P
δ
= (1. 3)
GP

p
ϕ
=
(1. 4)
Nên ta có:
GJ
g
G
ij
ϕδ
= (1. 5)




16
Trong đó:

j
δ
- Hệ số tính đến ảnh hưởng của các yếu tố quay.

ϕ
- Hệ số bám.
Từ (1. 5) ta có thể xác định được gia tốc cực đại (J
pmax
) khi phanh là:

i
p

g
J
δ
ϕ
=
max
(1. 6)
Gia tốc khi phanh (J
pmax
) càng lớn thì chất lượng phanh càng tốt.
1.2.1.2. Thời gian phanh (t
p
).
Công thức (1. 6) có thể được viết lại như sau:

i
p
g
dt
dv
J
δ
ϕ
== (1. 7)
Hay : dv
g
dt
i
ϕ
δ

=
Nên ta có thể xác định thời gian phanh nhỏ nhất (t
min
) như sau:

)(
21
1
2
min
vv
g
dv
g
t
i
v
v
i
−==
∫
ϕ
δ
ϕ
δ

Trong đó:
v
1
, v

2
- Vận tốc của ôtô trước và sau khi phanh.
Sau khi phanh ôtô dừng hẳn do đó v
2
= 0 nên:

g
v
t
i
ϕ
δ
1
min
= (1. 8)
Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt.
1.2.1.3. Quãng đường phanh (S).
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của quá
trình phanh. Quãng đường phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng cao.
Quãng đường phanh nhỏ nhất (S
min
) có thể được xác định như sau:
Từ công thức (1. 7) ta có:
ds
g
ds
dt
dv
i
δ

ϕ
=


17
Hay:
ds
g
vdv
i
δ
ϕ
=

∫∫
==
1
2
1
2
min
v
v
i
v
v
i
vdv
g
vdv

g
S
ϕ
δ
ϕ
δ

)(
2
2
2
2
1min
vv
g
S
i
−=
ϕ
δ
(1. 9)
Khi phanh ôtô đến lúc dừng hẳn v
2
= 0 nên:

g
v
S
i
ϕ

δ
2
2
1
min
= (1. 10)
1.2.1.4. Lực phanh(P
p
) hoặc lực phanh riêng(P
0
).
Lực phanh (P
p
) sinh ra ở bánh xe của ôtô được xác định như sau:
bx
p
p
r
M
P = (1. 11)
Trong đó:
P
p
- Lưc phanh sinh ra ở các bánh xe.
M
p
- Mô men phanh của các cơ cấu phanh.
r
bx -
Bán kính bánh xe.

Lực phanh riêng (P
0
) là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng (G) của ôtô
thông qua biểu thức:

G
P
P
p
=
0
(1. 12)
Do đó lực phanh riêng cực đại (P
0max
) sẽ được tính như sau:

max
0max
p
P
G
P
G G
ϕ
ϕ
= = =
(1. 13)
Trong đó:

ϕ

- Hệ số bám.
Chỉ tiêu lực phanh hoặc lực phanh riêng chủ yếu được dùng khi thử phanh trên
bệ thử.


18
Khi ỏnh giỏ hiu qu phanh ta cú th s dng mt trong bn ch tiờu trờn. Tựy
thuc vo mc ớch ỏnh giỏ m ta s dng ch tiờu no cho phự hp.
1.2.2. Tớnh n nh ca ụtụ khi phanh.
Tớnh n nh ca ụtụ khi phanh l kh nng ụtụ gi c qu o chuyn
ng nh ý mun ca ngi lỏi trong quỏ trỡnh phanh.
Tớnh n nh ca ụtụ khi phanh c ỏnh giỏ bng mt trong cỏc thụng s
sau:
- Gúc quay khi phanh (
p

).
- Hnh lang phanh (B
p
).
- lch ca ụtụ khi phanh (B
l
).
- H s khụng u ca lc phanh (K
d
).
1.2.2.1. Gúc quay khi phanh (
p

).

