Thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe tải chở cột điện theo tiêu chuẩn ECE R13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu ................................................................................................... 2
Chương I. Những vấn đề chung và hệ thống phanh cho ô tô .................. 4
1.1. Vấn đề chở hàng siêu trường ............................................................. 4
1.2. Giới thiệu chung về xe HINO ............................................................ 5
1.3. Hệ thống phanh của xe HINO FF3H ................................................. 7
Chương II. Tiêu chuẩn ECE, cơ sở lý luận và phương pháp tính ...........22
2.1. Các thông số của xe HINO FF3H sau khi đã thay đổi ....................... 22
2.2. Tiêu chuẩn ECE, cơ sở lý luận và công thức tính toán .......................
23
2.3. Kiểm tra theo ECE với tỉ số phân chia lực phanh cũ ..........................
33
2.4. Xác định tỉ số mới với xe kéo dài theo tiêu chuẩn ECE .....................34
2.5. Đề xuất phương án cải tạo ..................................................................35
Chương III. Kiểm nghiệm hệ thống phanh ............................................... 37
3.1. Tính toán lực, mô men tác dụng và kiểm tra bền cơ cấu phanh trước.
37
3.2. Tính toán lực, mô men tác dụng và kiểm tra bền cơ cấu phanh sau....55
3.3. Kết luận khả năng đáp ứng của cơ cấu phanh cũ ................................
69
Chương IV. Thiết kế cải tiến ...................................................................... 70
4.1. Cơ sở cho việc cải tiến ....................................................................... 70
4.2. Thiết kế lại van điều khiển thuỷ lực ................................................... 70
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Kết luận chung ............................................................................................. 75
Tài liệu tham khảo ....................................................................................... 77
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay vấn đề về giao thông đường bộ đang là vấn đề được rất nhiều
quốc gia trên thế giới quan tâm. Trong các phương tiện giao thông đường bộ
thì ô tô là phương tiện chủ yếu vì nó không những đa dạng về chủng loại mà
nó còn là một phương tiện vận chuyển dễ dàng trên mọi địa hình với giá thành
thấp. Ở nước ta hiện nay, các xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là của nước
ngoài, được lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe
nhập cũ. Các loại xe này đã đáp ứng được nhu cầu vận tải trong nước và cũng
đáp ứng được các tiêu chuẩn quốc tế. Tuy nhiên do nhu cầu chuyên biệt của
từng điều kiện công tác, chúng ta đang cần đưa ra được xe có kích thước lớn,
một trong số đó là xe chở cột điện.
Hiện nay số nhà máy có khả năng sản xuất cột điện lớn chỉ nằm ở Hà
Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Với tốc độ đô thị hoá ở nước ta đòi hỏi phải
có xe chuyên dụng vận chuyển từ nhà máy đến nơi tập kết và lắp đặt. Thông
thường xe chở cột điện được dùng để vận chuyển trên các tuyến đường dài
liên tỉnh như từ thành phố Hồ Chí Minh đi miền Trung hoặc từ Hà Nội đi
miền Trung, vì vậy nhu cầu về xe thân dài là rất cần thiết.
Khi kéo dài thân xe để phù hợp với mục đích vận chuyển, nhiều tính
năng của xe đã bị thay đổi nên không còn đáp ứng được các tiêu chuẩn như
trước, vì vậy cần phải kiểm tra tính toán và có thể một số bộ phận phải thiết
kế lại. Trong các bộ phận của xe thì hệ thống phanh đóng một vai trò hết sức
quan trọng vì nó liên quan đến vấn đề an toàn chuyển động của xe và vấn đề
an toàn giao thông, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh mạng và tài sản con người.
Trên cơ sở đó em được giao đề tài:
“Thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe tải chở cột điện theo
tiêu chuẩn ECE R13”.
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Nội dung đề tài bao gồm:
- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ô tô.

- Tiêu chuẩn ECE R13, cơ sở lý luận và phương pháp tính.
- Tính toán, kiểm nghiệm bền cơ cấu phanh.
- Thiết kế cải tiến.
Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội. Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã
hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm
ơn thầy giáo Nguyễn Khắc Trai và các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng
dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp
của mình.
Hà Nội ngày 16 tháng 5 năm 2004
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiến Vũ Linh
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
CHƯƠNG I
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VÀ
HỆ THỐNG PHANH CHO Ô TÔ
1.1. VẤN ĐỀ CHỞ HÀNG SIÊU TRƯỜNG:
Luật Đường bộ của Việt Nam đã quy định với tất cả các loại xe, kích
thước vật được chở trên xe không được vượt quá kích thước bao ngoài của xe.
Vấn đề chở hàng dài hiện nay có 3 phương án sau:
+ Nối thêm rơ moóc:
+ Gác vật dài lên đầu xe (với những vật không dài hơn kích thước xe):
+ Kéo dài thân xe đảm bảo hàng không vượt ra ngoài kích thước xe:
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Cột điện cỡ lớn được chế tạo với chiều dài 10m nên phương án được
chọn là phương án 3. Xe cơ sở thiết kế là xe HINO. Hiện nay ở Việt Nam đã
lắp ráp các xe sát xi hoàn chỉnh và đang được dùng để chuyển đổi mục đích
sử dụng. Nội dung đề tài là thiết kế cải tạo hệ thống phanh cho xe này nhằm

