Xây dựng phương pháp tính toán thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh dẫn động thuỷ khí trên ô tô tải cỡ lớn

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học bách khoa hà nội
-----------YYY-----------

Luận văn thạc sĩ khoa học

Xây dung phơng pháp tính toán thời gian
chậm Tác dụng của hệ thống phanh dẫn động
thuỷ khí trên ôtô tảI cỡ lớn

Ngành: cơ khí động lực
M số:
Tô văn thiểm

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan

Hà nội 2007


Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học bách khoa hà nội
-----------YYY-----------

Luận văn thạc sĩ khoa học
Ngành: cơ khí động lực

Xây dựng phơng pháp tính toán thời gian
chậm Tác dụng của hệ thống phanh dẫn động
thuỷ khí trên ôtô tảI cỡ lớn

Tô văn thiểm

Hà nội 2007


mục lục

Trang
4

Mở đầu
Chơng I: Đặc điểm của hệ thống dẫn động

7

phanh thuỷ khí trên ôtô tảI cỡ lớn
1.1. Tổng quan về tình hình sản xuất và lu hành xe tảI ở việt

7

nam và
trên thế giới
1.2. Đặc điểm của hệ thống phanh ôtô tải cỡ lớn

9

1.2.1.Dẫn động phanh khí nén

9

1.2.2. Dẫn động phanh thuỷ lực

12

1.2.3. Dẫn động phanh thuỷ khí

14

1.2.4. Một số sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thuỷ

15

khí

thờng dùng trên xe tải cỡ lớn.

1.2.5. Nhận xét

19

1.3. Vấn đề nghiên cứu

19

1..3.1. Quá trình phanh ôtô

19

1.3.2. Thời gian chậm tác dụng của hệ thống

20

1.3.3. Quá trình quá độ

20

Chơng II: Phơng pháp mô phỏng hệ thống

22

dẫn động phanh thuỷ khí
2.1. Phơng pháp mô phỏng dẫn động phanh khí nén

22

2.1.1. Phơng pháp mô phỏng

22

2.1.2. Phơng pháp mô phỏng tập trung

22

2.1.2.1. Phơng trình lu lợng đi qua tiết lu

23

2.1.2.2. Phơng trình lu lợng đi vào dung tích

25

2.1.2.3. Phơng trình lu lợng tại điểm nút

28


2.2. Hệ thống dẫn động thuỷ lực

29

2.2.1. Các phơng pháp mô phỏng

29

2.2.1.1. Mô hình truyền sóng

29

2.2.1.2. Mô hình đàn hồi

30

2.2.1.3.Mô hình không đàn hồi

30

2.2.2. Mô hình đàn hồi

31

2.2.2.1.Phơng trình dòng chảy chất lỏng

31

2.2.2.2. Phơng trình lu lợng

34

2.2.2.3.Phơng trình chuyển động piton

34

2.3. Các phơng pháp tính toán

36

2.3.1. Phơng pháp giải bài toán Cosi

36

2.3.2. Phơng pháp ơle hoặc ơle cải tiến

37

2.3.3.Phơng pháp Runge-Kutta

38

2.3.4. Giới thiệu về phần mềm Matlab

39

2.4. Kêt luận

41

Chơng III: Mô phỏng hệ thống dẫn động phanh

42

thuỷ khí
3.1. Giới thiệu chung và xác định sơ đồ hệ thống dẫn động phanh

42

thuỷ khí
3.2. Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí

43

3.3. Sơ đồ mô phỏng

44

3.4. Phơng trình toán học mô tả hệ thống dãn động

46

3.4.1.Phơng trình mô tả hệ thống dẫn động phanh bánh sau

46

3.4.2.Phơng trình mô tả hệ thống dẫn động phanh bánh trớc

53

3.5. Thiết lập phơng trình mô hình rút gọn

59

3.5.1.Thiết lập phơng trình hệ thống dẫn động cầu sau

59

3.5.2.Thiết lập phơng trình hệ thống dẫn động cầu trớc

60


3.5.3. Giải hệ phơng trình vi phân và kết quả

62

3.5.3.1. Giải hệ phơng trình vi phân hệ thống dẫn động phanh

62

sau
3.5.3.2. Giải hệ phơng trình vi phân hệ thống dẫn động phanh

68

trớc
3.5.3.3. So sánh áp suất xy lanh bánh xe trớc và bánh xe sau

73

3.6. Kết luận

74

Chơng IV: Khảo sát các thông số ảnh hởng

75

đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống
4.1. Các yếu tố ảnh hởng đến thời gian chậm tác dụng của hệ

