NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG DẪN ĐỘNG PHANH XE TẢI NẶNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.97 MB, 103 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐỨC LÂM
NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG DẪN ĐỘNG PHANH
XE TẢI NẶNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY
NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246
S KC 0 0 0 4 1 7
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KS. NGUYỄN ĐỨC LÂM
NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG DẪN ĐỘNG PHANH
XE TẢI NẶNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY
Chuyên ngành : KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ơ TƠ, MÁY KÉO
Mã số ngành : 60 52 46
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2005
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG DẪN ĐỘNG PHANH
XE TẢI NẶNG PHỤC VỤ GIẢNG DẠY
Chuyên ngành : KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ơ TƠ, MÁY KÉO
Mã số ngành : 60 52 46
Họ và tên học viên
Người hướng dẫn
: KS. NGUYỄN ĐỨC LÂM
: TS. NGUYỄN NƯỚC
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2005
CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN NƯỚC . . . . . . . . . . . .
(chữ ký)
..............................................................
..............................................................
.............................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:
.............
(chữ ký)
..............................................................
..............................................................
..............................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:
. . . . . . .. . . . . . .
(chữ ký)
..............................................................
..............................................................
.............................................................
.Luận văn thạc só được bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT.Ngày . .08 . .
tháng . 10. . . năm 2005
Lời cảm ơn
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến mọi người đã tận tình giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian công tác, học tập và thực hiện Luận văn cao
học này:
-
Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM,
Phòng Quản lý Khoa học – Quan hệ Quốc tế – Sau đại học
và Ban Chủ nhiệm Khoa Cơ khí Động lực đã tạo điều kiện
thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học và luận văn này tốt
nhất.
- Quý Thầy, Cô đã tham gia giảng dạy lớp Cao học Ôtô khoá
2002- 2004.
-
TS. Nguyễn Nước đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn tận
tình và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn.
-
PGS.TS. Đỗ văn Dũng-Trưởng Khoa cơ khí động lực Đại học
sư phạm kỹ thuật tp HCM .
-
GVC. Ths. Nguyễn Ngọc Bích, Ths. Trần Đình Quý và q
Thầy trong Bộ môn Khung gầm và Khoa Cơ khí Động lực đã
giúp đỡ nhiều về chuyên môn và quá trình công tác, học tập
của tôi trong thời gian qua.
-
Lãnh đạo và ban giám hiệu trường THPT Thống Nhất B-ĐN
-
Gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi nhiều trong
công việc và cuộc sống.
-
Xin Kính dâng lên hương hồn Bố, người đã hy sinh suốt đời vì
con .
TP. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005.
Học viên
Nguyễn đức Lâm
TÓM TẮT
An toàn giao thông là vấn đề quan tâm lớn của mọi người và xã hội khi
lượng xe lưu thông trên đường ngày càng nhiều và tốc độ ngày càng cao. Hệ
thống phanh với chức năng đảm bảo tính an toàn, ổn đònh chuyển động của
xe ôtô đã và đang ngày càng hoàn thiện và luôn có xu hướng phát triển
mạnh.
Thực tiễn ở nước ta hiện nay, do đặc thù nền kinh tế mới phát triển và
mở cửa, số lượng ôtô vận tải đang tăng nhanh, đa dạng và phong phú về
chủng loại. Đồng thời đang hình thành một nền công nghiệp sản xuất ôtô tải
còn non trẻ với nhiều tiềm năng to lớn, đòi hỏi chúng ta phải nỗ lực hòa
nhập và tiếp cận, tiếp thu các qui trình công nghệ, kỹ thuật cao để vận dụng
và khai thác ôtô tải có hiệu quả.
Một trong những công việc cần làm là ở các trường đại học , cao đẳng
chuyên ngành phải luôn cập nhật những kiến thức kỹ thuật mới, đầu tư các
thiết bò để phục vụ cho công tác giảng dạy. Với mục tiêu đó, đề tài này đã
được thực hiện và đạt được các kết quả sau:
- Nghiên cứu các dẫn động phanh trên xe tải nặng và siêu nặng.
-Mô phỏng hoạt động của một số dẫn động phanh xe tải đang lưu hành
trong nước phục vụ giảng dạy và học tập.
Cấu trúc của Luận văn gồm có:
Chương 1: Các phương pháp dẫn động phanh và phạm vi ứng dụng .
Chương 2: Khảo sát dẫn động phanh trên xe tải nặng và siêu nặng.
Chương 3: Phương pháp tính toán dẫn động phanh khí nén.
Chương 4:Mô phỏng hoạt động của một số dẫn động phanh xe tải nặng, siêu
nặng.
