Đồ án Nghiên Cứu Đặc Tính Lực Phanh Trên Băng Thử Phanh ( full bản vẽ)

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG BĂNG THỬ PHANH

I/ CÔNG DỤNG YÊU CẦU PHÂN LOẠI
1/ Công dụng băng thử phanh.
Băng thử phanh là thiết bị tĩnh tại được thiết kế nhằm mục đích đánh giá hiệu
quả hệ thống phanh thông qua việc đo thông số trong quá trình phanh trên các bánh xe.
Tùy theo loại bệ thử mà ta có phương pháp đo đạc tính toán để ra kết quả khác nhau.
Việc đánh giá kết quả ngày càng chính xác hơn.
2/ Yêu cầu băng thử phanh.
Một băng thử phanh được thiết kế hoàn chỉnh cần phải đảm bảo các yêu cầu đặt
ra như sau :
-

Về giá thanh và kết cấu: Băng thử phanh phải có kết cấu đơn giản,vững chải
và chắc chắn, dễ lắp đặt, giá thành có thể chấp nhận được.
- Về độ chính xác: Lực phanh phải phản ánh lên lực kế hoặc đồng hộ hiển thị
phải đảm bảo độ chính xác, không phụ thuộc vào yếu tố chủ quan.
- Về sử dụng điều chỉnh: Vận hành băng thử đơn giản, dễ dàng, thời gian
kiểm tra trên băng thử ngắn, chất lượng kiểm tra đạt yêu cầu.
- Về tính vạn năng: Đo được nhiều chủng loại xe khác nhau với các kích
thước chiều rộng cơ sở và các kiểu kích thước lốp khác nhau, tải trọng khác
nhau trong phạm vi quy định.
- Về chức năng đánh giá: Xác định được nhiều yếu tố đánh giá hiệu quả
phanh như lực phanh, quãng đường phanh, thời gian phanh, … của mỗi
bánh xe trên cùng một cầu và tính đòng thời phanh của các bánh xe.
- Điều kiện làm việc của nhân viên vận hành, tính an toàn của thiết bị: Băng

thử phanh phải đảm bảo an toàn khi hoạt động, điều kiện làm việc của nhân
viên được đảm bảo như: ô nhiễm, tiếng ồn,...
Ngoài ra băng thử phanh phải có kích thước nhỏ gọn để giảm diện tích bố trí
trong nhà xưởng, dễ bảo quản, tránh được các yếu tố thời tiết ảnh hưởng đến thiết bị
trong băng thử và kỹ thuật viên đang thao tác.

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

3/ Phân loại một số kiểu băng thử phanh.
3.1/ Giới thiệu chung:
Băng thử phanh gồm nhiều loại, tùy theo phương pháp (năng lượng) tạo ra lực
phanh, băng thử được chia ra các loại như sau:
- Băng thử dùng động năng của xe: Băng thử này dùng nguyên lý thụ động
khi phanh ( bệ thử kiểu sàn di động). Động năng có giá trị gần bằng động
năng chuyển động của ô tô với tốc độ phanh xác định nên kết quả khó chính
xác, không an toàn.
- Băng thử dùng động cơ điện: Băng thử kiểu này dựa vào công suất của
động cơ điện để dẫn động làm quay bánh xe (tang quay hoặc con lăn quay),
kết quả thử không phụ thuộc và công suất động cơ điện mà phụ thuộc vào
các cơ cấu đo ( cảm biến gia tốc phanh, cảm biến lực phanh,…) nên kết quả
đo đảm bảo tính chính xác.
o Băng thử này tiêu tốn năng lượng nhiều do sử dụng công suất động
cơ điện để thắng lực cản do phanh, nhưng cho kết quả chính xác, đảm

bảo an toàn khi thử xe.
- Băng thử dùng khối lượng quán tính: Băng thử kiểu này cũng dùng động
cơ điện nhưng có gắn them bánh đà ở các tang quay hoặc con lăn quay. Khi
phanh nguồn năng lượng dẫn động được ngắt nên kết quả phụ thuộc vào
mô-men của bánh đà.
o Băng thử này tiêu tốn năng lượng ít hơn do khi phanh chỉ sử dụng
năng lượng của bánh đà, nhưng khi thay đổi tải trọng thử phải tính lại
mô-men của bánh đà nên rất tốn thời gian. Loại băng thử này chỉ phù
hợp với một vài loại xe nhất định.
Theo kết cấu và nguyên lý làm việc , băng thử phanh được chia ra như sau:
o Băng thử kiểu tấm
o Băng thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay gồm:
 Băng thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay tốc độ chậm.
 Băng thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay tốc độ nhanh.
Theo sự kiểm tra đồng thời ở các bánh xe, băng thử chi ra:
o Băng thử kiểm tra phanh ở một bánh xe.
o Băng thử kiểm tra phanh ở hai bánh xe trên cùng một cầu
o Băng thử kiểm tra phanh ở đồng thời tất cả các bánh xe
Ngoài ra, tùy theo kết cấu, phương pháp đo và các trang bị thiết bị phụ người ta
còn các phân loại khác.