75

thống
4.1.1. Khảo sát ảnh hởng của độ nhớt chất lỏng

75

4.1.2. Khảo sát ảnh hởng của độ cứng quy đổi

77

4.1.3. Khảo sát ảnh hởng của thể tích xy lanh bánh xe

79

4.1.4. Khảo sát ảnh hởng của vị trí đặt xy lanh thuỷ khí

80

4.1.5. Khảo sát ảnh hởng của đờng kính ống dẫn khí

81

4.2. Kết luận

82

Kết luận

83

Tài liệu tham khảo

85


mục lục

Trang
4

Mở đầu
Chơng I: Đặc điểm của hệ thống dẫn động phanh

7

thuỷ khí trên ôtô tảI cỡ lớn
1.1. Tổng quan về tình hình sản xuất và lu hành xe tảI ở việt nam và

7

trên thế giới
1.2. Đặc điểm của hệ thống phanh ôtô tải cỡ lớn

9

1.2.1.Dẫn động phanh khí nén

9

1.2.2. Dẫn động phanh thuỷ lực

12

1.2.3. Dẫn động phanh thuỷ khí

14

1.2.4. Một số sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thuỷ khí

15

thờng dùng trên xe tải cỡ lớn.

1.2.5. Nhận xét

19

1.3. Vấn đề nghiên cứu

19

1..3.1. Quá trình phanh ôtô

19

1.3.2. Thời gian chậm tác dụng của hệ thống

20

1.3.3. Quá trình quá độ

20

Chơng II: Phơng pháp mô phỏng hệ thống dẫn

22

động phanh thuỷ khí
2.1. Phơng pháp mô phỏng dẫn động phanh khí nén

22

2.1.1. Phơng pháp mô phỏng

22

2.1.2. Phơng pháp mô phỏng tập trung

22

2.1.2.1. Phơng trình lu lợng đi qua tiết lu

23

2.1.2.2. Phơng trình lu lợng đi vào dung tích

25

2.1.2.3. Phơng trình lu lợng tại điểm nút

28

1


2.2. Hệ thống dẫn động thuỷ lực

29

2.2.1. Các phơng pháp mô phỏng

29

2.2.1.1. Mô hình truyền sóng

29

2.2.1.2. Mô hình đàn hồi

30

2.2.1.3.Mô hình không đàn hồi

30

2.2.2. Mô hình đàn hồi

31

2.2.2.1.Phơng trình dòng chảy chất lỏng

31

2.2.2.2. Phơng trình lu lợng

34

2.2.2.3.Phơng trình chuyển động piton

34

2.3. Các phơng pháp tính toán

36

2.3.1. Phơng pháp giải bài toán Cosi

36

2.3.2. Phơng pháp ơle hoặc ơle cải tiến

37

2.3.3.Phơng pháp Runge-Kutta

38

2.3.4. Giới thiệu về phần mềm Matlab

39

2.4. Kêt luận

41

Chơng III: Mô phỏng hệ thống dẫn động phanh

42

thuỷ khí
3.1. Giới thiệu chung và xác định sơ đồ hệ thống dẫn động phanh thuỷ

42

khí
3.2. Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí

43

3.3. Sơ đồ mô phỏng

44

3.4. Phơng trình toán học mô tả hệ thống dãn động

46

3.4.1.Phơng trình mô tả hệ thống dẫn động phanh bánh sau

46

3.4.2.Phơng trình mô tả hệ thống dẫn động phanh bánh trớc

53

3.5. Thiết lập phơng trình mô hình rút gọn

59

2


3.5.1.Thiết lập phơng trình hệ thống dẫn động cầu sau

59

3.5.2.Thiết lập phơng trình hệ thống dẫn động cầu trớc

60

3.5.3. Giải hệ phơng trình vi phân và kết quả

62

3.5.3.1. Giải hệ phơng trình vi phân hệ thống dẫn động phanh sau

62

3.5.3.2. Giải hệ phơng trình vi phân hệ thống dẫn động phanh trớc

68

3.5.3.3. So sánh áp suất xy lanh bánh xe trớc và bánh xe sau

73

3.6. Kết luận

74

Chơng IV: Khảo sát các thông số ảnh hởng đến

75

thời gian chậm tác dụng của hệ thống
4.1. Các yếu tố ảnh hởng đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống

