kiểm nghiệm, cải tiến hệ thông phanh tren xe ya3-469b

Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
Lời nói đầu !
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc hiện nay, với tốc độ
phát triển nền công nghiệp chế tạo lắp ghép các sản phẩm cơ khí phục vụ cho
nhu cầu thiết yếu của cuộc sống. Với nền kinh tế thị trờng thời mở cửa, các
công ty liên doanh với nớc ngoài phát triển một cách nhanh chóng đã và đang
đa ra thị trờng những sản phẩm với mẫu mã, chất lợng tơng đối tốt. Một trong
những sản phẩm tiêu thụ mạnh nhất hiện nay là ô tô. Bởi vì ô tô là phơng tiện
chủ yếu để vận chuyển hàng hoá và chở ngời tiện dụng nhất, thông dụng nhất,
phổ biến nhất. Bên cạnh những loại ô tô hiện đại nh các xe hơi của hãng
FORD, TOYOTA, MERCEDES, thì vẫn tồn tại các loại xe đời cũ của Liên Xô
sản suất nh:
YA3 469, GAT,ZIL Những loại xe này không thể thiếu đ ợc đối với một số
ngành quan trọng bởi vì các tính năng của chúng rất phù hợp với điều kiện
địa hình, đất nớc ta hiện nay. Đặc biệt những loại xe này có thể chạy ở địa
hình đồi núi phù hợp với ngành quân sự, bu điện Để nâng cao tính năng an
toàn chuyển động, tăng độ tin cậy giảm cờng độ lao động cho ngời lái. Em
nhận đề tài cải tiến hệ thống phanh xe YA3 469b. Qua đây em muốn các
nhà thiết kế ô tô Việt Nam hãy mạnh dạn đầu t phát triển cải tiến và thiết kế
các loại xe phù hợp với nhu cầu thị hiếu, hoàn cảnh kinh tế đất nớc ta hiện
nay. Và điều quan trọng nhất trong thiết kể là tính an toàn chuyển động, độ
tin cậy sử dụng. Bất cứ một lái xe nào cũng đều mong muốn điều này. Muốn
có điều này thì hệ thống phanh phải đảm bảo tốt nhất trong phạm vi có thể
thiết kế. Đối với các xe hiện đại điều này đã đợc đáp ứng rất nhiều, nhng đối
với các xe đời cũ thì còn quá nhiều hạn chế cần khắc phục.
Sinh viên:
Lê Ngọc Trung
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
1
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3

469b

Phần nội dung
Chơng 1
Giới thiệu chung về hệ thống phanh xe YA3 469 b
1. Giới thiệu về xe ya3 469b
1.1. Giới thiệu chung
Xe ya3 - 469b là loại xe ô tô con do Liên Xô sản xuất. Đây là loại xe hai
cầu chủ động có tính năng việt dã cao, hoạt động tốt trên địa bàn xấu. Đa số
các loại xe nàyđợc sử dụng trong Quân đội, công an, Bu điện, nông trờng, tr-
ờng lái, sử dụng phổ biến ở các vùng ngoại thành, vùng nông thôn.
Hình.1.1: Bố trí chung của hệ thống phanh
1. Bàn đạp phanh; 2. xi lanh phanh chính;
3. Hệ thống dẫn động phanh cầu sau; 4. Bánh xe;
5. Lò xo hồi vị bàn đạp.
* Hệ thống phanh xe YA3 469b gồm có:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân), các cơ cấu phanh đặt ở bánh xe là cơ
cấu phanh guốc và hệ thống phanh dừng (phanh tay) đợc bố trí sau hộp phân
phối. Sở dĩ phải làm cả hai loại phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an
toàn khi ôtô chuyển động và khi dừng xe trên đờng bằng cũng nh trên dốc dài.
- Phanh chính đợc dẫn động bằng thủy lực một dòng điều khiển bằng chân
kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, độ nhạy tốt.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
2
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
- Phanh dừng (phanh tay) đợc dẫn động bằng cơ khí và đợc điều khiển bằng
tay.
Ưu điểm của hệ thống phanh xe YA3 469b là kết cấu đơn giản, độ nhạy
cao, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dỡng.