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

3.2/ Băng thử kiểu sang di động:

3

2

4

5

6

1

Hình 01: Băng thử kiểu sàn di động
1. Lực kế

4. Sàn ma sát

2. Con lăn

5. Đưởng ray

3. Ô tô thử

6. Dầm ngang

• Nguyên lý làm việc:
Cho xe chạy với tốc độ kiểm tra đi vào sàn xe, khi các bánh xe vào hẳn
trong sàn xe thì người lái xe tiến hành đạp phanh. Lực phanh tác dụng vào sàn làm sàn

chuyển động theo, sàn có một lực kế được nối vào vị trí cố định. Do đó sàn chuyển
động sẽ kéo lực kế và biết giá trị Pmax tác dụng vào lực kế.
Giá trị lực phanh Pp:
Pp = G0 × j
Pp = Pkmax + Pf + Pj
Trong đó:
-

G0
j
Pkmax
Pf
Pj

: Trọng lượng ô tô thử
: Gia tốc phanh
: Lực lớn nhất tác dụng vào lực kế
: Lực cản lăn của sàn xe
: Lực quán tính chuyển động của sàn xe

Muốn xác định được Pp chính xác ta phải xác định chính xác các lực P kmax; Pf;
Pj. Trong đó ta xác định được :
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp
-

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

Pkmax
Pf = Gs . f

: Đọc theo giá trị được ghi trong lực kế

Với :
-

Gs : Trọng lượng toàn bộ sàn
F : Hệ số cản lăn giữa con lăn và ray
Pj =

G
×j
g

Với :
-

G : Trọng lượng toàn bộ sàn
J : gia tốc dịch chuyển của sàn

Lực Pj phụ thuộc vào vân tốc thử rất khó xác định, chính vì vậy, phương pháp
này không cho kết quả chính xác.
• Ưu nhược điểm chính:
o Ưu điểm:
- Kết cấu bẹ thử đơn giản
- Chế tạo sàn, lực kế, con lăn, v.v… dễ dàng.

o Nhược điểm:
- Kết quả không chính xác, phụ thuộc vào vận tốc thử
- Chỉ đo được đồng thời tổng lực phanh của tất cả các bánh xe nên việc điều
-

chỉnh lực phanh đều giữa các bánh xe là ko thể được.
Không xác định được các chỉ tiêu phanh còn lại.
Bệ thử có kích thước lớn
Phương pháp thử không an toàn do chất lượng hệ thống phanh của xe thử

-

chưa xác định được và đòi hỏi thao tác phải chính xác.
Kết quả không chính xác nên phải thử nhiều lần vì thế không kinh tế.

3.3/ Bệ thử kiểu băng tải-tang quay:

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp
1

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

2

3

4

Hình 02 : Băng thử kiểu băng tải-tang quay
1. Lực kế

3. Ô tô thử

2. Băng tải

4. Tang quay

• Nguyên lý làm việc:
Cho hai bánh xe ô tô đi vào băng tải, móc kéo sau xe móc vào lực kế, lực kế
được móc vào vị trí cố định. Cho động cơ làm việc, thông qua hệ thống truyền lực,
băng tải chuyển đông làm bánh xe quay, khi bánh xe quay với tốc độ ổn định người lái
tiến hành đạp phanh. Giữa băng tải và bánh xe xuất hiện lực phanh P p, lực này có tác
dụng đẩy xe về phía trước và kéo lực kế, lực kế cho biết giá trị của lực phanh P p.

-

• Ưu nhược điểm chính:
• Ưu điểm:
Kết cấu bệ thử đơn giản, gọn nhẹ.
Lực phanh được phản ánh chính xác lên lực kế
Có thể đặt bệ thử ở trong nhà nên ít phụ thuộc vào thời tiết
Đảm bảo an toàn trong việc thử xe
• Nhược điểm:
Chỉ chính xác được lực phanh đồng thời hai bánh xe, do vậy điều chỉnh lực

-

phanh đều giữa hai bánh xe không thực hiện được.
Không ổn định khi thử vì độ cứng vững của băng tải rất kém và làm gián

-

đoạn công việc.
Không phản ánh được tính thực tế khi phanh của ô tô.