75

4.1.1. Khảo sát ảnh hởng của độ nhớt chất lỏng

75

4.1.2. Khảo sát ảnh hởng của độ cứng quy đổi

77

4.1.3. Khảo sát ảnh hởng của thể tích xy lanh bánh xe

79

4.1.4. Khảo sát ảnh hởng của vị trí đặt xy lanh thuỷ khí

80

4.1.5. Khảo sát ảnh hởng của đờng kính ống dẫn khí

81

4.2. Kết luận

82

Kết luận

83

Tài liệu tham khảo

85

3


mở đầu
a- Đặt vấn đề
Sản xuất ôtô trên thế giới và Việt nam ngày một tăng, ôtô trở thành phơng
tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế
quốc dân. Trong những năm gần đây do nhu cầu vận tải đờng bộ tại việt nam
tăng rất nhanh, một số cơ sở trong nớc ta đã thiết kế, lắp ráp các loại xe tải cỡ
lớn nh: KAMAZ, KRAZ..... để tạo thành những xe hoạt động có hiệu quả trong
việc vận tải hàng hoá, với giá thành thấp hơn nhiều so với các hình thức vận tải
khác. Tuy nhiên, ngành công nghiệp này vẫn đang trong giai đoạn sơ khai nên
còn rất nhiều việc phải làm để có thể sản xuất ra các loại ôtô chất lợng cao,
không những phục vụ cho nhu cầu sản xuất trong nớc mà còn hớng đến xuất
khẩu. Trong bối cảnh nh vậy, việc nghiên cứu động lực học ôtô phục vụ cho quá
trình thiết kế chế tạo, các cụm, các hệ thống trên xe và tiến tới chế tạo những
chiếc ôtô hoàn chỉnh mang thơng hiệu Việt Nam đáp ứng đợc các tiêu chuẩn
quốc tế là rất quan trọng và cần thiết. Đối với ôtô tải, một trong những vấn đề
đợc quan tâm hàng đầu là chất lợng và hiệu quả của hệ thống phanh, bởi vì nó
liên quan trực tiếp đến an toàn giao thông và các tiêu chuẩn mang tính pháp lý.
Ôtô tải loại N3 thờng đợc trang bị hệ thống phanh có dẫn động thuỷ khí
tơng đối phức tạp. Để có thể thiết kế đợc hệ thống phanh có hiệu quả và độ tin

cậy cao thì cần tìm hiểu các quá trình xảy ra trong hệ thống, đặc biệt là quá trình
quá độ.
Do đó, luận văn đã đề ra nhiệm vụ nghiên cứu, khảo sát quá trình quá độ
xẩy ra trong hệ thống phanh thuỷ khí bằng phơng pháp mô phỏng với sự hỗ trợ
của các công cụ tin học hiện đại. Phơng pháp này cho phép đánh giá sơ bộ hiệu
quả phanh ôtô ngay trong quá trình thiết kế và giúp cho các nhà thiết kế có thể

4


điều chỉnh kết cấu hoặc tìm ra các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả
phanh trớc khi đa ra sản xuất thử nghiệm. Với cách làm nh vậy, ngời ta có
thể tiết kiệm đợc thời gian, công sức và tiền của, giảm bớt các thử nghiệm và
nhờ đó rút ngắn đợc thời gian thiết kế và tiết kiệm chi phí.
Với sự học hỏi và tìm hiểu của bản thân, dới sự hớng dẫn trực tiếp, tận
tình của thầy PGS. TS Nguyễn Trọng Hoan và sự giúp đỡ của các thầy cô trong
bộ môn Ôtô và Xe chuyên dụng, Viện Cơ khí Động lực Trờng Đại học Bách
Khoa Hà Nội, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:
Xây dựng phơng pháp tính toán thời gian chậm tác dụng của hệ thống
phanh dẫn động thuỷ khí trên ôtô tải cỡ lớn ( N3).
B/ Mục đích đề tài.
Mô phỏng hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí trên ôtô tải, khảo sát quá trình
quá độ xảy ra trong đó nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến chất lợng làm việc
của hệ thống và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phanh ôtô.
C/ Đối tợng nghiên cứu .
Đối tợng nghiên cứu của Đề tài là hệ thống phanh dẫn động thuỷ khí trên
ôtô tải loại N3 (Có trọng lợng toàn bộ trên 12 tấn) và các yếu tố ảnh hởng đến
chất lợng của hệ thống.
D/ nội dung luận văn.
Phần mở đầu:

A/ Đặt vấn đề.
B/ Mục đích đề tài.