1.2. Đặc điểm chung của hệ thống phanh
- Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục (có nghĩa là
gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đờng trục thẳng đứng) (H.1.2).
Cơ cấu phanh kiểu này là dùng xilanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào tang
trống, loại này thờng dùng trên xe du lịch và xe tải nhỏ. Cấu tạo chung của
loại này bao gồm một mâm phanh đợc bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm
phanh có lắp hai chốt định để lắp ráp đầu dới của hai guốc phanh. Hai chốt cố
định này có thể bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và
trống phanh phía dới. Đầu trên của hai guốc phanh đợc lò xo guốc phanh kéo
vào ép sát với pittông xilanh. Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh
đợc điều chỉnh bằng hai cam lệch tâm. ở hình 1 trống phanh quay ngợc chiều
kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết cong guốc bên phải là guốc
nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết thờng dầi hơn má phanh bên guốc nhả
với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn nh nhau trong quá trình sử dụng
do má xiết chịu lực lớn hơn. Sơ đồ cấu tạo đợc thể hiện trên hình vẽ (H.1.2).
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
3
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
H.1.2: Cơ cấu phanh sau
- Cơ cấu phanh bánh trớc là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm (H.1.3).
Loại phanh kiểu này cũng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai
guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm. Mỗi
guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch
tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trống phanh. Một phía
của của guốc phanh luôn tỳ vào pittông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc
phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơ
cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xilanh bánh xe. Đặc điểm
của cơ cấu phanh loại này là khi tiến thì cả hai guốc đều là guốc xiết còn khi
lùi thì lại trở thành hai guốc nhả. Nh vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn

khi lùi thì nhỏ. Tuy nhiên thời gian lùi của ôtô rất ít và tốc độ thờng rất chậm
nên không cần hiệu quả phanh cao. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh bánh trớc đợc
thể hiện trên hình vẽ (H.1.3).
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
4
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
A
A
B
B
A-A
H.1.3: Cơ cấu phanh trớc
Kết cấu phanh loại này đơn giản, dễ điều chỉnh khe hở giữa các má phanh
và tang trống.
Do dẫn động thuỷ lực nên êm dịu dễ bố trí, độ nhạy cao, tuy nhiên tỷ số
truyền dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển, cho nên
phanh dầu thờng đợc sử dụng trên xe con và xe tải nhỏ. Do dẫn động một
dòng nên khi có trục trặc đờng ống thì tất cả hệ thống phanh đều bị ảnh hởng
làm giảm hiệu quả phanh. Đối với dẫn động khí nén độ chậm tác dụng kém,
nhng do khí có thể nén đợc nên hệ số khuếch đại lớn hơn rất nhiều so với
phanh dầu. Vì vậy, dẫn động khí nén thờng dùng trên xe tải, xe khách
B. một số thông số kỹ thuật của xe ya3 469 b
Bảng 1: một số thông số kỹ thuật của xe ya3 469b
TT Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 Khối lợng toàn bộ khi không tải 1540 kg
2 Phân bố lên cầu trớc 850 kg
3 Phân bố lên cầu sau 690 kg
4 Khối lợng toàn bộ khi đầy tải 2290 kg
5 Phân bố lên cầu trớc 960 kg

Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
5
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
6 Phân bố lên cầu sau 1330 kg
7 Khoảng sáng gầm xe 200 mm
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Vận tốc cực đại
Mô men cực đại
Công suất cực đại
Kí hiệu lốp
Chiều dài cơ sở (L)
Chiều cao từ trọng tâm tới mặt đ-
ờng (h
g
).
Động cơ xăng, 4 kì, 4 xilanh
Bán kính tang trống (r
t
)
Tỷ số dẫn động từ bàn đạp tới

Xi lanh chính
Đờng kính xilanh chính và các
xilanh bánh xe
100
170
75
8,5
15
2,2
0,7
146
7
32
km/h
Nm
ml
m
m
mm
mm
tại: n=2200
2500
tại: n=4000 (v/f)
Chơng 2
tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe ya3 469b
2.1. Một số giả thiết mà ta phải thừa nhận trớc khi tiến hành kiểm
nghiệm
1 áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệ thuận với biên dạng
hớng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là má phanh tuân theo định luật Huc.
Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng.