Chương 5:Kết quả nghiên cứu và hướng phát triển đề tài.
Phần kết luận đánh giá tính hiệu quả thiết thực của đề tài và đề xuất một
số hướng nghiên cứu tiếp theo.
MỤC LỤC
---oOo---
PHẦN MỞ ĐẦU
A.Đặt vấn đề
B.Mục đích đề tài
C.Đối tượng nghiên cứu
D.Phạm vi nghiên cứu
E.Nội dung luận văn
PHẦN NỘI DUNG
Chương 1:
PHƯƠNG PHÁP DẪN ĐỘNG PHANH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
1.1 Vài nét về vấn đề an toàn giao thông và sự cần thiết của hệ
thống phanh trên ôtô.
1.2 Yêu cầu đối với hệ thống phanh ôtô.
1.3 Các loại dẫn động phanh ôtô và phạm vi ứng dụng
1.3.1.Dẫn động phanh khí nén
1.3.2.Các cụm chính của dẫn động phanh khí nén
1.3.3.Dẫn động phanh thủy lực và trợ lực khí nén
Chương 2
KHẢO SÁT DẪN ĐỘNG PHANH XE TẢI NẶNG,SIÊU NẶNG
2.1 Khảo sát dẫn động phanh khí nén
2.1.1 Bố trí chung của dẫn động phanh khí nén
2.1.2 Một số sơ đồ dẫn động điển hình
a. Dẫn đôïng phanh xe tải MAZ
b.Dẫn động phanh xe tải KAMAZ-5320
2.2 Khảo sát dẫn động phanh thuỷ-khí kết hợp
2.2.1 Dẫn động phanh xe tải URAL-4320
2.2.2 Dẫn động phanh xe tải nặng HYUNDAI
2.3 Khảo sát dẫn động phanh khí nén có sử dụng ABS
2.3.1 Đặt vấn đề
2.3.2 Bố trí chung và nguyên lí cơ bản của hệ thống phanh khí
nén ABS
2.3.3 Các bộ phận của ABS
A. Cảm biến tốc độ bánh xe
B. Bộ chấp hành ABS (ABS modulator valve)
C. Hộp điều khiển điện tử ECU
2.4 Khảo sát dẫn động phanh xe tải siêu nặng
2.4.1 Dẫn động phanh thuỷ-khí xe siêu nặng
2.4.2 Dẫn động phanh thuỷ lực xe siêu năng
Chương 3:
PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN
3.1 Cơ sở của phương pháp áp suất tập trung điểm nút
3.1.1 Phương trình lưu lượng của dòng khí qua lỗ tiết lưu
3.1.2 Khái niệm chung về mạch
3.1.3 Phương pháp tính toán
3.2 Tính toán mạch dẫn động khí nén
3.2.1 Thiết lập sơ đồ và biểu thức tính toán mạch dẫn động
phanh khí nén
3.2.2 Ảnh hưởng của chiều dài và đường kính ống dẫn đến khả
năng phản ứng nhanh của dẫn động phanh
3.3 Tính toán dẫn động phanh thuỷ lực xe siêu nặng
Chương 4:
MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ DẪN ĐỘNG PHANH XE
TẢI
4.1 Mô phỏng hoạt động của tổng van phanh 2 tầng
4.2 Mô phỏng hoạt động của van bảo vệ 2 ngã
4.3 Mô phỏng hoạt động của van tăng tốc
4.4 Mô phỏng hoạt động của van hạn chế áp suất
4.5 Mô phỏng hoạt động của bầu phanh đơn
4.6 Mô phỏng dẫn động phanh khí nén trên sơ đồ nguyên lý chung
4.7 Mô phỏng dẫn động phanh khí nén trên xe tải KAMAZ 5320
4.8 Mô phỏng dẫn động phanh thuỷ-khí trên xe tải HYUNDAI
4.9 Mô phỏng dẫn động phanh thuỷ- khí trên xe tải siêu nặng
4.10 Mô phỏng dẫn động phanh thuỷ lực trên xe tải siêu nặng
4.11 Mô phỏngâ dẫn động phanh trên xe tải nặng có ABS
Chương 5:
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
5.1 Kết quả nghiên cứu
5.2 Hướng phát triển đề tài
PHẦN KẾT LUẬN
PHẦN PHỤ LỤC
Tài liệu tham khảo
Chương 1
CÁC PHƯƠNG PHÁP DẪN ĐỘNG PHANH
VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
1.1 VÀI NÉT VỀ VẤN ĐỀ AN TOÀN GIAO THÔNG VÀ SỰ CẦN THIẾT
CỦA HỆ THỐNGPHANH TRÊN ÔTÔ
Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế, giao thông vận tải và đặc
biệt là giao thông đường bộ (chủ yếu là giao thông ôtô) đóng một vai trò rất quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân. Ở nhiều nước trên thế giới, kể cả những nước
công nghiệp tiên tiến như Mỹ, Đức, Nga, Nhật ..,giao thông ôtô đã đảm nhận vận
chuyển tới 2/3 lượng hàng hoá và hành khách đi lại hàng năm.