Gúc quay ca ụtụ khi phanh (
p

) l gúc lch ca ụtụ so vi hng chuyn
ng ban u khi ụtụ tin hnh phanh, gúc quay ú c xỏc nh nh sau:
Xột quỏ trỡnh phanh ụtụ trờn ng nm ngang, cỏc lc phanh bỏnh xe nh
sau:















H.
1
-

9
: Caực lửùc taực duùng leõn oõtoõ khi phanh

P

pph2
P
pph2
P
ptr2
P
ptr1
B
l
a

b

Y
X
V

M
qv
0


19
- Lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải (P
pph
):
P
pph
= P
pph1

+ P
pph2
(1. 14)
- Lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái (P
ptr
):
P
ptr
= P
ptr1
+ P
ptr2
(1. 15)
Trong đó:
P
pph1
, P
ptr1
– Lực phanh ở các bánh xe trước bên phải và bên trái.
P
pph2
, P
ptr2
– Lực phanh ở các bánh xe sau bên phải và bên trái.
Khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải (P
pph
) và các bánh xe bên trái
(P
ptr
) khác nhau (giả sử P

pph
> P
ptr
) thì sẽ sinh ra một mô men quay vòng (M
q
) được
tính theo công thức:

2
)(
2
2
B
PP
B
P
B
PM
ptrpphptrpphq
−=−=
(1. 16)
Mô men quay vòng này làm cho ôtô bị quay vòng và lệch đi một góc so với
phương chuyển động của nó. Giá trị của góc lệch phụ thuộc vào lực phanh ở các
bánh xe và được tính như sau:
Ta có phương trình chuyển động của ôtô đối với trọng tâm G được viết như sau:

q
q
I
M

=
,,
β
(1. 17)
Trong đó:
I
q
- Mô men quán tính của ôtô quay quanh trục thẳng đứng
đi qua trọng tâm
Tích phân hai lần phương trình (1. 17) theo thời gian phanh (t) ta được:

2
2
t
I
M
q
q
=
β
(1. 18)
Góc lệch cực đại (
ax
m
β
) cho phép khi phanh không được vượt quá 8 deg.
1.2.2.2. Hành lang phanh (B
p
).
Hành lang phanh (B

p
) là khoảng cách cho phép ôtô có thể dịch chuyển về hai
bên khi phanh.



20







Theo tiêu chuẩn hiện nay hành lang phanh cho phép của ôtô không được vượt
quá 3.5 m.
1.2.2.3. Độ lệch của ôtô khi phanh (B
l
).
Độ lệch của ôtô khi phanh (B
l
) là khoảng cách từ điểm xa nhất của ôtô ở cuối
quá trình phanh đến mặt phẳng dọc trung tuyến của ôtô trước khi phanh.






Độ lệch của ôtô khi phanh được xác định như sau:

ββ
cos
2
sin
B
lAB
l
++= (1.19)
Trong đó:
A- Độ lệch trọng tâm của ôtô cuối quá trình phanh.
B- Chiều rộng của ôtô.
l- Khoảng cách từ trọng tâm đến mép ngang trước của ôtô.
Tính ổn định của ôtô được bảo đảm khi độ lệch của ôtô khi phanh nằm trong
giới hạn cho phép tức là:

ββ
cos
2
sin
B
lAB
l
++= <
2
b
B
(1. 20)

B

p
V
β

l
B
p
B

A



21
1.2.2.4. Hệ số không đều lực phanh (K
d
).
Hệ số không đều lực phanh (K
d
) xác định riêng cho từng trục của ôtô, bằng
độ chênh lệch của các lực phanh bên phải và bên trái của trục chia cho lực phanh
lớn nhất tác dụng ở trục này.

max
minmax
P
PP
K
d
−

=
(1. 21)

Trong đó:
P
max
- Lực phanh lớn nhất ở một phía nào đó trên trục được đo.
P
min
- Lực phanh nhỏ nhất ở một phía nào đó trên trục được đo.
Hệ số không đều lực phanh là chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ôtô khi
phanh. Hệ số không đều càng nhỏ thì tính ổn định hướng của ôtô càng được bảo
đảm. Hệ số này thường được dùng khi thử phanh trên bệ thử.
Cũng như các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh, khi đánh giá tính ổn định của
ôtô khi phanh ta cũng chỉ cần dùng một trong các chỉ tiêu trên. Tùy thuộc vào mục
đích khảo sát mà ta lựa chọn chỉ tiêu nào.
1.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH CHỐNG HÃM CỨNG
BÁNH XE (ANTILOCK BRAKING SYSTEM - ABS).
1.3.1. Đặt vấn đề.
Khi ôtô phanh gấp hay phanh trên các loại đường có hệ số bám (
ϕ
) thấp như
đường trơn, đường đóng băng, tuyết thường dễ xảy ra hiện tượng bó cứng bánh xe
và sự bó cứng của các bánh xe cầu trước và cầu sau thường xảy ra không đồng thời,
nên:
- Nếu các bánh xe của cầu trước bị bó cứng trước thì ôtô sẽ mất tính dẫn hướng.
Bởi vì, khi đó hướng chuyển động của ôtô sẽ được quyết định không phải do góc
quay của bánh xe dẫn hướng mà là do hướng của véctơ vận tốc trượt.
- Nếu là các bánh xe cầu sau bị bó cứng trước và ôtô chịu lực ngang Y tác dụng thì
chúng sẽ bị trượt ngang và ôtô sẽ quay vòng theo hướng tác dụng của lực ngang

chung quanh cầu trước.