-

3.4/ Bệ thử kiểu quán tính (bệ thử con lăn cao tốc)
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

1

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

2

3

4

5

6

10

9

8

7

Hình 03: Băng thử kiểu quán tính (Bệ thử con lăn cao tốc)
1. Bánh đà

6. Bộ truyền xích

2. Con lăn chủ động

7. Động cơ điện

3. Bộ truyền xích

8. Bánh xe kiểm tra

4. Ly hợp

9. Con lăn bị động

5. Hộp giảm tốc

10. Cảm biến quãng đường phanh

• Nguyên lý làm việc:
Cho các bánh xe thử đi vào con lăn ma sát, khởi động động cơ điện, động cơ
điện kéo các con lăn ma sát quay. Khi bánh xe quay đạt vận tốc thử, người lái xe tiến
hành đạp phanh. Ở thời điểm này ly hợp cắt truyền động từ động cơ điện đến con lăn
nghĩa là bánh xe quay tự do với cặp con lăn. Đồng thời ở thời điểm bắt đầu phanh, các
cảm biến được đóng để ghi lại số vòng quay của con lăn để xác định quãng đường
phanh.
Khi đo hiệu quả phanh trên băng thử cần căn cứ vào các quan hệ sau đây:
Nếu ô tô chuyển động trên đường với vận tốc cho trước có động năng:

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
1
1
× m × V02 + × ∑ J k × ω k2
2
2

Ed =
Trong đó:
-

m: khối lượng ô tô
∑ J k : Tổng momen quán tính các khối lượng chuyển động quay quy về

-

bánh xe.
ωk : vận tốc góc của bánh xe
V0: vận tốc lúc bắt đầu phanh

Khi phanh ô tô trên đường với vận tốc lúc bắt đầu phanh V 0 đến khi dừng hẳn,
ta tính quãng đường phanh như sau:
Ta có:
dSpd = Vdtp ⇒ S pd = ∫ V .dt p ⇒ S pd =
⇒ S pd =

V1

V .dV
J pd
Vo

∫

1
VO2 ; vç V1 = 0.
2.J pd

ϕ .g
Jpd = δ i

Với

Trong đó:
-

Jpd : gia tốc phanh khi phanh trên đường
δ i : hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay của ô tô.

Lực phanh của ô tô lúc đó là:


Ppd = Jpd  m +

∑J
r



Suy ra :

Sp =

m+

∑J
2
d

r

2.Ppd

k

2
d






k

.V02

.

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

Trong đó:
-

rd : bán kính động học của bánh xe

Động năng khi thử xe trên bệ thử con lăn quán tính sẽ là :
EB =

1
2

( ∑ J .ω + ∑ J
2
v

v

k

.ω k2 + J dc. .ω dc2

)

Trong đó :
-

∑J

: momen quán tính khối lượng của các con lăn và bánh đà.
ωv : vận tốc góc của các con lăn
Jdc : Momen quán tính khối lượng của roto động cơ điện.
ωdc : vận tốc góc của động cơ điện.

v

Nếu ta xem ωv = ωdc , ta có thể viết:
EB =

1
2

[∑ J

k

.ω k2 + ( ∑ J v +J dc ).ω v2

]

Tổng lực phanh đo được trên bệ thử có công thức :
PpB =JpB .

Jc
rd2

Quãng đường phanh đo được trên bệ thử quán tính được xác định từ công thức:
Vo2
Jc
=
.Vo2
Sp =
2
2.J PB 2.rd .PpB

Trong đó :
-

Jbp: Gia tốc phanh trên bệ thử quán tính
Jc : momen quán tính khối lượng của các chi tiết chuyển động quay và của
bánh xe ô tô.
Jc =

∑ J + (∑ J
c

v

+ J dc ) / i 2

Với : i =

ωk
ωv

• Ưu nhược điểm chính:
• Ưu điểm:
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

+ Xác định được nhiều yếu tố đánh giá hiệu quả phanh :
-

Đo được trị số quãng đường phanh của mỗi bánh xe.
Lực phanh của mỗi bánh xe.

+ Giảm được công suất của động cơ điện dẫn động.

-

• Nhược điểm:
Thiết bị đo lường tương đối khó kiếm.
Khi thay đổi tải trọng xe phải tính lại momen quán tính của bánh đà, do đó
rất phức tạp.