Càng ngày lượng xe hoạt động trên đường càng nhiều. Để tăng lưu lượng
thông qua và tăng năng suất vận chuyển, vận tốc trung bình của xe ngày càng được
nâng cao. Khi mà sự tăng trưởng về số lượng và tốc độ lưu thông của ôtô trên các
loại đường có công dụng chung nhảy vọt, thì vấn đề an toàn chuyển động càng cần
được quan tâm hơn lúc nào khác, giảm tối đa các vụ tai nạn giao thông xảy ra trên
đường – nguyên nhân do cả khách quan và chủ quan .
Về mặt phương tiện (ôtô), chất lượng và tình trạng kỹ thuật các hệ thống
điều khiển như phanh, lái..,đóng vai trò quan trọng cho xe hoạt động an toàn trên
đường Dẫn chứng ở chương mở đầu cũng chứng tỏ điều này. Thêm vào đó theo tài
liệu mới nhất của Cục Đăng kiểm Việt nam thì trong năm 2004 đã có hơn 70%
phương tiện giao thông đường bộ không đạt yêu cầu chất lượng về hệ thống phanh.
Vì vậy việc đảm bảo tình trạng kỹ thuật của hệ thống phanh luôn ở trạng thái làm
việc tốt nhất là rất quan trọng
Các nước phát triển trên thế giới đều đã có những tiêu chuẩn nghiêm ngặt
về hệ thống phanh nhằm đảmbảo an toàn cho xe khi lưu thông trên đường và nó
càng khắt khe hơn trong tương lai khi mà tốc độ chuyển động và mật độ ôtô trên
đường ngày càng cao. Trên cơ sở các tiêu chuẩn về an toàn chuyển động, một hệ
thống phanh ôtô ngày nay phải thoả mãn những yêu cầu sau .
1.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHANH
Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của các
phương tiện giao thông, và phổ biến hơn cả là quy đònh N0–13 EЭK 00H của Hội
đồng kinh tế châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 của Thụy Điển , tiêu chuẩn FM VSS121 của Mỹ, người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất về chất lượng
phanh đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại mà qua đó một hệ
thống phanh ôtô phải đạt được :
-Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột .
-Phanh êm dòu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn đònh khi phanh.
-Điều khiển nhẹ nhàng.
-Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ.
-Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
-Phân bố mô men phanh ở các bánh xe, phải tuân theo quan hệ sử dụng
hoàn toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kỳ
cường độ phanh nào (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết
bò chống hãm cứng bánh xe).
-Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao
độ bền các chi tiết của hệ thống phanh).
-Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kòp thời.
Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang bò
các hệ thống phanh bao gồm :
-Hệ thống phanh công tác (hoặc phanh chính, và cũng thường gọi là phanh
chân), có tác dụng trên tất cả các bánh xe.
-Hệ thống phanh dự phòng.
-Hệ thống phanh dừng và hệ thống phanh phụ trợ (phanh chậm dần).
Điểm đặc biệt về an toàn đối với phanh công tác là dẫn động phanh cần phải có
không dưới hai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một mạch
dẫn động cho cầu sau và một mạch cho dẫn động phanh dừng.. .để lỡ khi hư hỏng
một mạch nào đó, mạch còn lại vẫn đảm bảo phanh ôtô với hiệu quả phanh không
thấp hơn 30% so với khi hệ thống phanh còn nguyên vẹn. Theo tiêu chuẩn của
Thụy Điển thì giá trò này là 50%.
-Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh công tác cần có dung tích bình
chứa tới mức đủ để phanh có hiệu quả 5 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng (máy
nén khí) không làm việc. Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứa riêng bòêt khi
nguồn năng lượng là chung của toàn hệ thống. Trong trường hợp một mạch dẫn
động nào đó bò hư hỏng, nguồn năng lượng chung vẫn tiếp tục cung cấp năng
lượng cho các mạch khác còn tốt.
-Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ô tô trong trường
hợp hệ thống phanh chính bò hư hỏng. Có thể bố trí hệ thống phanh dự phòng riêng
biệt, nếu không thì hệ thống phanh chính hoặc phanh dừng phải thực hiện chức
năng này và vẫn được coi là hệ thống phanh dự phòng.