2 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.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
6
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
3 Bề mặt làm việc của má phanh ép vào bề mặt trống phanh 100%.
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 = q
max
sin

Trong đó: q : áp suất tại điểm cần tính;
q
max
: áp suất cực đại cần tính ;


: góc ôm xác định vị trí điểm cần tính.
2.2. Mục tiêu tính toán kiểm nghiệm
Mục tiêu tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe YA3 469b là để
kiểm tra hệ thống phanh có thỏa mãn các yêu cầu, tiêu chuẩn, độ bền
nhằm đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất trong phạm vi có thể. ở Việt Nam
tiêu chuẩn để đảm bảo hiệu phanh là:
- Đo lực phanh hoặc mô men phanh trên bệ thử chuyên dùng;
- Đo thời gian phanh.
2.3. Dẫn động phanh

Trên xe YA3 469b ta dùng dẫn động phanh của hệ thống phanh
chính là dẫn động phanh thủy lực một dòng, bao gồm: Bàn đạp phanh, xi lanh
chính, đờng ống dẫn động, xi lanh công tác ở các bánh xe.
2.3.1. Xi lanh chính
+ Nhiệm vụ của xilanh chính là nhận lực từ bàn đạp phanh, tạo ra dầu có
áp suất cao truyền tới các xi lanh công tác ở các bánh xe, đây là dạng truyền
lực thủy tĩnh.
+ Thân xilanh: Đợc đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ cấp dầu và
lỗ bù dầu, có lỗ ren để bắt ống nối, đờng kính xilanh là 32mm.
+ Piston: Đợc chế tạo bằng hợp kim nhôm, có các gờ để lắp Gioăng làm
kín, đỉnh Piston đợc khoan 6 lỗ nhỏ 1,8mm để dẫn dầu trong hành trình trả.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
7
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
+ Xi lanh công tác: Đợc đúc bằng gang xám GX 18-32, có đờng kính
trong là 32 (mm), có lỗ ren M10 để bắt van xả khí và lỗ ren M12 để lắp đầu
nối.
Nhiệm vụ xi lanh công tác là nhận áp suất dầu từ xi lanh chính chuyển thành
lực đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh .
B
I
M12 x 1,25
M12 x 1,25
B
A-A
3
0

H.2.1.Kết cấu xi lanh chính.

2.3.2. Nguyên lý hoạt động của dẫn động thủy lực một dòng
Sơ đồ nguyên lý hoạt động đợc thể hiện trên hình vẽ (H.2.2)
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
8
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
H.2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động
- Khi đạp phanh: thông qua bàn đạp phanh đầu dới của bàn đạp đẩy ty đẩy
sang phải do đó làm pittông dịch chuyển sang phải theo. Sau khi phớt làm kín
đã đi qua lỗ bù dầu B thì áp dầu trong xilanh ở phía trớc pittông sẽ tăng dần
lên. Dầu sẽ đẩy van một chiều thứ nhất để đi ra khỏi xilanh đến đờng ống dẫn
và đi tới các xilanh bánh xe. Tại xi lanh bánh xe dầu đi vào giữa hai pittông
đẩy hai pittông ra hai phía tác dụng lên hai guốc phanh bung ra ép sát vào hai
trống phanh, thực hiện phanh các bánh xe.
- Khi nhả phanh: Ngời lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh dới tác dụng của lò
xo hồi vị ty đẩy pitông dịch chuyển sang trái trở về vị trí ban đầu. Dới tác
dụng của lò xo cơ cấu phanh, hai guốc phanh đợc kéo trở lại ép hai pitông đẩy
dầu ở khoang giữa của xi lanh bánh xe theo đờng ống trở về xi lanh chính.
Khi pittông đã trở về vị trí ban đầu lỗ bù dầu thông với khoang trớc của
pittông duy trì áp suất của khoang này cân bằng với áp suất khí quyển.
2.4. xác định mômen phanh yêu cầu sinh ra ở các cơ cấu phanh
Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ
hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.

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 đợc xác định nh sau:([2])
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
d
?
D

P
P
P
d2
X2
P
P
X1
d1
P P
l
l'
9
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
Mô men sinh ra ở cầu trớc là:

bx
g
PT
r
g
hJ
b
L
G
M .
.
2
max

+=
(2 1)
Mô men sinh ra ở cầu sau là:

bx
g
PS
r
g
hJ
a
L
G
M .
.
2
max

=
(2 2)
Trong đó : G - Trọng lợng của ôtô khi đầy tải : G = 2290 (kg);
L - Chiều dài cơ sở của ôtô : L = 2,2(m);
a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc :
a = G
2
.L/G = 2,2.1330/2290 = 1,278 (m);
b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:
b = L.G
1
/G = 2,2.960/2290 = 0,922(m);
h
g
- Chiều cao trọng tâm xe : h
g
= 0,7 (m);

max
J
- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh :
max
J
= 6(m/s
2

);
g - Gia tốc trọng trờng : g = 9,81(m/s
2
);
- Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng : = 0,6;
( Hệ số bám ta chọn nh vậy là do xe không có ABS)
r
bx
- Bán kính lăn của bánh xe và đợc xác định theo mối
quan hệ sau:
r
bx
=

.r
0

trong đó : r
0
=
4,25.
2






+
d

B

với: B = 8,4(inc).
d = 15(inc).