22
Khi các bánh xe bị bó cứng hoàn toàn thì công ma sát giữa đĩa phanh với má
phanh cũng như sự cản lăn của tất cả lốp xe với mặt đường không còn nữa. Như
vậy, hệ số bám (
ϕ
) giữa bánh xe với mặt đường sẽ giảm nhiều và đồng thời có sự
trượt lết. Chính sự trượt lết này sẽ làm giảm hiệu quả phanh, tăng nhanh độ mòn
lốp, tăng độ trượt dọc, ảnh hưởng xấu đến tính ổn định ngang và ổn định khi chuyển
đông thẳng và tính dẫn hướng của ôtô.
Để khắc phục hiện tượng trượt lết, thì trên xe người ta sử dụng hệ thống phanh
chống hãm cứng (ABS). Hệ thống phanh ABS sẽ giữ cho bánh xe trong quá trình
phanh có độ trượt thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị
δ
o
để tận dụng được hết
khả năng bám, khi đó hiệu quả phanh cao nhất (lực phanh đạt cực đại do giá trị
ϕ
xmax
) đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất (
ϕ
y
đạt giá trị
cao), thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh là rút ngắn quãng đường
phanh, cải thiện tính ổn định và khả năng dẫn hướng của xe trong khi phanh.
1.3.2. Lịch sử phát triển của ABS.
Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (Antilock Braking System - ABS)
được sử dụng đầu tiên vào những năm cuối của thập niên 60. Ban đầu hệ thống

phanh này chỉ trang bị cho hai bánh xe sau của xe nhưng sang những năm 80 nó
được cải tiến và trở thành ABS bốn bánh.
Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật: Tin học, điện tử, tự động hóa…
đã tạo điều kiện thuận lợi cho ngành ôtô thiết kế, chế tạo thành công các hệ thống
chống bó cứng bánh xe. Với những ưu điểm vượt trội so với hệ thống phanh thông
thường thì ngày nay ABS đã trở thành tiêu chuẩn cho hầu hết các xe du lịch và xe
tải nhẹ.
1.3.3. Ưu nhược điểm của ABS.
So với hệ thống phanh thường thì hệ thống phanh ABS có những ưu, nhược
điểm sau:
Ưu điểm:
- Giữ ổn định chuyển động nhờ duy trì đủ lực dẫn động ở các bánh xe sau.
- Đảm bảo khả năng lái do duy trì đủ lực dẫn động ở các bánh xe trước.


23
- Giảm tối đa quãng đường phanh.
- Giảm mòn và mòn không đều ở lốp xe.
- Điều khiển nhẹ nhàng, linh hoạt, chính xác và dễ dàng hơn.
- Hiệu quả phanh cao hơn.
Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp.
- Khó khăn trong bảo dưỡng, sửa chữa.
1.3.4. Hệ số bám và hệ số trượt.
Khi ôtô chuyển động trên đường và thực hiện quá trình phanh thì hai thông số
quan trọng nhất ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình này là hệ số bám và hệ số trượt.
1.3.4.1. Hệ số bám (
ϕ
).
Để cho ôtô có thể chuyển động được thì vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt

đường phải có độ bám nhất định, độ bám này được đặc trưng bởi hệ số bám.
Hệ số bám (
ϕ
) giữa bánh xe chủ động với mặt đường là tỷ số giữa lực kéo tiếp
tuyến cực đại (P
kmax
) trên tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động (
ϕ
G
)

ϕ
ϕ
G
P
k max
=
(1. 22)
Trong quá trình phanh, để nâng cao hiệu quả phanh cần phải tạo ra lực phanh
lớn nhất tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, đồng thời duy trì hướng
chuyển động ổn định của xe. Do đó lực phanh cực đại (P
pmax
) theo điều kiện bám sẽ
là:

maxmax kp
PGP
=
=
ϕ

ϕ
(1. 23)
Hệ số bám phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
• Loại mặt đường và tình trạng mặt đường.
• Kết cấu và nguyên liệu lốp.
• Áp suất không khí trong lốp.
• Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
• Tốc độ chuyển động của xe.