-Hệ thống phanh dừng phải dừng và đỗ được xe trên dốc. Dẫn động phanh
dừng có thể sử dụng bất kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra mô men
phanh để giữ xe đứng yên phải là một cơ cấu hoạt động thuần tuý bằng phương
pháp cơ khí và không phụ thuộc vào hệ thống phanh chính.
-Hệ thống phanh chậm dần (phanh phụ trợ) đảm bảo duy trì cho ôtô
chuyển động ở một tốc độ ổn đònh, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc
đồng thời cùng với hệ thống phanh chính, nhằm mục đích giảm tải cho phanh
chính.
-Khi làm việc với rơ moóc, trên ôtô kéo cần có thiết bò bảo vệ chống tụt áp
suất khí nén (hoặc thuỷ lực) để đề phòng trường hợp đường ống nối giữa ô tô kéo
và rơ moóc bò phá hủy.
-Trường hợp xe đang chuyển động mà bò đứt moóc kéo, yêu cầu hệ thống
phanh chính của rơ moóc phải tự động dừng được moóc với hiệu quả không thấp
hơn quy đònh đối với xe đoàn tương ứng.
-Trên rơ moóc cũng cần được trang bò cơ cấu phanh dừng để hãm rơ moóc
khi tách nó ra khỏi đầu kéo.
-Sự mài mòn của má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnh
bằng tay hoặc tự động. Theo tiêu chuẩn Thụy Điển, mài mòn má phanh cần được
bù lại bằng hệ thống điều chỉnh tự động hay phải có bộ phận tín hiệu để cảnh báo
về việc tăng khe hở giữa má phanh và tang phanh.
-Trong mỗi mạch dẫn động phanh cần phải có các bộ phận giao tiếp với
thiết bò kiểm tra, để kiểm tra và thông báo tình trạng kỹ thuật của dẫn động phanh
trong quá trình
sử dụng.
1.3 CÁC LOẠI DẪN ĐỘNG PHANH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
Hệ thống phanh trên ôtô thường sử dụng các loại dẫn động điều khiển kiểu
thuỷ lực, khí nén hoặc thủy-khí kết hợp. Cũng có một số ôtô sử dụng hệ thống dẫn
động phanh điện.
Dẫn động thuỷ lực và khí nén so với dẫn động điều khiển kiểu cơ khí, điện thì có
những ưu điểm như sau :
-Công suất đầu ra lớn với kích thước và khối lượng nhỏ;
-Dễ biến đổi nguồn năng lượng của dòng chất lỏng hoặc dòng khí thành
năng lượng cơ khí ;
-Dẫn động điều khiển đơn giản và có độ chính xác cao, đặc biệt khi công
suất đầu ra lớn ;
-Do lực (hoặc momen ) được tạo ra trong dẫn động lớn trong khi khối lượng
(hoặc momen quán tính ) các chi tiết chuyển động nhỏ nên thời gian tác động
nhanh khi công suất đầu ra vẫn lớn ;
-Có kết cấu đơn giản và giá thành các cụm chi tiết tương đối rẻ;
-Dễ thoát nhiệt trong dẫn động nên có khả năng nâng cao công suất riêng
của cơ cấu chấp hành.
Dẫn động phanh thuỷ lực có ưu điểm là kết cấu đơn giản, khối lượng các
chi tiết nhỏ và đặc biệt là thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng)
của dẫn động rất nhỏ (≤0,03s). Tuy nhiên, nhược điểm chính của dẫn động thuỷ lực
là không tạo ra được lực (hoặc momen) lớn ở cơ cấu chấp hành do giới hạn của tỉ
số truyền và khả năng cơ bắp của lái xe. Do đó dẫn động phanh thuỷ lực thường
được sử dụng trên các loại xe du lòch, xe vận tải nhỏ và trung bình.
Dẫn động phanh khí nén so với dẫn động phanh thuỷ lực thì có ưu điểm
lớn là điều khiển phanh nhẹ nhàng. Năng lượng cơ bắp của lái xe chỉ dùng để điều
khiển việc đóng mở các cơ cấu điều khiển (ở đây là van tổng phanh). Để tạo ra lực
phanh (hoặc momen) ở cơ cấu phanh thì nhờ nguồn năng lượng bên ngoài- khí nén.