tạo nên phương tiện chuyên chở chuyên dùng, đảm bảo an toàn giao thông.
Để chở được cột điện 10 m, thân xe được kéo dài 1,2 m. Sau khi kéo dài, xe
phải đảm bảo điều kiện an toàn giao thông, cụ thể là hệ thống phanh phải
được thiết kế theo tiêu chuẩn ECE R13.
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE HINO:
HINO là một hãng xe lớn có uy tín của Nhật Bản, chuyên sản xuất các
loại xe vận tải có công thức bánh xe là 4x2 với cầu sau chủ động. Hiện nay
chúng ta đang cần chuyển đổi một số loại xe sang chuyên dụng. Trên cơ sở
những xe đã được lắp ráp ở Việt Nam phục vụ cho việc chuyên chở vật dài,
em đã chọn series FF3H. Mẫu xe F là tiêu chuẩn mới của hãng HINO. Công
nghệ hiện đại kết hợp với thiết kế tiên tiến đã mang lại cho HINO F tính năng
mạnh mẽ cùng sự thoải mái và dễ dàng khi điều khiển.
Các đặc điểm cơ bản:
 Tải trọng tối đa đạt 14,2 tấn.
 Động cơ: Xe FF 3H sử dụng loại động cơ Diesel HO7D, 6 máy
thẳng hàng, được bố trí dưới buồng lái. Công suất cực đại đạt 195
mã lực (ở số vòng quay 2900 v/ph). Mô men xoắn cực đại đạt 500
N.m (ở số vòng quay 1700 v/ph). Dung tích xi lanh 7412 cc.
 Ly hợp: là loại ly hợp ma sát khô, một đĩa.
 Hộp số chính: sáu số tiến, một số lùi, có đồng tốc từ số 2 đến số 6.
 Các đăng: là loại các đăng khác tốc kép.
6
Hino
HINO
C
D
B
5050
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
 Bánh xe: sử dụng loại lốp có săm Radial.

 Hệ thống lái: cơ khí có trợ lực thuỷ lực.
 Hệ thống phanh: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén
loại có 2 dòng độc lập.
Hình dáng cơ bản của xe được trình bày trên hình 1.1
Hình 1.1 Hình dáng chung của xe HINO FF3H
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
Bảng thông số tính năng kỹ thuật của xe Hino FF 3H
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT ĐƠN VỊ FF3H
Chiều dài cơ sở mm 5050
Tổng trọng tải kG 14200
Tự trọng xe kG 4300
Động cơ
Công suất cực đại
Mô men xoắn cực đại
Đường kính, hành trình Piston
Dung tích xi lanh
Mã lực
N.m
mm
cc
Động cơ Diesel HO7D
6 máy thẳng hàng
195 – (2900 v/ph)
500 – (1700 v/ph)
110 x 130 mm
7412
Hộp số Sáu số tiến, một số lùi, đồng tốc
từ số 2 đến số 6
Hệ thống lái Trợ lực thuỷ lực, dễ điều khiển

Hệ thống phanh Hệ thống phanh thuỷ lực điều
khiển bằng khí nén, 2 dòng
Kích thước bao ngoài
(B x C x D)
mm 8720 x 2440 x 2610
Cỡ lốp 10.00 20 R – 14PR
Tốc độ cực đại Km/h 112
Khả năng vượt dốc tan (θ)% 27.3
Cabin Cabin lật với cơ cấu thanh xoắn
và thiết bị khoá an toàn dễ điều
khiển
Thùng nhiên liệu lít 115
1.3. HỆ THỐNG PHANH CỦA XE HINO FF3H:
- Đặc điểm chung: là loại dẫn động thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có 2
dòng độc lập. Cơ cấu phanh trước và sau đếu sử dụng loại tang trống với các
guốc phanh đối xứng nhau qua tâm và xi lanh thuỷ lực đóng vai trò điều khiển
guốc phanh.
Phanh tay đặt ở trục thứ cấp của hộp số chính, dẫn động cơ khí.
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
1.3.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh xe Hino
FF 3H:
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống phanh
Đường đậm : Đường ống dẫn khí
Đường mảnh : Đường ống dẫn dầu
Đường đứt nét : Có thể được trang bị thêm
1. Đồng hồ báo áp suất
2. Cơ cấu phanh bánh
trước
3. Van kiểm tra