5


C/ Đối tợng nghiên cứu.
D/ Phạm vi nghiên cứu.
Chơng I: Đặc điểm của hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí trên ôtô tải cỡ lớn
Chơng II: Phơng pháp mô phỏng hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí
Chơng III: Mô phỏng hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí
Chơng IV: Khảo sát các thông số ảnh hởng đến chất lợng làm việc của hệ
thống
Phần kết luận.

6


CHNG I
Đặc điểm của hệ thống dẫn động phanh thuỷ khí
trên ôtô tảI cỡ lớn
1.1. Tng quan v tỡnh hỡnh sn xut v lu hnh xe ti Vit Nam
v trờn th gii.
Ngày nay, khi ôtô trở thành phơng tiện vận chuyển chủ chốt đối với bất kỳ
quốc gia nào trên thế giới, số lợng ôtô ngày càng tăng nhanh hơn nên ở nhiều
nơi, nhiều lúc chúng đã đặt ra những vấn đề không nhỏ đối với xã hội loài ngời.
Chỉ riêng hai cờng quốc về công nghiệp ôtô là Mỹ và Nhật hàng năm sản
xuất khoảng 24- 25 triệu chiếc (năm 1992 Nhật sản xuất 12,5 triệu chiếc). Trong
đó ôtô du lịch chiếm tỷ lệ 70- 80%, ôtô tải chiếm 18- 20%, các loại ôtô khác
chiếm 1- 3%.

Với số lợng ôtô ngày càng tăng nh vậy, đã đặt ra nhiều vấn đề lớn cho xã
hội nh ô nhiễm môi trờng, tai nạn giao thông, ... Trong đó, tai nạn giao thông
đã trở thành một mối quan tâm lớn của xã hội bởi vì ôtô đã trở thành phơng tiện
giao thông gây chết ngời nhiều nhất so với các loại phơng tiện khác.
ở Việt Nam, tính đến hết tháng 09- 2007 có khoảng 105.343 ôtô và 2.291.438
mô tô đợc đăng ký lu hành trên đờng. Tai nạn giao thông đờng bộ đang có
xu hớng tăng mặc dù Chính phủ đã đa ra nhiều giải pháp về an toàn giao
thông. Theo số liệu của Uỷ Ban an toàn giao thông Quốc gia, riêng 9 tháng năm
2007, cả nớc có khoảng 11.034 vụ tai nạn giao thông, không những gây thiệt hại
lớn về ngời mà còn gây thiệt hại về tài sản của nhà nớc và của công dân.

7


Tính từ 1 tháng 01 năm 2007 đến 31 tháng 12 năm 2007 cả nớc có khoảng
105.034 xe ôtô các loại đã đợc đăng ký và lu hành, có 2.291.343 xe mô tô
đợc đăng ký, với tốc độ tăng trởng nh hiện nay các phơng tiện cơ giới đờng
bộ tăng vọt lên nh vậy thì vấn đề tai nạn giao thông xảy ra càng nhiều, tính từ
01- 01- 2007 đến 09- 2007 số vụ tai nạn tăng lên là: 11.034 vụ.
Theo thống kê của các nớc thì trong tai nạn giao thông đờng bộ 60- 70% do
con ngời gây ra nh (lái xe say rợu, mệt mỏi, buồn ngủ, ) và 10- 15% do h
hỏng máy móc, trục tặc về kỹ thuật, 20 - 30% do đờng xá quá xấu.
Trong số các nguyên nhân h hỏng do máy móc, trục trặc kỹ thuật thì tỷ lệ tai
nạn do các cụm, hệ thống trên ôtô gây nên đợc thống kê nh sau:
Hệ thống phanh:

52,0 - 74,4%

Lái :

4,9 - 19,2%

ánh sáng :

2,3 - 8,7%

Bánh xe:

2,5 - 10%

H hỏng khác: 2 - 18,2%
Các số liệu trên cho thấy rằng, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm
tỷ lệ cao nhất. Do vậy các yêu cầu đối với hệ thống phanh, đợc pháp lý hoá
thông qua các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, ngày càng trở nên khắt khe hơn.
Để đáp ứng đợc những tiêu chuẩn này, các nhà sản xuất phải thờng xuyên cải
tiến hệ thống phanh cho ôtô nhằm nâng cao hiệu quả và tính ổn định khi phanh,
tăng tính an toàn chuyển động.
Vì những lý do trên, việc mô phỏng hệ thống dẫn động phanh để xác định
hiệu quả phanh và tìm các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả phanh đáp ứng các
tiêu chuẩn hiện hành ngay trong quá trình thiết kế là rất cần thiết. Không những

8


thế, phơng pháp mô phỏng và tính toán với sự trợ giúp của máy tính sẽ giúp cho
các nhà thiết kế tiết kiệm đợc thời gian và kinh phí cho quá trình thiết kế và
hoàn thiện hệ thống phanh. Trong điều kiện thiếu thốn về trang thiết bị thí
nghiệm nh ở nớc ta hiện nay thì đây là phơng pháp nghiên cứu rất thích hợp
và hoàn toàn khả thi.
1.2. c im ca h thng phanh ụ tụ ti c ln.

H thng phanh thng dựng trờn loi xe ny l dn ng phanh khớ nộn v
dn ng phanh thy khớ.
1.2.1. Dn ng phanh khớ nộn
Dn ng phanh khớ nộn c s dng rng rói trờn ụ tụ ti c ln v trung
bỡnh, c bit ln, dn ng cỏc c cu phanh ngi ta s dng nng lng
khớ nộn, lc ca ngi lỏi ch m van tng phanh do ú m gim c sc lao
ng ca ngi iu khin.
Tựy theo liờn kt ca xe c s vi r moúc m dn ng phanh khớ nộn cú th
l mt dũng hay hai dũng.
- Dn ng phanh khớ nộn mt dũng khụng cú r moúc đợc thể hiện trên
hình 1.1
Nguyờn lý lm vic:
Khi hóm phanh ngi lỏi tỏc dng lờn bn p phanh 4 thỡ tng van 7 m cho
khớ nộn t bỡnh khớ nộn 5 i vo ng dn khớ ri t ú vo bu phanh 3 ca bỏnh
trc v bu phanh 8 ca bỏnh sau, mng trong bu phanh truyn ỏp sut khớ nộn
ti c cu phanh ộp guc phanh vo tang trng. B iu chnh ỏp sut 2 hn ch
ỏp ca h thng trong gii hn cho phộp, ng h o ỏp sut 6 t trong bung
lỏi giỳp ngi lỏi cú th quan sỏt c, khi bn p phanh 4 tr v v trớ ban u
tng van phanh ngt liờn h gia bỡnh khớ nộn vi ng dn cho ng dn thụng

9


vi khớ tri, khớ nộn thoỏt ra ngoi khi bu phanh v guc phanh nh ra khi
trng phanh.

Hình 1.1: Dn ng phanh khớ nộn mt dũng
1: Máy nén khí, 2: Van an toàn, 3: Bầu phanh, 4: Bàn đạp phanh, 5: Bình
chứa khí nén, 6: ồng hồ áp suất, 7: Tổng van phanh, 8: Bầu phanh
- Dn ng phanh khớ nộn 2 dũng đợc thể hiện trên hình 1.2

Nguyờn lý lm vic:
Khi phanh ngi lỏi tỏc ng lờn bn p qua h thng ũn n van
phõn phi 1 v m cho dũng khớ nộn ỏp sut cao vo cỏc bu phanh 9 t ú s
dn ng cam phanh ộp guc phanh vo trng phanh tin hnh phanh xe.
H thng phanh 2 dũng chia dũng khớ ca cỏc phanh bỏnh trc v dũng
khớ cỏc bỏnh sau lm vic riờng bit do vy lm cho h thng phanh cú tớnh
an toàn cao.

10


Hình 1.2: Dn ng phanh khớ nộn hai dũng
1: Máy nén khí, 2: Bầu lọc, 3:Van điều chỉnh áp suất, 4:Bình chứa khí nén,
5,6:Van phân phối, 7: Van nén khí, 8: ống nối, 9: Bầu phanh bánh xe, 10: Van
an toàn
u im ca h thng phanh khớ núi chung:
- iu khin d dng, nh nhnh, kt cu n gin, to c lc phanh
lớn.
- Cú kh nng c khớ húa quỏ trỡnh iu khin ụ tụ
- Cú th s dng khụng khớ nộn cho cỏc b phn lm vic nh h thng
phanh treo loi khớ.
Nhc im ca h thng phanh khớ nộn:

11


- S lng cỏc cm chi tit khỏ nhiu, kớch thc v trng lng ca
chỳng khỏ ln, giỏ thnh cao.
- Thi gian chậm tỏc dng khỏ ln.
- Kh nng tỏc dng ca h thng phanh chm, õy l nhc im ln nht

ca h thng phanh khớ nộn.
1.2.2. Phanh dn ng thy lc:
Dn ng phanh thy lc c ỏp dng rng rói trờn h thng phanh chớnh
ca cỏc loi ụ tụ du lch, ụ tụ ti nh v trung bỡnh. Trong dn ng phanh thy
lc thỡ lc dựng tỏc dng ca ngi lỏi to ra lc phanh cho nờn ch ỏp dng
cho cỏc loi xe cú trng lng tng i nh thỡ mi m bo to ra lc phanh
cn thit tng ng vi ch phanh cp tc.
Dn ng phanh l c cu thy lc gm tng phanh v cỏc c cu xi lanh
phanh chớnh, xi lanh bỏnh xe.
Dn ng phanh cú loi 1 dũng v loi 2 dũng, loi 2 dũng khỏc loi 1 dũng
l du phanh t tổng phanh c chia lm 2 dũng i n cỏc xi lanh bỏnh xe
trc v sau, ngoi ra nú cũn cú u im l khi mt dũng b hng thỡ dũng kia
vn lm vic bỡnh thng lm tăng tính an ton khi chuyn ng.
Trong h thng phanh dn ng thy lc Tng phanh lm nhim v to ỏp
sut du ln a n cỏc xi lanh bỏnh xe, ỏp sut du tng lờn nh s tỏc
ng ca lc bn p qua cỏc c cu dn ng.
Dới đây là các loại cơ cấu dẫn động thuỷ lực 1 và 2 dòng đợc áp dụng
* Cơ cấu dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng đợc thể hiện trên hình 1.3
Nguyên lý làm việc:
Khi ngời lái tác dụng vào bàn đạp 2 qua hệ thống đòn sẽ đẩy piton nằm trong
xy lanh 3, do đó dầu đợc ép và áp suất dầu đợc tăng lên trong xy lanh và các

12


đờng ống dẫn dầu 4. Chất lỏng với áp suất lớn đi đến các xy lanh bánh xe và
thắng lực lò xo và tiến hành ép guốc phanh vào trống phanh
Khi không phanh nữa thì ngời điều khiển không tác dụng lực lên bàn
đạp phanh nữa các lò xo hồi vị kéo các guốc phanh về vị trí cũ đẩy dầu hồi về
xy lanh chính

Hình 1.3: Dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng
1: Xy lanh bánh xe, 2:Bàn đạp phanh, 3: Tổng phanh, 4: Đờng ồng dẫn dầu
đến các bánh xe
* Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực 2 dòng đợc thể hiện trên hình 1.4
Dẫn động phanh 2 dòng đợc bố trí nhiều sơ đồ khác nhau với mục đích đảm
bảo ổn định và tính năng động cao. Đối với sơ đồ trên khi chất lỏng ở dòng I hay
dòng II hỏng thì dòng còn lại vẫn làm việc bình thờng.
Nguyên lý làm việc:
Khi tác dụng từ bàn đạp thì qua cơ cấu dầu đợc ép và tạo áp suất cao đi đến
bộ chia dòng 2-3 ở đây dầu đợc chia làm 2 dòng đi đến các cơ cấu phanh bánh
trớc và sau. Tại cơ cấu phanh bánh xe thì áp lực dầu thắng các lực lò xo làm cho
guốc phanh ép vào trống phanh và ôtô đợc phanh.
13


Cơ cấu chia dòng sẽ làm nhiệm vụ tự động không cung cấp dầu vào một dòng
khi dòng đó bị hỏng, dòng còn lại không bị ngừng cung cấp nên tiếp tục thực
hiện quá trình phanh

Hình 1.4: Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực 2 dòng
I: Đờng ống dẫn dầu phanh đến các bánh xe trớc, II: Đờng ống dẫn dầu
phanh đến các bánh xe sau, 1: Tổng phanh, 2-3: Bộ phận chia dòng, 4-5: van,
6: Xy lanh phanh bánh xe
* u im ca dn ng phanh thy lc: l kớch thc nh gn v trng
lng cỏc chi tit bộ do cú ỏp sut du cao, thi gian phanh nh m bo phanh
ng thi cỏc bỏnh xe li cựng mt lỳc vỡ du lỳc no cng cú sn trong h
thng, hn na, s phõn b lc phanh gia cỏc cu ph thuc vo kớch thc
piton xi lanh bỏnh xe.
* Nhc im ca dn ng phanh thy lc:

Năng lợng dùng để phanh xe là do ngời lái tạo nên vì vậy không thể sử
dụng trên các loại xe lớn.
1.2.3. Dn ng phanh thy khớ

14


Dẫn động phanh thủy khí là kết hợp giữa thủy lực và khí nén, trong đó phần
thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, t¹o ®−îc lùc phanh lín, đồng thời
đảm bảo cho độ nhậy (thời gian chậm tác dụng) cao, phanh cùng một lúc được
tất cả các bánh xe. Phần khí nén cho phép điều khiển dễ dàng, nhẹ nhàng và khả
năng huy động, điều khiển phanh rơ moóc.
Dẫn động phanh loại này thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn,
có trọng tải cao và áp dụng cho xe nhiều cầu.
*Ưu điểm của hệ thống dẫn động phanh thủy khí:
Kết hợp được những ưu điểm của hai loại hệ thống phanh thủy lực và khí nén
và khắc phục được nhược điểm của từng loại khi làm việc.
Phần khí nén có nhiệm vụ là dẫn động do vậy mà tạo cho người điều khiển
không phải tác dụng lực lớn vào bàn đạp.
Phần thủy lực có nhiệm vụ là cơ cấu chấp hành nên thời gian chậm tác dụng
là nhỏ, phần thủy lực có kích thước nhỏ gọn, dễ bố trí.
*Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thủy khí:
Có nhược điểm của hai loại phanh thủy lực và khí nén.
Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, khó
khăn cho khi bảo dưỡng và chăm sóc hệ thống.
Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc
cho nên trong hệ thống phanh này ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấu dẫn động bằng
khí nén
Khi sử dụng hệ thống phanh thủy khí thì giá thành cũng rất cao, có nhiều cụm
chi tiết và cơ cấu đắt tiền.

1.2.4. Một số sơ ®ồ, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy khí
thường dùng trên các loại xe tải cỡ lớn.

15


1.2.4.1. S , h thng phanh thy khớ trờn xe ụ tụ URAL 4320 đợc thể
hiện trên hình 1.5

Hình 1.5: S , h thng phanh thy khớ trờn xe ụ tụ URAL 4320
1: Máy nén khí, 2: Bộ điều chỉnh áp suất, 3: Van bảo vệ 2 ngả, 4: Van bảo vệ 1
ngả, 5: Bình chứa khí nén , 6: Phanh tay, 7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc,
8: Van tách, 9: Đầu nối, 10: Đồng hồ áp suất, 11: Tổng van phanh, 12: Xy lanh
khí nén, 13: Cơ cấu xi lanh piton bánh xe, 14: Đầu nối phân nhánh, 15: Xy lanh
cung cấp nhiên liệu, 16: Bàn đạp phanh
Nguyờn lý lm vic:
- Khi lm vic thỡ ngi iu khin tỏc ng mt lc vo bn p phanh 16
m van phanh, lỳc ny khớ nộn ó c mỏy nộn khớ 1 cung cp cho bỡnh khớ

16


nén 5 và khí nén đi vào hệ thống qua tổng van phanh và cơ cấu piton xi lanh khí,
lực tác động của dòng khí đẩy piton thủy lực tạo cho dầu trong xi lanh có áp suất
cao nhờ các đường ống đi vào cơ cấu xi lanh bánh xe làm cho guốc phanh ép
chặt vào trèng phanh.
- Khi làm việc van bảo vệ 2 ngả 3 có tác dụng là tách dòng khi thành 2 dòng
riêng biệt và tự động ngắt 1 dòng khí hỏng để duy trì sự làm việc của mạch
không hỏng. Bộ điều chỉnh áp suất sẽ phân bố áp suất, tự động giữ áp suất khí
nén trong giới hạn 0,0-0,77Mpa. Áp suất này đảm bảo cho luồng khí nén từ các