Nhờ vậy có thể tạo ra được công suất lớn ở cơ cấu phanh . Với đặc điểm này, dẫn
động phanh khí nén thường được dùng trên xe buýt, các xe vận tải hạng vừa và lớn
…
Nhược điểm của dẫn động phanh khí nén là kết cấu phức tạp, có thêm
nhiều cụm chi tiết trung gian, và đặc biệt thời gian phản ứng của dẫn động lớn (≥
0,6s), đã làm tăng đáng kể thời gian phanh và quãng đường phanh ôtô .
Do đó nhằm khai thác triệt để những ưu điểm của cả hai loại dẫn động trên
và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của chúng, người ta đã tạo ra dẫn
động phanh kết hợp : dẫn động phanh thuỷ-khí, bằng cách tạo ra các mạch dẫn
động kết hợp mắc song song hoặc mắc nối tiếp giữa dòng chất lỏng (thuỷ) và dòng
chất khí (nén). Nhưng thường được áp dụng hơn cả là mạch khí nén nối tiếp với
mạch thuỷ lực : phần khí nén để cho việc điều khiển được nhẹ nhàng và tạo ra áp
lực phanh lớn; Phần thuỷ lực để giảm thời gian phản ứng của hệ thống và cho cơ
cấu phanh có kết cấu đơn giản. Dẫn động phanh thuỷ-khí cũng thường được dùng
cho các ôtô vận tải, ôtô buýt hạng vừa và lớn .
1.3.1 DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN
Như trên đã nêu, dẫn động phanh khí nén thường được sử dụng trên các xe
vận tải hạng vừa và lớn, trên xe buýt .
Một hệ thống dẫn động phanh khí nén, cũng như dẫn động điều khiển khí nén ở
các hệ thống khác trên ôtô như là dẫn đôïng điều khiển ly hợp, điều khiển hộp số,
điều khiển hệ thống nâng hạ thùng xe ..đều bao gồm ba phần chính : phần nguồn
cung cấp năng lượng, phần điều khiển và bộ phận chấp hành .
Phần nguồn của dẫn động dùng để cung cấp năng lượng khí nén cho hệ
thống hoạt động (hình 1) bao gồm máy nén khí 1, van an toàn 2, van điều chỉnh áp
suất 3, bầu lọc cặn 4 và các van bảo vệ một ngã 5, hai ngã 6
1
2
3
4
6
5
7
Hình 1.1-Phần cung cấp khí nén
Khi sử dụng nhiều hơn hai mạch dẫn động phanh như xe tải Hyundai,
Kamaz, đầu kéo International, Man.., ở phần cung cấp năng lượng khí nén ngoài
van bảo vệ hai ngã còn có van bảo vệ ba ngã, bốn ngã ..(Chi tiết 4 hình 2 và phụ
lục )
1
2
3
4
5
6
7
Hình 1. 2- Dẫn động phanh khí nén xe tải nặng của hãng MAN -WACO.
1-Máy nén 2-Bộ điều áp 3-Bộ khử ẩm và chống đông 4-Van bảo vệ 4 ngả
5, 6, 7 -Bình chứa và bầu lọc ..
Bình chứa phụ 7 (Hình 1) được nối vào hệ thống đường ống máy nén khí
qua van một chiều 5 để cung cấp khí nén cho các hộ tiêu thụ khác không phải là
phanh, nên có thể nhiều hơn một, hoặc cóù hoặc không, chỉ khi áp suất trong mạch
đủ lớn thì mới nâng van lên cho hoạt động, ..
Phần điều khiển gồm các cụm chi tiết nối giữa nguồn và cơ cấu chấp
hành. Một mạch điều khiển dẫn động phanh chân đơn giản nhất (hình 3)ø, bao gồm
:
1
4
5
2
3
Hình 1.3-Mạch dẫn động phanh điều khiển trực tiếp
tổng van phanh tuỳ động 2, tác động trực tiếp lên tổng van phanh làbàn đạp phanh
1; đường ống điều khiển 3; bầu phanh 4 là cơ cấu chấp hành, thông qua cần bầu
phanh để tác động trực tiếp lên cơ cấu phanh bánh xe. Đường ống 5 nối tới tổng
van phanh là nguồn cung cấp khí nén cho điều khiển dẫn động .
Trong nhiều trường hợp khác, người ta sử dụng mạch điểu khiển dẫn động
phanh chân kiểu gián tiếp (hình 4)
1
6
2
3
5
4
Hình 1.4- Mạch dẫn động phanh điều khiển gián tiếp
Trong đó van tăng tốc 5 là cụm chi tiết trung gian. Trong sơ đồ này đường
ống cung cấp khí nén 6 nối trực tiếp vào tổng van phanh. Bàn đạp phanh 1 và tổng
van phanh 2 chỉ thực hiện việc điều khiển van tăng tốc 5. Lượng khí nén cần thiết
để làm dòch chuyển cần bầu phanh 4 được cung cấp từ một bình khí nén khác qua
van tăng tốc. Bằng cách này, nguồn cung cấp khí nén dẫn đến bầu phanh sẽ đi
theo con đường ngắn hơn so với trường hợp điều khiển trực tiếp (hình 3) nhờ vậy
mà tăng được khả năng phản ứng nhanh của hệ thống .