- hệ số biến dạng lốp:

= 0,93;
Từ đây ta xác định đợc bán kính bánh xe là:

).(404)(86,4034,25.
2
15
4,8.93,0 mmmmr
bx
==






+=
r
bx
= 0,404(m).
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
10
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3

469b
Thay các giá trị đã tính đợc ở trên vào (2 1), (2 2) ta xác định đợc:
Mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trớc là :

)(898,154404,0.
922,0.81,9
7,0.6
1
2,2.2
922,0.2290
.6,0 KGmM
PT
=






+=
Mpt = 1548,98(Nm)
Mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu sau là:

)(649,122404,0
1278,0.81,9
7,0.6
1
2,2.2
287,1.2290
.6,0 KGmM

PS
=






=
Mps = 1226,49(Nm)
2.5. Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc
2.5.1. Xác định góc đặt lực phanh ( kí hiệulà

) và bán kính đặt lực phanh
( kí hiệulà

) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh
2.5.1.1. Xác định góc đặt lực phanh (

) và bán kính đặt lực phanh (

) của
lực tổng hợp tác dụng lên má phanh trớc của cơ cấu phanh sau
- Xác định góc

(góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm 0 với điểm đặt
lực).
đợc xác định theo công thức sau [ 2] :
Ta có :

210
21
2sin2sin2
2cos2cos



+

=tg
(2 4)
Trong đó :

1

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm
ma sát
1

= 15
0
;

0

- Góc ôm của tấm ma sát
0

= 110
0

;

2

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm
ma sát
2

=
1

+
0

=110
0
+15
0
=125
0
.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
11
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
b
0

a
b

1

P
a
r
t
Y
X
b
2

H.5.1: Các thông số hình học của cơ cấu phanh
Thay các thông số ở trên vào (2 4) ta đợc:

228,0
250sin30sin).180/110.(2
250cos30cos
00
00
=
+

=


tg

,0
5312=

.
- Xác định bán kính theo công thức: (khoảng cách từ điểm đặt lực tới tâm 0)
đợc xác định theo công thức sau [2]:
=
( )
02100
2
0
2
21
sin)cos(2sin
coscos2


++

T
r
(2 5)
Trong đó:
r
T
là bán kính tang trống theo bảng 1 ta có: r
T
= 0,146 (m);
Thay số vào (2 5 ) ta đợc:
=
( )
2 2
2.0,146 cos15 cos125

0,1955( )
(1,92) sin 110 2.1.92.cos140.sin110
m

=
+

2.5.1.2. Xác định góc

và bán kính

của lực tổng hợp tác dụng lên má
phanh sau của cơ cấu phanh sau
- Xác định góc

(góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm 0 với điểm đặt lực
) đợc xác định theo công thức [2] :
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
12
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b


tg
=
210
21
2sin2sin.2
2cos2cos

+

(2 6)
Trong đó:

1

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma
sát
1

= 15
0
(bảng 2);

2

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma
sát
2

=
1

+
0

= 115
0

(bảng 2);

0

- Góc ôm của tấm ma sát:
0

= 100
0
;
Thay các thông số vào (2 6) ta đợc:

137,0
115.2sin15.2sin745,1.2
115.2cos15.2cos
00
=
+

=

tg


'0
3517=

.
- Xác định bán kính theo công thức:(bán kính từ điểm đặt lực tới tâm 0)
Ta có:

=
( )
021
0
2
0
2
21
sin)cos(2sin
coscos 2


++

T
r
(2 7)
Trong đó:
r
T
là bán kính tang trống. Theo bảng 1 ta có: r
T
= 0,146 (m);
Thay số vào (2 7) ta xác định đợc: =
)(1625,0 m

2.5.2. Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh trớc
Góc ôm tấm ma sát đợc xác định từ bảng 2:
0

= 120
0
,
1

= 20
o
,
2

=
140
o
.
Vì cơ cấu phanh trớc là cơ cấu phanh đối xứng qua tâm nên má trớc và
má sau có cùng góc ôm, cùng các góc đặt lực

và bán kính điểm đặt lực ;
Từ công thức (2 4 ) thay số vào ta có:
102,0
)140.2sin()20.2sin()180/120.(14,3.2
)140.2cos()20.2cos(
=
+