bình vào các bầu phanh với tốc độ giới hạn không đổi.
1.2.4.2. Sơ đồ, hệ thống phanh thủy lực khí trên xe ô tô HYUNDAI ®−îc thÓ
hiÖn trªn h×nh 1.6
Nguyên lý làm việc:
-Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suất nhất
định và được kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi được đưa tới các bình chứa khí
nén.
-Khi thực hiện quá trình phanh thì ta đạp bàn đạp phanh làm cho van phân
phối mở và khí nén từ bình chứa đến mở van ở các bầu phanh chính của các cầu
đề cho dòng khí từ bình chứa tới ép piton màng trong bầu phanh chính đẩy piton
dầu trong bầu phanh chính và đưa dầu tới các xilanh bánh xe và thực hiện quá
trình phanh.
-Khi không phanh thì nhờ các lực lò xo hồi vị kéo các guốc phanh lại và dầu
hồi về bình dầu lúc này khí nén không hồi về bình chứa mà thông với khí quyển
và áp suất trong buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩy piton màng
dịch chuyển về vị trí ban đầu và dừng quá trình phanh.

17


Hình 1.6: S , h thng phanh thy lc khớ trờn xe ụ tụ HYUNDAI
1: Đồng hồ áp suất, 2: Cơ cấu phanh bánh xe, 3: Máy nén khí, 4: Bình lọc hơi
nớc, 5: Bình khí nén, 6: Cơ cấu phanh bánh xe, 7: Cơ cấu phanh bánh xe,
8: Van phân phối, 9: Cơ cấu phanh bánh xe, 10: Bầu phanh tay, 11: Van xả khí,
12: Van 3 ngả, 13: Cơ cấu phanh bánh xe, 14: Cơ cấu phanh bánh xe, 15: Bầu
phanh chính của cầu giữa và trớc, 16: Bầu phanh chính của phanh cầu sau,
17: Bình dầu, 18: Van chuẩn đoán, 19: Van xả phanh, 20: Bình ngng tụ hơi
nớc, 21: Van an toàn, 22: Bàn đạp phanh.

18

1.2.5. Nhận xét
- Trong hệ thống phanh dẫn động thủy khí thì cơ cấu dẫn động phanh là
khí nén, cơ cấu chấp hành là phần thủy lực.
- Phần dẫn động phanh điều khiển dễ dàng, giảm bớt được năng lượng
của người lái xe đặc biệt khi phanh gấp, nhưng bên cạnh đó thời gian chậm
tác dụng của thệ thống dẫn động ®Æt ra cho nhà chế tạo phải tính toán sao cho
phù hợp nhất.
- Phần cơ cấu chấp hành của hệ thống phanh thủy khí là thủy lực có ưu
điểm các bánh xe ăn đều, đây là một yếu tố quan trọng đảm bảo tính ổn định
của xe khi hoạt động đặc biệt là trên các xe tải cỡ lớn.
- Đa phần hệ thống phanh kiểu này được lắp trên các xe tải cỡ lớn nên
ống dài dẫn đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống là rất lớn.
1.3. Vấn đề nghiên cứu
1.3.1. Quá trình phanh ô tô

Pphanh
10%

Pmax

t1

t2

t3

H×nh 1.7. S¬ ®å qu¸ tr×nh phanh

19

t


Quỏ trỡnh phanh ụ tụ c chia lm ba giai on:
Giai on 1 (T1): Thi gian phn ng ca ngi lỏi tớnh t khi ngi lỏi
phỏt hin nguy him v t chõn lờn bn p.
Giai on 2 (T2): Thi gian bt u p phanh n khi phanh bt u
hot ng (Hành trỡnh t do bn p, khe h cỏc van)
Giai on 3 (T3): Thi gian chm tỏc dng ca h thng.
1.3.2. Thi gian chm tỏc dng ca h thng:
Thi gian chm tỏc dng ca h thng (Thi gian phn ng) ca h
thng dn ng phanh l thi gian k t khi ngi lỏi tỏc ộng vo bn p
phanh cho n khi ỏp sut trong xi lanh phanh xa nht t mc quy nh (ng
vi thi im mỏ phanh ộp sỏt vo tang trng phanh)
1.3.3.Quá trình quá độ
Quá trình quá độ trong hệ thống phanh đợc hiểu là quá trình biến thiên áp
suất trong hệ thống trớc khi đạt đợc giá trị ổn định. Quá trình này đợc mô tả
trên đồ thị hình 1.8

p
h

Giá trị ổn định
Giá trị định mức



t

Hình 1.8: Đồ thị quá trình quá độ

20