Trên đường dẫn từ tổng van phanh đến các bầu phanh (Hình 5), thường
người ta còn bố trí thêm các cụm van phụ khác như van hạn chế áp suất, bộ điều
hoà lực phanh, van modul của bộ chống hãm cứng bánh xe ABS ..,
Hình 1.5-Dẫn động phanh khí nén xe tải công nghiệp Doderlein
Trong trường hợp hệ thống phanh chân bao gồm hai hoặc ba mạch phanh
độc lập nhau thì chúng được điều khiển bằng tổng van phanh một tầng, hai tầng,
hoặc ba tầng.
1
3
2
4
Hình 1.6-Tổng van phanh hai tầng
1-Bàn đạp phanh; 2-Cổng phân phối; 3- Cổng vào; 4-Cổng xả
Ngoài mạch dẫn động phanh chân tác động trên tất cả các bánh xe, dẫn
động phanh khí nén trên xe tải còn có các mạch dẫn động phanh tay, mạch dẫn
động phanh dự phòng và mạch dẫn động phanh bổ trợ..
Phần điều khiển mạch dẫn động phanh khí nén trên rơmoóc, cũng được
thực hiện bằng bàn đạp 1 và tổng van phanh 2
9
1
2
3
4
5
6
7
8
Hình 1.7 -Dẫn động phanh khí nén trên rơmoóc
1-Bàn đạp 2-Tổng van phanh 3-Đường điều khiển 4-Đầu nối
phân phối
6-Bìmh chứa 7,8-Bầu phanh
5-Van
Tổng van phanh 2 đặt trên xe kéo, tín hiệu điều khiển từ tổng phanh đi
theo đường ống 3 qua đầu nối 4 đến van phân phối 5 đặt trên rơmoóc làm nhiệm
vụ điều khiển. Khi nhận tín hiệu điều khiển, van 5ù cho khí nén từ bình 6 dẫn đến
các bầu phanh 7 và 8.
Đồng thời áp suất khí nén trên đầu ra của van 5 tương ứng với áp suất
trong đường ống điều khiển 3. Cung cấp khí nén là đường ống 9 . Ở hệ thống dẫn
động phanh rơmoóc một dòng, không có đường ống 3 mà đường 9 vừa là đường
cung cấp vừa là đường điều khiển ,nó được nối thẳng tới tổng phanh và làm việc
theo nguyên tắc tác động ngược , do đó độ tin cậy thấp, nhất là khi phanh liên tục
nên hiện nay dẫn động phanh một dòng ít dùng trên rơmooc .
1
2
3
Hình 1.8-Dẫn động phanh rơmoóc 1 dòng
1-Phanh chân ; 2- Phanh tay; 3-Đường ống dẫn động phanh rơmoóc
Đối với hệ thống phanh ôtô và xe đoàn , cần đảm bảo tính đồng bộ khi
phanh, ở tất cả các bánh xe và đặc biệt là khả năng phản ứng nhanh.
Bộ phận chấp hành của dẫn động phanh khí nén ở hầu hết các xe vận tải
trên thế giới đều sử dụng ở cầu trước là các bầu phanh đơn (hình 1.9, a) hoặc cầu
sau là bầu phanh đơn kết hợp với bầu phanh có lò xo và thường được gọi là bầu
phanh tích năng.(hình 1.9, b, c)
a
a.
b
b.
Hinh•1.9-Bầu phanh đơn và bầu phanh tich năng
7
6
8
1
5
2
3
4
Hình 1.9 c-Bầu phanh đơn và bầu phanh tích năng.
1-Cần nối; 2, 5- Lò xo; 3-Màng; 4, 6 -Vỏ; 7-Đai ốc; 8- Tay đòn
Bầu phanh có thể có kết cấu màng hoặc kết cấu kiểu piston – xilanh, và
liên kết trực tiếp với cơ cấu phanh thông qua cần đẩy bầu phanh (Hình 1.10 a, b).
a
b
Hình 1.10-Liên kết giữa bầu phanh và cơ cấu phanh
Bầu phanh có nhiệm vụ tiếp nhận năng lượng khí nén từ nguồn cung cấp,
qua các cụm van điều khiển, tạo áp lực phanh để ép các má phanh vào tang trống,
thực hiện quá trình phanh xe. Như vậy bầu phanh là kết cấu để biến đổi nguồn
năng lượng khí nén thành cơ năng.