=

tg

Từ đó ta xác định đợc góc đặt lực:

o
82,5=

Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
13
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
Từ công thức (2 7) thay số vào ta có:
=
( )
)(163,0
120sin).14020cos(.3/2 2120sin)3/2.14,3.2(
140cos20cos146,0.2
22
m=
++



=163 mm.
2.5.3. Xác định góc
N
T
R
r
o
o
H.5.2: Sơ đồ phân tích lực
Góc là góc tạo bởi lực tổng hợp hay là phản lực của trống phanh tác

dụng lên má phanh (kí hiệu là R) với lực hớng tâm do lực R phân ra hai thành
phần : Thành phần vuông góc (kí hiệu là N) và thành phần tiếp tuyến ( kí hiệu
T), đợc xác định theo công thức sau:
tg=
N
N
N
T .
à
=
= (6 1)
-là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống giá trị có trị số từ
0,25 0,3. Ta chọn: = 0,3. Thay vào (6 1) ta xác định đợc:

o
arctg 7,16)3,0( ==

.
2.5.4. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp
hoạ đồ
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.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
14


Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
Khi đã chọn đợc các thông số kết cấu

0

,
1

,
2

, r và xác định đợc góc và
bán kính đặc lực từ đó ta xác định đợc hớng và điểm đặt các lực.
Lực N
1
, N
2
là hai lực này hớng vào tâm 0;
Lực R
1
là tổng hợp của lực N
1
và T
1
lực R
1
tạo với lực N
1
góc
1
với góc
1
xác định theo công thức:

1
1
1
N
T
tg =

=
à
Với
à
là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống thờng
à
= 0,3;


tg

1
=
à
= 0,3



1
= 16,7
0

Do hai má trớc và má sau cùng hệ số ma sát nên

của chúng bằng nhau:


1
=

2
= 16,7
0
.
Nh vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe là:
M
P
= M
P1
+M
P2
= R
1
.r
0 1
+ R
2
.r
02

trong đó bán kính r
0i

xác định theo công thức :
r
0i
=
2
1
.
à
à

+
i
Với
à
=0,3,
1

= 0,1955(m),
2

=0,1625(m).

).(056,0
3,01
3,0
.1955,0
2
1
0
mr =

+
=

).(0467,0
3,01
3,0
.1625,0
2
2
0
mr =
+
=
Do góc ôm
0

của tấm ma sát trớc và sau khác nhau nên bán kính đặt lực
tổng hợp là khác nhau và bán kính r
0
khác nhau.
Do phanh dầu và chung một xi lanh, guốc phanh bị ép bằng lực xi lanh nên
lực P
1
, P
2
tác dụng lên hai guốc phanh sẽ bằng nhau p
1
= p
2
= p.

Ph ơng pháp xác định:
Dùng phơng pháp hoạ đồ bằng cách vẽ đa giác lực của guốc phanh trớc và
sau vì R
1
khác R
2
kéo dài lực P, lực R
1
, lực R
2
các lực này sẽ cắt nhau ở 0' và
0'' từ 0' và 0'' ta nối tới tâm chốt quay má phanh ta có các phản lực U
1
và U
2
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
15
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
nh vậy trên mỗi guốc phanh ta có 3 lực P, R
1
, U
1
và P, R
2
, U
2
,. Ta xây dựng 2
đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thể hiện lực R nối tiếp R
là P bằng cách trợt thớc kẻ theo đờng // với P

1
và lại nối tiếp với U
1
cũng kẻ //
với U
1
ta

sẽ

có tam giác khép kín. Với má sau cũng làm tơng tự. Sau đó ta dùng
thớc kẻ li đo đoạn R xem biểu diễn bằng bao nhiêu mm thì ta biết tỉ lệ xích từ
đó lực P,U ta đo xem thể hiện bằng bao nhiêu mm ta nhân với tỷ lệ xích thì sẽ
đợc giá trị của P
1
, U
1
và P
2
,U
2
.
2.5.4.1. Xây dựng hoạ đồ lực phanh 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 r
0
bằng nhau. Cơ cấu phanh trớc là cơ
cấu phanh đối xứng qua tâm nên các lực tác dụng lên hai má phanh là nh

nhau nên ta chỉ xây dựng họa đồ cho một má là đủ:
Ta có:
à
= 0,3;
= 0,163(m);
Từ đây ta xác định đợc bán kính r
o
:
).(8,46
3,01
3,0
163
2
0
mmr =
+
=
Từ đây ta xây dựng đợc hoạ đồ lực phanh của cơ cấu phanh trớc:
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
16
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
268
P
V
X
1
T'
V
1