24
• Điều kiện nhiệt độ làm việc.

Hệ số bám có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn chuyển động của
ôtô, nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả phanh và độ ổn đinh của ôtô khi phanh.
Trong quá trình phanh nếu hệ số bám quá nhỏ sẽ làm cho các bánh xe bị trượt lê
hoàn toàn, làm mất tính ổn định, tính dẫn hướng của xe.
Để xét ảnh hưởng của hệ số bám tới chuyển động của xe ta thường dùng hai hệ
số bám đó là: Hệ số bám dọc và hệ số bám ngang.
• Hệ số bám dọc (
x
ϕ
) là hệ số bám xét trong mặt phẳng dọc nó ảnh hưởng đến
quá trình chuyển động, và quá trình phanh.
ϕ
ϕ
G
P
k max
=
ϕ
X

0,7

0,6

0

20

40

2
;
cm
N
p
1

2

0

20

40

60

80

100

0,2

0,4

0,6

0,8

ϕ

X
λ
;%

ϕ
X

0,7

0,6

0

2

4

kN
Z;

1

2

6

0

10

20

30

40

50

0,2

0,4

0,6

0,8

ϕ
X
s
m
v;

1

2

(a)
(b)
(c)
(d)

H. 1- 10: Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám.
1 – Đường khô; 2 – Đường ướt.
(a) – Áp suất trong lốp; (b) – Tải trọng thẳng đứng trên bánh xe;
(c) – Tốc độ chuyển động của xe; (d) – Độ trượt giữa bánh xe và mặt đường.


25
• Hệ số bám ngang (
y
ϕ
) là hệ số bám xét trong mặt phẳng ngang, nó ảnh hưởng
đến tính ổn định hướng của ôtô khi phanh.
b
y
G
Y
max
=
ϕ
(1. 24)
1.3.4.2. Hệ số trượt.
Xét chuyển động của ôtô trong quá trình phanh, các lực và mô men tác dụng
lên bánh xe là:

Trong đó:
d
P
- Lực đẩy từ khung xe.
G
b
- Tải trọng tác dụng lên bánh xe.
Z
b
- Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe.
M
f
– Mô men cản lăn.
M
jb
– Mô men quán tính bánh xe.
M
p
– Mô men phanh bánh xe.
Trong quá trình phanh, bánh xe chịu hai lực cản:
- Lực cản của hệ thống phanh (P
p
).
- Lực cản giữa lốp và mặt đường – lực bám (
ϕ
P ).
Do đó nếu:
•

ϕ
pP
p
<
thì phanh được điều khiển ổn định.
r
b

M
P

G
b

M
jb

v
Z
b
M
f

d
P
P
p
H. 1. 11: Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh

26
•
ϕ
PP
P
>
thì bánh xe bị bó cứng và bắt đầu trượt, mất tính ổn định dẫn hướng.
Sự trượt tương đối này được đánh giá bằng hệ số trượt.
Hệ số trượt (
δ
- tính bằng phần trăm) đánh giá sự khác nhau giữa tốc độ thân
xe và tốc độ bánh xe thông qua công thức.

%100⋅
⋅
−
=
v
rv
bb
ω
δ
(1. 25)
Trong đó:
v- Tốc độ ôtô.

b
ω
- Tốc độ góc bánh xe.
r

b
- Bán kính bánh xe.
Sự trượt giữa bánh xe và mặt đường ảnh hưởng xấu đến chỉ tiêu kinh tế của
xe, và chất lượng của quá trình phanh.
• Nếu hệ số trượt (
δ
) bằng 0% thì bánh xe sẽ bị trượt quay (quay trơn không
có sức cản).
• Nếu hệ số trượt (
δ
) bằng 100% thì bánh xe sẽ bị bó cứng hoàn toàn (trượt
lết).
Hệ số trượt và hệ số bám ảnh hưởng trực tiếp đến nhau, sự ảnh hưởng đó có
thể được thể hiện như sau:










20

40

60

80

100

0

0.2

0.4

0.6

0.8

δ

ϕ

ϕ

x

y

ϕ

x

ϕ

y

(%)

H. 1- 12 : Ảnh hưởng của hệ số bám và hệ số trượt.