6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH XE TẢI

6. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH XE TẢI:
Hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng trên ô tô, do vậy việc
tính toán thiết kế hệ thống phanh là một công việc cần thiết. Nhiệm vụ đặt ra là
phải tính toán để xác định được giá trị mô men phanh yêu cầu, giá trị mô men
phanh do các guốc phanh sinh ra trong quá trình phanh ô tô; Sau đó chứng minh
sự cần thiết phải lắp bộ điều chỉnh lực phanh, tính toán sự thay đổi áp suất khí nén
trong các dòng phanh cầu trước và cầu sau, xây dựng các đường đặc tính
6.1. CÁC SỐ LIỆU ĐÃ BIẾT:

- Trọng lượng bản thân
+Tải trọng phân bố lên cầu trước:
+ Tải trọng phân bố lên cầu sau:
- Tải trọng toàn bộ:

G0 = 7380
G01 = 3455

[ KG]
[ KG]

G02 = 3925

[ KG]

Ga = 26500 [ KG]

+Tải trọng phân bố lên cầu trước:

Ga1 = 6500

+ Tải trọng phân bố lên cầu sau:

Ga2 = 20000 [ KG]

-Tọa độ trọng tâm theo chiều cao:

Hg = 1100

[ KG]
[ mm ] khi đầy tải

6.1.1. Xác định tọa độ trọng tâm a, b:
Trường hợp ô tô đầy tải:
Tọa độ trọng tâm của xe a, b,

O
Ga

hg
O2

O1

Z2/2

Z1

Z2/2
Z2

b

a
L

∆L

Lo


Hình 6.1. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô (trường hợp ô tô đầy tải)
Trong đó:
Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe.
Ga1, Ga2: Trọng lượng phân bố lên cầu trước và cầu sau của xe.
Gọi thứ tự các cầu tính từ phía đầu xe trở lùi là: cầu 1, cầu 2, cầu 3.
Gọi cầu 1 là cầu trước và cầu 2, cầu 3 là cầu sau.
Như vậy ta có:
LO = 3380 [mm] là khoảng cách giữa cầu 1 và cầu 2.
∆L = 1300 [mm] là khoảng cách giữa cầu 2 và cầu 3.
L = L0 +

∆L
1300
= 4030 [mm]
= 3380 +
2
2

L = 4030 [mm] là chiều dài cơ sở của xe.
Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc: a, b
Theo sơ đồ trên (hình 6.1) ta qui ước chiều dương ngược chiều kim đồng hồ.

Lấy mô men tại O1 ta có :
Ga.a -

Z2
Z
.L 0- 2 .( L0 + ∆L ) = 0
2
2

∆L 

Z 2  L0 +

2 
⇒a= 
Ga

Mà Z2 = Ga2

a =

∆L 

Ga 2  L0 +
 Ga 2
.L
2 =
⇒a=

Ga

Ga

(6.1)

20000
.4030 = 3041,5 [mm]
26500

Theo sơ đồ hình 6.1. ta có : a + b = L

(6.2)

⇒ b = L – a = 4030 – 3041,5 = 988,5 [mm]
Vậy ta đã tính được tọa độ trọng tâm với trường hợp xe đầy tải là:
+ a = 3041,5 [mm] = 3,0415 [m]
+ b = 988,5 [mm] = 0,9885 [m]


+ hg = 1100 [mm] = 1,100 [m]

6.1.2. Xác định mô men phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh:
Trường hợp ô tô đầy tải:
Khi phanh, bỏ qua lực cản gió P w và lực cản lăn Pf1, Pf2 vì khi phanh vận tốc
giảm dần rất nhanh, nếu như phanh đến vận tốc V = 0 thì lực P f1+ Pf2 rất nhỏ so với
PP1+PP2

O

Pω

Pj

Ga

hg
Pp2/2 O2

O1 Pp1

Pp2/2

Z2/2

Z1

Z2/2
Z2

b

a
L

∆L

Lo

Hình 6.2. Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh (trường hợp ô tô đầy tải).
Từ hình 6.2. Ta viết phương trình cân bằng mômen:
Với Pj = J P .