358,5
O
1
Y
1
R
1
N
1
d
r
o
r
P

'
Y
1
R
X
1
H.2.5.1: Họa đồ lực phanh của cơ cấu trớc
Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc các độ dài các véctơ lực :
P = 100 mm;
R = 358 mm;
U = 268 mm.
Mô men phanh tại các bánh xe : M
p
bx
= r

o
.R + r
o
. R = 2.R.r
o
;
R = R = R =
o
bx
p
r
M
.2
=
3
10.
8,46.2
98,1548
= 19690(N).
Lực P đợc xác định nh sau:
).(5500
358
100.19690
358
100
NP
R
P
===
Lực U đợc xác định nh sau:

).(14740)(1474
358
268.1969
358
268
NkgU
R
U
====
2.5.4.2. Xây dựng hoạ đồ lực phanh cơ cấu Phanh sau
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
17
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
P
X'
X'
Y'
Y'
O'
T'
N'
R'
r
'
U'
O
1
P
O

2
Y''
Y''
X''
X''
T''
R''
N''
O''
U''
r
'
'
r'
0
r''
0
d
'
d
'
'
F
F
P
U'
R'
P
U''
R''

1
2
4
.
9
8
7
3
3
9
2
.
6
0
9
2
80.1672
50.0068
325.2016
H.2.5.2: Hoạ đồ lực phanh cầu sau
Với cơ cấu phanh sau ta có:
M
PS
= 1226,49(Nm);
à
=0,3;
r
01
= 0,056( m ); r
02

= 0,0467(m);
k = R
1
/R
2
= 3,141.
Thay các thông số trên vào hệ phơng trình sau ta có:
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
18
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
R
1
.r
01
+ R
2
.r
02
= M
2

K = R
1
/R
2
= 3,141.
Giải hệ phơng trình trên ta có :
R
1

= 17306,7(N);
R
2
= 5509,9 (N).
Từ đa giác lực với tỉ lệ xích do ta chọn từ đó có thể xác định đợc các lực :
Tính cho má tr ớc: Tơng tự nh tính cho phanh trớc ta xác định đợc các lc:
P
1
=3534,04(N);
U
1
=14334,06(N);
U
2
= 2203,96(N); P
2
= 3533,7 (N).
Bảng 2: Thông số má phanh
Thông số Cơ cấu phanh trớc Cơ cấu phanh sau
Má trớc Má sau Má trớc Má sau

0
9,5 9,5 10 10

1
(độ)
20 20 15 15

2
(độ)

140 140 125 115

0
(độ)
120 120 110 100
a (mm) 110 110 110 110
c (mm) 112 112 117 117

0
(độ)
5,82 5,82 12
0
53

17
0
35

(mm)
163 163 195,5 162,5
r
0
(mm) 46,8 46,8 56 46,7
2.6. Kiểm tra hiện tợng tự xiết
Hiện tợng tự xiết xẩy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉ bằng
lực ma sát mà không cần lực P của xi lanh tác động lên guốc phanh. Trong
trờng hợp nh vậy đứng về mặt lý thuyết thì mômen phanh trên guốc phanh sẽ
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
19
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3

469b
trở lên vô cùng lớn. Điều này rất nguy hiểm đối với lái xe vì nó làm mất tính
ổn định và giữ hớng khi phanh. Nguyên nhân do khi xẩy ra hiện tợng tự xiết
lực phanh yêu cầu lớn hơn lực phanh cần thiết, và lúc này phản lực từ mặt đ-
ờng tác dụng lên bánh xe dần tiến tới không ( có nghĩa bánh xe gần nh nhấc
khỏi mặt đờng) lúc này lực ngang tác dụng lên bánh xe không còn tác dụng
dẫn đến làm mất tính ổn định và dẫn hớng của xe. Từ đó ta có điều kiện xảy
ra hiện tợng tự xiết là:

[ ]
à


à
=

=
sin.
cos.
C
C
(2 6)
Để không xảy ra hiện tợng tự xiết thì
à

[ ]
à


Ta thấy với m = 0,3 và từ hoạ đồ lực phanh ta thấy lực tổng hợp R

1
có ph-
ơng không đi qua tâm 0
1
nên sẽ không xẩy ra hiện tợng tự xiết.
2.7. 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.
_ Công ma sát:
Nếu ô tô đang chuyển động với vận tốc v
0
cho tới khi dừng hẳn (v
0
= 0)
Thì toàn bộ động năng của ôtô có thể chuyển thành công ma sát L tại các cơ
cấu phanh : [3]
L =
2
0
2
mv
(7.1)
- áp suất lên bề mặt má phanh: áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi
sức bền vật liệu : [3]
q =
[ ]
q
rb
M
T

P

0
2
1

à
(7 1)
Trong đó:
b là chiều rộng má phanh : b = 70mm;
r
t
bán kính trống phanh : r
t
= 146mm;

0
là góc ôm má phanh ;
[q] là áp suất cho phép: [q] = 1,5 2 (MN/m
2
).
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
20
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
2.7.1. Kiểm tra kích thớc má phanh theo điều kiện áp suất
Theo biểu thức ta có :
q =
[ ]
q

rb
M
T
P

0
2

à
(7 1

)
Với: M
P
= R.r
o
=21856,9.0,056=1223,98(Nm);
r
T
= 0,146 (m);


0
= 110. (

/180) =1,92 (rad);
[q] = 1,5 (MN/m
2
) = 15 0000(KG/m
2

) =15.10
5
(N/m
2
);
m= 0,3.
Thay tất cả các giá trị trên vào công thức (7 1) ta thấy áp suất q nhỏ hơn
giá trị [q]. Nh vậy kích thớc má phanh đủ bền.
2.7.2. Kiểm nghiệm bền má phanh theo công ma sát riêng L
Ta có động năng của ô tô: w=
0
2
.
2
1
vm
(7 2)
Mà công ma sát đợc xác định theo công thức sau: L=

F
w

suy ra L=

F
vm
.2
.
0
2

(7.2)
Trong đó: G Trọng lợng xe khi đầy tải G =22900(N);
v
0
Tốc độ của xe khi bắt đầu phanh lấy
v
0
= v
max
= 1000 (km/h)=27,777(m/s);
g = 9,81(m/s
2
);


F
=
it
br
0


,
(i là số má phanh có i= 8 (má));


F
= 8.1,92.0,146.0,07= 0,156 (m
2
).

Thay các giá trị trên vào công thức (7.2) ta đợc:

)/(6738,573)/(4,5736738
156,0.81,9.2
777,27.22900
2
2
cmJmNL ===
;
L = 574 (J/cm
2
) < [L] =1000(J/cm
2
. Vậy má phanh đủ bền.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
21
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
2.8. 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 không khí.
Phơng trình cân bằng nhiệt đợc viết nh sau : [3]

t
T
ttT
dkFTCm
vv

m

+=

0
0
2
2
2
1

2
.
(2 8)
Trờng hợp phanh ngặt, thời gian phanh rất ngắn nên lợng nhiệt toả ra ngoài
không khí rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua:

0
0


t
t
tt
dkF

Nên sự tăng nhiệt độ đợc xác định bằng công thức sau:
T
0
=

Cm
vvm
T
2
).(
2
2
1
2

(2 9)
Trong đó: m Khối lợng của xe: m = 2290(kg);
v
1
Vận tốc ban đầu lấy: v
1
= v
max
= 27,777(m/s);
v
2
Vận tốc xe sau khi phanh V
2
= 0;
g = 9,81(m/s
2
);
m
t
khối lợngcủa các trống phanh m

T
= 4.12 =48(kg);
C Nhiệt dung của chi tiết khi bị nung nóng: C =
500(J/kg.độ).
Thay số vào (2 9) ta đợc:
T
0
=
0
22
75,3
500.48.81,9.2
)0777,27.(2290
=

(độ) giá trị thoả mãn < 15
0
.
2.9. Kiểm tra dẫn động phanh
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
22
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
H.2.9.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh bằng thuỷ lực
2.9.1. Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp
2.9.1.1. áp suất dẫn động trong hệ thống phanh
Khi phanh có sự phân bố lại khối lợng lên các cầu xe phụ thuộc gia tốc
chậm dần khi phanh, cụ thể là ở cầu trớc khối lợng đợc tăng lên, cầu sau khối
lợng giảm đi nghĩa là khi phanh thì hệ số bám của cầu sau nhỏ hơn cầu trớc,
nếu cùng tác dụng lực phanh nh nhau thì cầu sau sẽ bị trợt lết trớc, điều đó là

không tốt vì sẽ làm mất tính ổn định của ôtô khi phanh, để đảm bảo cho ôtô
không bị lệch hớng chuyển động khi phanh thì ta nên u tiên phanh ở cầu trớc,
nghĩa là thời gian tác dụng phanh ở cầu sau phải chậm hơn.
Từ công thức xác định lực ép lên guốc phanh :
P =
4