1.3.2 CÁC CỤM CHÍNH CỦA DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN.
Các cụm chính của dẫn động phanh khí nén gồm van phanh (thường gọi là
tổng phanh), cơ cấu chấp hành, các cụm van trung gian như van tăng tốc, bộ điều
hoà lực phanh, van phân phối khí ..
Các van này có thể được điều khiển trực tiếp bằng tay, bằng bàn đạp chân
hoặc từ xa.
.
a.Tổng van phanh :
Tổng van phanh khí nén phải có tính tuỳ động và có tín hiệu phản hồi.
Điều khiển tổng van phanh có thể trực tiếp bằng tay, bằng chân, hoặc nối tiếp
bằng dẫn động thủy lực, khí nén và điện…
Hình 1.11-Tổng van phanh khí nén 2 tầng
b. Van tăng tốc.
Để tăng khả năng phản ứng nhanh của dẫn động ngoài việc lựa chọn tiết
diện thông qua tối ưu của ống dẫn, vò trí lắp đặt hợp lý các cụm trong dẫn động
..,người ta còn sử dụng van tăng tốc. Nó thường được lắp trên các đường ống dẫn
dài, trên xe đoàn hoặc trên moóc kéo.
Kết cấu của van tăng tốc khá đơn giản (hình 1.12)
Hình 1.12- Van tăng tốc
a. Ký hiệu quy ước b.Sơ đồ cấu tạo
1-Đường điều khiển 2-Piston 3-Đường đến cơ cấu chấp hành
4-Van
Khí nén (tín hiệu điều khiển) được cung cấp đến khoang ‘A’ ( hình 1.12a ),
tạo áp lực trên mặt piston 2 đẩy nó xuống dưới ,ngắt khoang ‘Б’ không cho thông
với khí trời,đồng thời làm van 4 mở, để khí nén từ bình chứa vào khoang ‘Б’ và
theo đường 3 đến các cơ cấu chấp hành.
Tính tuỳ động của van tăng tốc được bảo đảm bằng tín hiệu phản hồi do
tác dụng của áp suất đầu ra ở khoang ‘Б’ dưới pistôn 2.
c.Van bảo vệ 2 ngã.
Cũng nhằm mục đích tăng cường việc tách mạch độc lập, trong hệ thống dẫn động
phanh khí nén người ta còn sử dụng van bảo vệ 2 ngã, ba ngã..Chúng tự động cắt
mạch hư hỏng ra khỏi hệ thống phanh để bảo vệ các mạch phanh còn lại.
Trên hình 18 là kết cấu của các van bảo vệ 2,3,4 ..ngã được sử dụng trên hệ thống
phanh các xe tải nặng như Hyundai, Kamaz, Isuzu, International..
Hinh 1.13-Van bảo vệ 2 ngã
Hính 1.14- Van bảo vệ ba ngã
Hình1.15 – Van bảo vệ 4 ngã
1-Cổng vào ; 21, 22, 23, 24-Cổng phân phối
d.Van phân phối.
Một ví dụ về cơ cấu trung gian giữa tổng phanh và cơ cấu chấp hành phanh
là van phân phối khí nén ( cụm trung gian ) đặt trên rơmoóc, được trình bày trên
hình 13
28
22
3
22, 28 -các piston
4
5
6
Hình 1.16- Van phân phối khí nén
3- van 4,- đường điều khiển 5-bình chứa 6- bầu phanh
Hính 1.17á-Cấu tạo van phân phối khí nén
Van phân phối khí nén này thường được sử dụng cho dẫn động phanh trên
rơmoóc
( xem hình 1.7 chi tiết 5) chúng được điều khiển như sau :
trực tiếp từ đường ống 4 nối tới khoang ‘Б’, hoặc gián tiếp từ đường 5 nối tới
khoang ‘A’
Khoang ‘B’ nối với bình chứa 6, khoang ‘D’ nối tới bầu phanh 7.