3.5/ Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng:

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

1

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

2

3

4

7

5

6
Hình 04: Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng
1. Con lăn bị động

5. Lực kế (cảm biến đo lực)

2. Bộ truyền xích

6. Bánh xe kiểm tra

3. Hộp cân bằng

7. Con lăn chủ động

4. Động cơ điện
• Nguyên lý làm việc :
Cho bánh xe thử đi vào hai con lăn, khởi động động cơ điện, thông qua hệ
thống truyền lực dẫn động con lăn quay làm cho bánh xe thử quay theo. Khi bánh xe
quay với tốc độ ổn định, người lái đạp phanh, momen phanh của bánh xe sẽ tác dụng
lên hai con lăn làm các con lăn cũng bị hãm lại, con lăn chủ động dừng làm cho bánh

răng cấp chậm dần dừng, trong khi đó động cơ điện vẫn truyền momen đến bánh răng
chủ động cấp nhanh. Bánh răng chủ động cấp chậm dẫn động bởi động cơ điện lúc này
có xu hướng quay hành tinh quanh bánh răng bị động cấp chậm. Chuyển động hành
tinh này sẽ kéo hộp giảm tốc xoay đi một góc với một momen cân bằng M h. Momen
này chính bằng momen phanh của bánh xe. Để đo momen phanh ta dùng cơ cấu đo
( điện, thủy lực, cơ khí,…) gắn vào tay đòn của hộp giảm tốc cân bằng.
• Ưu nhược điểm chính:
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp
-

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

• Ưu điểm:
Xác định được momen phanh trên mỗi bánh xe, mức độ chênh lệch momen
phanh ở các bánh xe trên cùng một cầu và tổng các momen trên tổng các

-

bánh xe.
Cho kết quả thật nhanh, thuận tiện cho người sử dụng
Hộp cân bằng có thể cải tiến bằng hộp số ô tô.
Có thể lắp đặt được cơ cấu đo thời gian và cơ cấu đo quãng đường phanh.
Kết cấu chắc chắn.
• Nhược điểm:
Tiêu tốn công sức của động cơ điện nhiều hơn so với bệ thử kiểu quán tính.

3.6/ Bệ thử kiểu động cơ cân bằng :

1

2

3

4

5

8

7

6

Hình 05: Bệ thử động cơ cân bằng
1. Con lăn chủ động

5. Lực kế (cảm biến đo lực)

2. Bộ truyền xích

6. Động cơ điện

3. Ly hợp

7. Bánh xe

4. Hộp giảm tốc đồng trục

8. Con lăn bị động

• Nguyên lý làm việc:

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

Cho bánh xe đi vào các con lăn ( mỗi bánh xe đi vào hai con lăn ), cho động cơ
6 làm việc, momen truyền từ động cơ qua bộ truyền xích, qua hộp giảm tốc 4, khớp
nối 3 đến con lăn chủ động 1. Các tang quay làm bánh xe thử quay theo.
Khi bánh xe quay với tốc độ ổn định, người lái đạp phanh, momen phanh của
bánh xe sẽ tác động lên hai con lăn làm hai con lăn cũng bị hãm lại, qua hệ thống
truyền lực làm cho roto động cơ điện dừng, trong khi đó nguồn điện vẫn cấp vào cho
động cơ điện, qua lực từ trường làm xoay stato với một góc với một momen cân bằng
Mh . momen này chính bừng momen phanh của bánh xe. Để đo momen phanh ta dùng
cơ cấu đo ( điện, thủy lực, cơ khí,…) gắn vào tay đòn của động cơ.

-

• Ưu nhược điểm chính:

 Ưu điểm:
Xác định được momen phanh trên mõi bánh xe, mức độ chênh lệch

momen phanh ở các bánh xe trên một cầu và tổng momen phanh trên tất cả bánh xe.
Cho kết quả nhanh, thuận tiện cho người sử dụng.
Hộp cân bằng có thể cải tiến bằng hộp số ô tô.
Có thể lắp đặt được cơ cấu đo thời gian và cơ cấu đo quãng đường
phanh.
-

 Nhược điểm:
Tiêu tốn công suất của động cơ điện nhiều hơn cho với bệ thử quán tính.
Do momen phanh đo được truyền qua nhiều cấp trung gian của hộp giảm

-

tốc và bộ truyền xích nên đã làm giảm độ chính xác.
Kết cấu cồng kềnh hơn so với bệ thử hộp giảm tốc cân bằng.