-

Ga
g

(6.3)

Lập phương trình cân bằng momen đối với O2 ta có

z .L − G .b − P .hg = 0
1

⇒ Z1 =
-

a

j

J .h 
Ga 
 b + p g1 
L 
g 

(6.4)

Lập phương trình cân bằng momen đối với O1 ta có

G .a − Z

a

⇒

Z2 =

Ga
L

2

.L − P j .hg = 0

J .h 

 a − p g1 
g 


Trong đó :
g - gia tốc trọng trường, g = 9,81[m/s2]

(6.5)


Jp- Gia tốc chậm dần khi phanh, Jp = ϕ.g
ϕ- Hệ số bám của bánh xe đối với đường
Khi tính toán để cho cơ cấu phanh có khả năng sinh ra một mômen cực đại luôn
luôn lớn hơn hoặc tối thiểu bằng mômen xác định theo điều kiện bám, ta lấy giá trị
tối đa.Đối ô tô tải do khó bố trí cơ cấu phanh trong bánh xe và xe thường cháy ở

trên đường xấu, nên thường lấy:

ϕ = 0,6 ÷ 0,8 ta chọn ϕ = 0,7

Để sử dụng hết trọng lượng bám của ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các
bánh xe trước và sau. Lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe tức là phanh có hiệu
quả lớn nhất khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng
lên chúng.
Từ đó ta có lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe ở cầu trước và sau là :
- Lực phanh sinh ra ở cầu trước:
Pp1 = ϕ.Z1

[N]

(6.6)

- Lực phanh sinh ra ở cầu sau:
Pp2 = ϕ.Z2

[N]

(6.7)

Từ (6.6) và (6.4) ta có lực phanh sinh ra ở một bánh của cầu trước là :
G

Pp1 = ϕ . a ( b + ϕ .hg1 ) 
 2.L


[N]

(6.8)

Với : Ga = 26500 [KG] = 259965[N]
L = 4030 [mm] = 4,030 [m]
 259965
( 0,9885 + ϕ.1,1) 
 2 × 4,030


⇒ Pp1 = ϕ .

= 31882,8. ϕ + 35479,1. ϕ 2 [N]
Từ (6.7) và (6.5) ta có lực phanh cần sinh ra ở một bánh của cầu sau là:
G

Pp 2 = ϕ . a ( a − ϕ .hg1 ) 
 4L

 259985

(6.9)



( 3,0415 − ϕ.1,1) 
⇒ Pp 2 = ϕ .
 4 × 4,030


= 49053,6. ϕ - 17740,9. ϕ 2 [N]


Vậy mômen cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.
+ Mô men phanh cần sinh ra ở 1 cơ cấu phanh trước:
Mp1 = Pp1.rbx
Trong đó :

(6.10)

rbx : bán kính làm việc của bánh xe

Đối với xe TẢI cả cầu trước và càu sau điều sử dụng một loại lốp có ký hiệu nhu
sau: 10.00-20R-14PR ta có đường kính ngoài của lốp D = 34in = 863,6 [mm]
Vậy ta có bán kính làm việc của lốp theo thiết kế là.
ro = D/2= 863,6/2 = 431,8 [mm]
Ta có rbx được xác định theo công thức sau: rbx= λb. ro [mm]
Với : λb là hệ số biến dạng của lốp,chọn λb = 0,95
⇒ rbx = 0,95.431,8 = 410,21 [mm] = 0,4102 [m]
⇒ Mp1 = (31882,8. ϕ + 35479,1. ϕ 2 ).0,4102
= (31882,8.0,7 + 35479,1.0,7 2 ).0,4102
= 16286 [Nm]
+ Mô men cần sinh ra ở cơ 1 cấu phanh sau:
Mp2 = Pp2.rbx = (49053,6. ϕ - 17740,9. ϕ 2) . 0,4102
= (49053,6.0,7 - 17740,9.0,7 2) . 0,4102

[Nm]