Khi tăng áp trong đường điều khiển 5 (khoang ‘A’ được tăng áp theo )
hoặc khi giảm áp trong đường ống điều khiển 4 ( tức giảm áp trong khoang ‘Б’ ) thì
sự cân bằng về lực trên piston 22 và 28 sẽ bò phá huỷ. Lúc đó piston 22 và 28 sẽ
dòch chuyển xuống dưới, đẩy van 8 (Hình 1.17) chạm lên mặt đế dưới của piston 28
để đóng cửa xả, piston 22 và 28 tiếp tục đi xuống làm van 8 chạm mặt đế trên của
thân dưới,không cho khoang làm việc ‚D‛ thông với khí trời mà cho thông với
khoang ‘B’ và bình chứa. khí nén từ bình chứa qua khoang B,khoang D nạp vào
bầu phanh ( cơ cấu chấp hành.)
Kết luận:
Dẫn động phanh khí nén nói chung và dẫn động phanh khí nén ‚hiện đại‛
nói riêng đã tạo ra được lực phanh lớn, sử dụng phổ biến trên các xe khách, xe
vận tải có tải trọng trung bình và nặng nhưng kết cấu phức tạp, khí nén là chất chòu
nén do đó thời gian chậm tác dụng còn dài (0,7 1,0)s, mặc dù dẫn động phanh khí
nén ‚hiện đại‛ được trang bòù các kết cấu làm tăng độ nhạy của hệ thống, như sử
dụng van tăng tốc ,van xả nhanh khí nén ..nhưng thời gian chậm tác dụng vẫn còn
lớn (0,7s) nên hiệu quả phanh giảm .
Hiện nay, với xu hướng tăng tốc độ chuyển động của các phương tiện giao
thông để tăng năng suất vận chuyển phát triển kinh tế xã hội, đòi hỏi hệ thống
phanh phải có hiệu quả phanh cao để bảo đảm an toàn chuyển động. Vì vậy hệ
thống phanh khí nén cần phải được cải tiến liên tục.
1.3.3 DẪN ĐỘNG PHANH THUỶ LỰC VÀ TR LỰC KHÍ NÉN
Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tónh, mà
nền tảng khoa học là đònh luật Pascal (nhà toán học người Pháp thế kỹ 17). Theo
đònh luật Pascal thì chất lỏng là chất không chòu nén, khi áp suất được đặt vào chất
lỏng trong một hệ thống kín, áp suất đó sẽ phân phối bằng nhau và giữ nguyên trò
số ở tất cả các hướng.
Như vậy áp suất trong dẫn động phanh truyền đến các xilanh bánh xe là
như nhau, khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào đường kính đỉnh pít tông
xy lanh công tác. Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp sẽ làm cho áp suất trong xy
lanh phanh chính tăng lên, lực đẩy lên guốc phanh cũng tăng lên. Do đó, dẫn động
phanh thuỷ lực bảo đảm được sự làm việc đồng thời của các cơ cấu phanh, bảo
đảm tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp vàø lực đẩy lêân guốc phanh tức là
bảo đảm tính ‚tuỳ động‛của hệ thống phanh.
Dẫn động phanh thuỷ lực có ưu điểm mạnh là thời gian chậm tác dụng nhỏ
(0,2s, do chất lỏng không bò nén) nên hiệu quả phanh cao hơn dẫn động phanh khí
nén. Vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong hệ thống phanh chính của ô tô du lòch,
ô tô vận tải nhỏ và trung bình.
Trên hình 1.18 trình bày nguyên lý của dẫn động phanh thuỷ lực
3
2
1
4
5
Hình 1.18-Nguyên lý của dẫn động phanh thuỷ lực .
1-Xilanh chính 2-Bình chứa dầu 3-Piston 4-Mạch dầu 5-Cơ cấu chấp hành
Dẫn động phanh thuỷ lực một mạch cổ điển có cấu tạo đơn giản, đảm bảo
phân bố lực phanh khác nhau giữa các bánh xe. Vì áp suất tại mọi điểm trong các
đường ống bằng nhau cho nên khi cần có lực phanh ở các bánh xe khác nhau chỉ
cần chế tạo các pít tông của các xi lanh công tác có đường kính khác nhau. Hiệu
suất truyền động cao. Nhưng độ tin cậy thấp, khi hệ thống có một chỗ hở thì toàn
bộ phanh mất tác dụng. Do đó ,hiện nay dẫn động phanh thuỷ lực một mạch đã
được cải tiến thành dẫn động phanh nhiều mạch độc lập.
Trên hình 1.19 là một số sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 mạch độc lập.
a,
b.
c.
d.
Hình 1.19-Các sơ đồ chủ yếu của dẫn động phanh thuỷ lực tách mạch độc
lập
Sự độc lập của 2 mạch dẫn động có thể được tạo ra bởi một xi lanh chính
loại kép có 2 piston (Hình 1.20-còn gọi là xilanh phanh chính Tandem),
Hình 1.20-Xilanh chính loại kép.