3.7/ Bệ thử kiểu con lăn có cảm biến đo lực:

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
9

8

6

7

10

11

12

1

2

3

4

5

Hình 06: Bệ thử kiểu con lăn có cảm biến đo lực
1. Động cơ điện

7. Khớp nối

2. Hộp giảm tốc

8. Cặp bánh răng trụ lớn

3. Con lăn bị động

9. Cặp bánh răng trụ nhỏ

4. Bánh xe kiểm tra

10. Cảm biến lực phanh

5. Bộ truyền xích

11. Cảm biến vận tốc

6. Con lăn chủ động

12. Bộ truyền bánh vít trục vít

• Nguyên lý làm việc
Cho bánh xe trên cùng một cầu đi vào các con lăn, bật cầu dao cho động cơ 1
làm việc, momen từ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc 2 đến khớp nối 7 và đến
con lăn chủ động 6. Thông qua bộ truyền xích 5 con lăn chủ động quay sẽ làm con lăn
bị động 3 quay theo cùng với vận tốc góc các con lăn sẽ làm bánh xe cần kiểm tra
quay theo.
Khi bánh xe quay ổn định tiến hành đạp phanh, momen phanh sẽ tác động vào
cặp bánh răng nhỏ 9 thông qua con lăn chủ động 6 và làm dịch chuyển đòn tác động
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 13

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

vào cảm biến 10, lúc đó đồng hồ đo sẽ cho biết kết quả giá trị lực phanh của từng bánh
xe. Cảm biến 10 bắt đầu hoạt động nhờ tín hiệu điều khiển từ cảm biến vận tốc 11, tức
là từ lúc tốc độ vòng giảm thì mới có tín hiệu.
Để tạo thuận tiện cho xe ra vào, bệ thử có trang bị hệ thống nâng hạ bằng khí
nén.

-

• Ưu nhược điểm chính:
 Ưu điểm:
Hệ thống điều khiển đơn giản, thuận tiện cho người sử dụng.
Kết cấu gọn, chắc chắn, độ tin cậy cao.
Cho kết quả chính xác, nhanh của từng bánh xe, mức độ chênh lệch lực
phanh của từng bánh xe trên một cầu và tổng lực phanh trên tất cả các bánh

-

xe.
Thời gian thử nhanh và thử được nhiều loại xe khác nhau với tải trọng khác
nhau.

-

 Nhược điểm:
Việc chế tạo cảm biến đo lực phanh cho từng bánh xe phức tạp, giá thành

-

cao.
Hộp giảm tốc có bộ truyền trục vít-bánh vít nên phải dùng vật liệu đắt tiền
(như hợp kim đồng) để làm bánh vít.

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH VỀ QUÁ TRÌNH PHANH

I. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hệ thống phanh trên ô tô có một vai trò đặc biệt quan trọng. Chất lượng của hệ
thống phanh quyết định tốc độ chuyển động trung bình và an toàn chuyển động của
người lái, hành khách và hàng hóa trên xe.
Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu sử dụng ôtô ngày càng tăng, tốc độ và
mật độ ô tô lưu hành trên đường càng lớn. Vì thế, yêu cầu đặt ra đối với hệ thống
phanh ngày càng cao.
Chất lượng và hiệu quả của hệ thống phanh được đánh giá bằng các chỉ tiêu như
sau:
• Quãng đường phanh
• Thời gian phanh

• Gia tốc chậm dần khi phanh
• Lực phanh và lực phanh riêng
Trong các chỉ tiêu trên thì chỉ tiêu quãng đường phanh là trực quan và tổng hợp
nhất. Nó cho phép chúng ta hình dung được khoảng cách an toàn khi phanh đột ngột
trong trường hợp nguy hiểm.
Các chỉ tiêu trên hiện nay có thể được xác định bằng thực nghiệm khi thử ô tô trên
đường hay trên bệ thử. Phương pháp thực nghiệm này cho phép ta đánh giá được chất
lượng chung của hệ thống phanh nhưng không chỉ ra được các yếu tố ảnh hưởng và
mối quan hệ giữa chúng để có thể xử lý và khắc phục ngay từ khâu tính toán thiết kế
hay sửa chữa cải tạo. Do vậy, phương pháp này chỉ thích hợp để đánh giá kiểm tra chất
lượng hệ thống phanh đang sử dụng, xe có đủ tiêu chuẩn lưu hành trên đường không.
Các chỉ tiêu phanh cũng có thể được xác định bằng tính toán lý thuyết, như đã trình
bày trong các giáo trình lý thuyết ô tô. Tuy vậy, khi xác định các chỉ tiêu này, người ta
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

thường cho rằng lực phanh tăng tức thời từ 0 đến giá trị cực đại ngay khi người lái tác
dụng lên bàn đạp. Tức là xem xét các quá trình xảy ra trong dẫn động phanh một các
hoàn toàn tĩnh học mà không chú ý đến các quá trình quá độ xảy ra trong dẫn động.
Điều đó làm sai lệch kết quả tính toán, không giải thích được sự khác nhau giữa các
kết quả nhận được bằng tính toán và bằng thực nghiệm và tất nhiên không cũng không
chỉ ra được nguyên nhân để khắc phục.
Ảnh hưởng của quá trình quá độ đến chất lượng phanh có thể thấy rõ qua phân tích
giản đồ phanh ôtô trên hình 1.1 dưới đây.