4. Van an toàn
5. Bình chứa khí nén cho
dòng phanh sau
6. Bình chứa khí nén cho
dòng phanh trước
7. Bình chứa khí nén
chung (để tách nước)
8. Công tắc đèn cảnh
báo áp suất thấp (450 kPa
hoặc nhỏ hơn)
9. Bộ điều chỉnh áp suất
10. Bộ phận sấy khô khí
nén
11. Bình chứa dầu phanh
12. Công tắc đèn cảnh
báo mức dầu phanh
13. Van điều khiển thuỷ
lực
14. Công tắc đèn cảnh
báo mòn
15. Cơ cấu phanh sau
16. Van điện từ
17. Xi lanh điều khiển
phanh động cơ
18. Van điều khiển khí
nén
19. Công tắc đèn phanh
20. Máy nén khí
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44

- Cấu tạo: Qua sơ đồ cấu tạo, ta có thể nhận thấy hệ thống phanh được
chia thành ba cụm chính:
+ Phần cung cấp khí nén: Gồm máy nén khí, các bình chứa khí nén,
bộ điều chỉnh áp suất, bộ phận sấy khô khí nén trước khi cung cấp khí nén
vào các bình chứa và các van một chiều.
+ Phần điều khiển bằng khí nén: Các đường ống dẫn khí từ các bình
chứa khí nén qua van điều khiển khí nén 18 và đến van điều khiển thuỷ lực
13. Qua van điều khiển thuỷ lực, áp suất khí nén chuyển thành áp suất dầu.
+ Phần dẫn động thuỷ lực: Gồm bình chứa dầu 11 cung cấp dầu cho
xi lanh 13. Các đường ống dẫn dầu truyền áp suất thuỷ lực từ xi lanh 13 đến
các xi lanh công tác trên các cơ cấu phanh bánh xe.
- Nguyên lý hoạt động:
Máy nén khí 20 được dẫn động bởi động cơ sẽ bơm khí nén vào bình 7
qua van kiểm tra 3. Áp suất trong bình 7 được xác định qua đồng hồ 1 đặt
trong buồng lái. Khi mới bắt đầu khởi động động cơ, áp suất trong bình 7 còn
thấp, đèn 8 sáng. Sau vài phút, áp suất trong bình 7 đã đủ mức cần thiết, đèn 8
tắt báo hiệu phanh đã sẵn sàng và xe có thể khởi hành. Bộ điều chỉnh áp suất
khí 9 có tác dụng điều chỉnh mức áp suất cho phép trong bình 7. Nếu áp suất
trong bình 7 vượt quá mức điều chỉnh thì 9 mở ra cho khí nén từ bình 7 về
ngược lại máy nén khí 20, giảm sự tiêu hao công suất cho máy 20. Vì một lý
do nào đó mà áp suất trong bình 7 vọt lên quá cao thì một lượng khí nén sẽ
được xả ra thông qua van an toàn 4. Khí nén từ bình 7 được chia làm 2 dòng
riêng biệt cấp vào bình 5 và 6 qua các van kiểm tra 3. Khi phanh, người lái tác
động lên bàn đạp phanh, van phanh 18 mở cung cấp khí nén từ bình 5 và 6
đến các van điều khiển thuỷ lực 13. Các van điều khiển thuỷ lực 13 chuyển áp
suất khí nén thành áp suất dầu phanh truyền đến các xi lanh công tác tại các
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nguyễn Tiến Vũ Linh - Ôtô K44
cơ cấu phanh bánh xe trước và sau. Tại các xi lanh công tác, áp suất dầu tạo
áp lực lên các piston đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh, tiến hành quá

trình phanh.
Hiện nay các xe được trang bị thêm bộ phận sấy khô khí nén 10. Như vậy
khí nén đi từ máy 20 trước khi vào bình 7 qua van 3 sẽ được bộ phận 10 sấy
khô nhằm hạn chế tốt đa lượng hơi nước lọt vào bình 7. Hơi nước có trong khí
nén có thể tạo ra cặn tại các bình khí nén, làm chậm tác dụng của khí nén và
làm giảm áp suất khí nén.
Năng lượng do người lái tạo ra thông qua bàn đạp phanh chỉ dùng để mở
van điều khiển khí nén. Năng lượng tạo nên áp lực dầu thể hiện qua máy nén
khí. Các guốc phanh được điều khiển bằng áp suất thuỷ lực.
- Ưu điểm: Hệ thống này kết hợp được ưu điểm của cả phanh khí và
phanh dầu cụ thể là độ nhạy cao, hiệu suất lớn, phanh được đồng thời các
bánh xe , điều khiển nhẹ nhàng.
- Nhược điểm: có kết cấu phức tạp, giá thành cao, nhiều cụm kích thước
lớn, chăm sóc kỹ thuật phức tạp, luôn phải kiểm tra sự bao kín của hệ thống
khí nén và thuỷ lực.
11