2
i
pd

(2 9)
Trong đó:
d: Là đờng kính xilanh công tác ở bánh xe: d = 32mm;
P : lực ép lên guốc phanh: P = 4285,48 (N);
p
i
: áp suất dầu trong hệ thống;
Với : d = 32 mm;
Thay các giá trị trên vào công thức (2 9) ta có:
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
d
?
D
P
P
P
d2
X2
P

P
X1
d1
P P
l
l'
23
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
p
i
=
)/(10.9,530
10.)2,3.(14,3
48,4285.4
.
.4
24
422
mN
d
P
==


2.9.1.2. Lực tác dụng lên bàn đạp phanh
Lực Q tác dụng lên bàn đạp phanh để tạo nên áp suất đã chọn trong hệ
thống đợc xác định theo công thức sau:

1
.
'

4
.
2
l
l
p
D
Q =
(2 10)
Trong đó:
D - Đờng kính xi lanh chính;
p - áp suất đã chọn ở trên;
l, l - Các kích thớc của đòn bàn đạp;
Ta có: l = 50 mm; l=350 mm;

- Hiệu suất dẫn động của thủy lực lấy

= 0,94.
Thay các giá trị trên vào công thức (2 10) ta có:
)(122,65
94,0
1
.
350
50

.9,530.
4
)2,3.(14,3
2
KGQ ==
= 651(N)
Nhận xét:
Với áp suất yêu cầu trong hệ thống là p = 53,28 KG/cm
2
thì lực bàn đạp
thực tế là 651,22(N) nằm trong khoảng cho phép là từ 500 - 700 N. Đối với
chỉ tiêu cũ thì lực này là phù hợp, tuy nhiên với xe con hiện đại ngày nay thì
lực này còn lớn. Do vậy để giảm nhẹ cờng độ lao động cho ngời lái thì trong
hệ thống phanh ta cần thiết kế thêm bộ trợ lực cho hệ thống, trên xe con chủ
yếu là dùng trợ lực chân không.
2.9.2. Xác định hành trình bàn đạp
2.9.2.1. Xác định hành trình piston của xilanh bánh xe trớc và sau
Gọi x
1
, x
2
là hành trình của piston trong xi lanh bánh xe trớc và sau
Ta có: x
1
= x
2
=
c
ca ))((2

++
(2 11)
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
24
Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3
469b
Trong đó:

= 0,3mm: Là khe hở trung bình giữa má phanh và trống phanh;

= 1mm: Độ mòn hớng kính cho phép của má phanh;
a = 110 mm: Khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P;
c = 112 mm: Khoảng cách từ tâm trống đến chỗ cố định má phanh.
Thay các giá trị đã xác định ở trên vào công thức (2 11) ta đợc :
x
1
= x
2
=
112
)11,13,0)(112110(2 ++
= 5,05mm.
2.9.2.2. Xác định hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh
Gọi S là hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh
Ta có:
'
.
) (2
0
2

2
2
21
2
1
l
l
D
xdxd
S
o

+
+
=
(2 12)
Trong đó:
- d
1
= d
2
= 32 mm: Là đờng kính xilanh làm việc của cơ cấu phanh
trớc và cơ cấu phanh sau;
- D = 32 mm: Là đờng kính xi lanh chính;
- x
1
, x
2
= 5,05 mm: Là hành trình của piston trong xi lanh phanh
bánh xe trớc và bánh xe sau;

-
o

= 1,05: Là hệ số bổ sung khi phanh ngặt thể tích của dẫn động
chất lỏng tăng lên;
-

= 1,5 mm: Là khe hở giữa thanh đẩy với piston ở xi lanh chính.
Thay số vào công thức (2 12) ta đợc:

50
350
5,105,1
32
)05,5.3205,5.32(2
2
22






+
+
=S


S = 160 mm.
Nhận xét:

Qua quá trình tính toán kiểm nghiệm ta thấy rằng hành trình toàn bộ của
bàn đạp có giá trị S = 160 (mm) < [S] = 180 (mm). Nh vậy hành trình bàn
đạp thoả mãn yêu cầu.
Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN
25