Trục tung của giản đồ biểu diễn lực phanh Pp, gia tốc chậm dần Jp và vận tốc của ôtô
khi phanh v. Trục hoàng là thời gian phanh t. Điểm 0 trên giản đồ ứng với lúc người
lái phát hiện thấy có chướng ngại vật phía trước và nhận thức được cần phải tiến hành
phanh.

Pp,v

A
0

t1

t2

B
t3

t4

t5

t

Hình 2.1 - Giản đồ phanh ôtô
t1 - Thời gian phản xạ của người lái, tức là thời gian từ lúc phát hiện thấy chướng
ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh. Thời gian này phụ thuộc vào trình
độ và trạng thái thần kinh của người lái xe.
t2 - Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh, để khắc phục các khe hở trong
dẫn động. Tức là từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp cho đến khi má phanh ép sát
vào trống phanh. Thời gian này phụ thuộc chủ yếu vào công tác điều chỉnh, bảo

dưỡng, độ mòn của má phanh và hành trình không có ích của các piston, các van...

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

t3 - Thời gian tăng lực phanh hoặc gia tốc chậm dần. Tức là thời gian ứng với quá
trình quá độ để lực phanh tăng từ 0 đến giá trị ổn định cực đại.
t4 - Thời gian phanh ứng với lực phanh cực đại. Trong thời gian này, lực phanh P p
hoặc gia tốc chậm dần Jp có giá trị không đổi.
Tuy vậy, cũng cần lưu ý rằng: trong thực tế đối với dẫn động thủy lực, các thông số
của dẫn động và quan hệ giữa chúng ảnh hưởng rất lớn đến cường độ tăng giá trị áp
suất trong các giai đoạn t3 và t4. Nếu các thông số này được chọn không hợp lý thì sẽ
xảy ra dao động áp suất chất lỏng trong hệ thống ở giai đoạn t 4, lực phanh cũng như
gia tốc chậm dần sẽ dao động mạnh chứ không phải là một giá trị ổn định không đổi.
t5 - Thời gian nhả phanh, lực phanh giảm đến 0. Khi phanh ôtô đến dừng thì khoảng
thời gian này không có ý nghĩa gì.
Như vậy, quá trình phanh kể từ khi người lái phát hiện chướng ngại vật cho đến khi
ôtô dừng hẳn sẽ kéo dài trong thời gian: t = t1 + t2 + t3 + t4.
Rõ ràng, nếu loại trừ yếu tố chủ quan của người lái và giả sử dẫn động được bảo
dưỡng và điều chỉnh đúng thì chất lượng quá trình phanh ôtô (hiệu quả và tính ổn
định) phụ thuộc rất nhiều vào quá trình quá độ xảy ra trong dẫn động phanh và đặc
tính biến thiên áp suất trong quá trình này.
II. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA QUÁ TRÌNH PHANH:
Để đánh giá chất lượng phanh có thể dùng những chỉ tiêu sau : gia tốc chậm

dần, thời gian phanh, quãng đường phanh, lực phanh và lực phanh riêng.
1. Gia tốc chậm dần khi phanh:
Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá
chất lượng phanh ô tô. Khi phân tích các lực tác dụng lên ô tô thì ta có thể viết phương
trình cân bằng lực kéo khi phanh ô tô như sau :
Pj = Pp + Pf + Pw + Pη ± Pi

(2.1)

Với :

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
Pj : Lực quán tính sinh ra khi phanh ô tô
Pp : lực phanh sinh ra ở các bánh xe
Pf : Lực cản lăn
Pw : Lực cản không khí

Pη : Lực cản để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

Pi : Lực cản lên dốc. khi phanh trên đường nằm ngang thì

lực cản lên dốc Pi =0
Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng các lực Pf , Pw , Pη cản lại sự chuyển động của ô

tô có giá trị rất bé so với lực phanh Pp . Lực phanh Pp chiếm đến 98% của tổng lực có
xu hướng cản sự chuyển động của ô tô. Vì thế cho nên có thể bỏ qua các lực Pf , Pw , Pη
trong phương trình (2.1) và khi ô tô phanh trên đường nằm ngang ( Pi =0), ta có
phương trình sau :
Pj = Pp

(2.2)

Lực phanh lớn nhất Pp max được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị
phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức :
Pp max = ϕ.G

Từ đó phương trình (2.2) có thể được viết lại như sau :
δi.

G
.j = ϕ.G
g max

(2.3)

Với :
δi: Hệ số tính đến các trọng khối quay của ô tô
G: Trọng lượng của ô tô

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 18

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
jmax: Gia tốc chậm dần cực đại
ϕ : Hệ số bám giữa lốp và mặt đường
g: Gia tốc trọng trường

từ biểu thức (2.3) có thể xác định gia tốc chậm dần khi phanh.:
jmax =

ϕ.g

(2.4)

δi

Trong đó :
jmax: Gia tốc chậm dần cực đại
δi: Hệ số tính đến các trọng khối quay của ô tô
ϕ : Hệ số bám giữa lốp và mặt đường
g: Gia tốc trọng trường
Nếu coi δi = 0, ta thấy gia tốc chậm dần cực đại j max phụ thuộc vào hệ số bám
giữa lốp và mặt đường.
2. Thời gian phanh:
Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh. Thời
gian càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt. Để xác định thời gian phanh có dùng
công thức (2.4) viết dưới dạng sau :
j=

ϕ .g

dv
=
dt
δi

(2.5)

Từ biểu thức (2.5) ta có thể viết :
dt=

δi
.dv
ϕ .g

(2.6)

Để xác định thời gian phanh nhỏ nhất cần tích phân dt trong giới hạn từ thời
điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối quá
trình phanh (v1 > v2).
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
v1

δi

δ
.dv = i (v1 − v 2 )
ϕ .g
ϕ .g
v2

tmin = ∫

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn thì v2= 0, do đó :
tmin =

δ i .v1
ϕ .g

(2.7)

Trong đó :
tmin : thời gian phan nhỏ nhất
δi: Hệ số tính đến các trọng khối quay của ô tô
G: Gia tốc trọng trường của ô tô
g : Gia tốc trọng trường
Từ biểu thức (2.7) nếu xem δi=0, thì ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ
thuộc và vận tốc bắt đầu phanh v 1 của ô tô, phụ thuộc vào hệ số bám giữa bánh xe và
mặt đường ϕ. Mối quan hệ giữa thời gian phanh nhỏ nhất t min, vận tốc bắt dầu phanh v1
và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường ϕ được biểu diễn ở hình (2.1)
t
(s)
10

ϕ

=

0,3

8
6
4

0,5 = 0,7
=
ϕ
ϕ

2
0

5,55

11,11 16,66 22,22 Vi (m/s)

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
Hình 2.1 :

Đồ thị chỉ sự thay đổi thời gian phanh nhỏ nhất
theo tốc độ phanh v1 và hệ số bám ϕ

3. Quãng đường phanh:
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh
của ô tô. So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có
thể nhận thức được một cách trực quan và để tạo cho người lái xe xử trí tốt trong khi
phanh ô tô trên đường.
Để xác định được quãng đường phanh nhỏ nhất, có thể sử dụng biểu thức (2.5)
bằng cách nhân 2 vế với ds (ds:vi phân của quãng đường), ta có :
ϕ.g
dv
.ds =
.ds
dt
δi

Hay là :
v.dv =

ϕ.g
δi

.ds

(2.8)

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân ds trong giới
hạn từ thời điểm ứng với tốc độ bắt đầu phanh v 1 đến thời điểm ứng với tốc độ cuối
của quá trình phanh v2=0. Ta có :

v1

v

δi
δi 1
.
dv
v.dv
Smin = ∫
=
∫
ϕ
.
g
ϕ
.
g
v2
v2

Smin =

δi 2
(v1 − v 22 )
ϕ .g

(2.9)

Khi phanh đến khi ô tô dừng hẳn v2=0 :

Smin

δ i .v12
=
ϕ .g

(2.10)

Trong đó :
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
Smin: Quãng đường phanh nhỏ nhất
δi: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của ô

tô
G: Trọng lượng của ô tô
g: Gia tốc trọng trường
Từ biểu thức (2.10) nếu xem δi = 0, thì ta thấy rằng quãng đường phanh nhỏ
nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh v 1 của ô tô, phụ thuộc vào hệ số bám giữa
bánh xe và mặt đường ϕ. Mối quan hệ giữa quãng đường phanh nhỏ nhất S min, vận tốc
bắt đầu phanh v1 và hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường ϕ được biểu diễn ở hình
(2.2).

S

(m)
120
100

0,5

=

0,

7

60

ϕ=

ϕ=

0 ,3

80

ϕ

40
20
0

5,55

11,11 16,66 22,22 Vi (m/s)

Hình 2.2. Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh
nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám ϕ.
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

4. Lực phanh và lực phanh riêng:
Chỉ tiêu lực phanh và lực phanh riêng là chỉ tiêu được dùng thuận lợi nhất khi
thử trên bệ thử. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe của ô tô được xác định theo biểu
thức:
Pp =

Mp
rb

(2.11)

Trong đó:
Pp: lực phanh
Mp: momen sinh ra ở cơ cấu phanh
rb: bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
Lực phanh riêng P là lực phanh tính trên 1 đơn vị trọng lượng toàn bộ của ô tô,
nghĩa là :

P=

Pp
G

(2.11)

Lực phanh riêng cực đại sẽ ứng với lực phanh cực đại :
Pmax =

Pp max
G

=

ϕ .G
= ϕ
G

(2.12)

Từ biểu thức (2.12) ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám ϕ.
Pmax
(N)

ϕ = 0,7

ϕ = 0,5

ϕ = 0,3

0

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

G (N)

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh
Hình 2.3: Đồ thì chỉ sự thay đổi của lực phanh riêng
theo trọng lượng toàn bộ của ô tô và hệ số bám ϕ.

CHƯƠNG III
THỰC NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ PHANH Ô TÔ
I. GIỚI THIỆU THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM:
1. Băng thử phanh
Băng thử phanh tại Trung Tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộc trường Đại
Học Bách Khoa Đà Nẵng được lắp đặt bởi hãng AVL (Cộng hòa Áo), được dùng để
phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học. Mục đích của băng thử phanh
được dùng để xác định những thông số của hệ thống phanh (lực phanh, quãng đường
phanh, thời gian phanh,...). Thông số kỹ thuật cơ bản của băng thử phanh như sau :
- Tải trọng trục lớn nhất lên băng thử:
- Chiều rộng kiểm tra nhỏ nhất
- Chiều rộng kiểm tra lớn nhất
- Phạm vi hiển thị trên đồng hồ
- Đường kính con lăn

- Khoảng cách 2 con lăn tính từ tâm con lăn
- Vận tốc con lăn khi kiểm tra
- Công suất dẫn động con lăn băng thử
- Điện áp
- Trọng lượng băng thử
- Trọng lượng bảng điều khiên và hiển thị
• Nguyên lý hoạt động:

15 tấn
600 mm
2800 mm
0-6/0-30 kN
190 mm
445 mm
2-3 km/h
2 x 11 kW
400 V, 3 pha
1100 kg
65 kg

Cho các bánh xe trên cùng một cầu đi vào con lăn trên băng thử phanh, thông
qua remote điều khiển, động cơ tích hợp hộp giảm tốc sẽ làm quay con lăn. Khi tốc độ
quay của con lăn ổn định, ta tiến hành đạp phanh từ từ cho đến hết bàn đạp phanh.
Momen phanh sẽ làm dịch chuyển đòn tác dụng vào cảm biến, lúc đó đồng hồ sẽ cho
biết kết quả giá trị lực phanh của từng bánh xe trên màn hình hiển thị.

SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 24

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đặc tính lực phanh trên băng thử phanh

2. Thiết bị kiểm tra trượt ngang:
Thiết bị kiểm tra trượt ngang tại Trung tâm thí nghiệm động coa và ô tô thuộc
trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng là thiết bị được sản suất bởi hãng AHS
Prüftechnik, dùng để phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học. Mục
đích của thiết bị dùng để đo độ trượt theo phương ngang của xe, qua đó đánh giá độ
chụm hay độ doãng của bánh xe dẫn hướng. Thông số kỹ thuật của thiết bị đo độ trượt
ngang bánh xe:
Tải trọng trục lớn nhất lên bệ thử
Chiều dài của bệ thử
Chiều rộng của bệ thử
Chiều cao bệ thử
Trọng lượng bệ thử
Đơn vị đo

15 tấn
1000 mm
600 mm
55 mm
80 kg
m/km

1
2
3

b

4
5
6

Hình 3.1: Bệ đo độ trượt ngang của bánh xe dẫn hướng
1. Bi trụ
2. Cảm biến
3. Lò xo trụ hồi vị
4. Lò xo định vị bi
5. Mặt đáy
6. Mặt trượt
• Nguyên lý hoạt động:
Cho xe đi qua bệ đo với vận tốc 4-5km/h. Bệ trượt sẽ trượt qua trái hoặc phải
tùy thuộc vào độ chụm của bánh xe dẫn hướng. Khi mặt trượt bị đẩy sang trái hoặc
SVTH: Võ Như Tùng – Lớp: 09C4LT

Trang 25