= 10519 [Nm]
Từ mômen sinh ra ở trên ta chọn cơ cấu phanh trước và cơ caaus phanh sau

có cùng cơ cấu ép bằng cam, có cùng kính thước và cung kiểu bố trí

6.2. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU PHANH
6.2.1. Các số liệu cơ bản:
+ Cơ cấu phanh trước: Theo tài liệu tham khảo [2], đường kính trống phanh
năm trong khoảng: dt = (0.8 ÷ 0.85)rbx, ta chọn : dt = 084. rbx = 0.84.410.2 = 344.6
dt - Đường kính bề mặt ma sát của trống phanh; dt= 410 (mm)
b - Bề rộng má phanh;

b = 160 (mm)

β- Góc ôm má phanh;

β = 1160

α0, α1 - Góc đặt tấm ma sát; α0 = 290


α1 = 1450
dk: Đường kính vòng tròn cơ sở của cam; dk = 38 (mm)
lk: Chiều dài đòn dẫn động cam trước; lk = 150 (mm)
Các kích thước : h’ = 158(mm); h” = 162 (mm),
h = h’ + h” = 158+162 = 320 (mm)
D1 = 185 (mm):Đường kính của màng bầu phanh trước
+ Cơ cấu phanh sau:
dt : Đường kính trống phanh; dt= 410 (mm)
b : Bề rộng má phanh;

b = 170 (mm)

β : Góc ôm má phanh;

β = 1160

α0, α1 : Góc đặt tấm ma sát;

α0 = 290 ; α1 = 1450

dk : Đường kính vòng tròn cơ sở của cam; dk = 38 (mm)
lk: Chiều dài đòn dẫn động cam phanh sau; lk = 145 (mm)
D2 = 170 (mm) đường kính của màng bầu phanh sau;
Các kích thước : h’= 158 (mm); h” = 162 (mm)
h = h’ + h” = 158+162 = 320 (mm)

6.2.2. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh trước sinh ra.
Hiện nay để xác định mô men phanh M p ta có ba phương pháp là: Đồ thị, giải tích
và đồ - giải. Phương pháp giải tích phổ biến và ưu việt hơn cả vì nó đơn giản, có
độ chính xác cao và thuận tiện khi cần phân tích ảnh hưởng của các thông số.
Bởi vậy ở đây em sử dụng phương pháp giải tích để tính, và ta có sơ đồ tính
Y

như sau:

O

h

β

rt

dα

X

h'

α1

P

α
l

s

dFT

α0

C

h''

dN


Hình 6.4. Sơ đồ tính.
Xét cân bằng guốc phanh với các giả thuyết sau:
- Áp suất phân bố đều theo chiều rộng má phanh.

- Quy luật phân bố áp suất theo chiều dài má phanh không phụ thuộc vào
giá trị lực ép tác dụng lên guốc và có dạng tổng quát:
q = qmax.ψ(α)
Trong đó:
qmax - Ap suất lớn nhất trên má phanh.
ψ(α) - Hàm phân bố áp suất.
- Hệ số ma sát µ giữa trống và má phanh không phụ thuộc vào chế độ phanh.
Đối với cơ cấu phanh đang khảo sát và tính toán, guốc phanh chỉ có một bậc
tự do nên xét trường hợp áp suất trên má phanh phân bố theo quy luật đường sin:
q

= qmax.sinα.

(6.12)

Khi phân bố theo đường sin, các phần tử lực pháp tuyến dN và lực ma sát
dFT từ phía trống phanh tác dụng lên phần tử vô cùng bé dα (hình 6.3) của má
phanh là:
dN = qmax.b.rt.sinα.dα
dFT= µ.qmax.b.rt.sinα.dα
Và lực ma sát tạo ra một mô men phanh:
dMp =dFT.r = µ. q.b.rt2.dα, hay
dMp =µ. qmax.b.rt2.sinα.dα.

(6.13)


Tích phân biểu thức (6.13) từ α0 đến α1 ta được mô men phanh tổng do các
guốc phanh tương ứng tạo ra (guốc tự siết chỉ số1, guốc không tự siết chỉ số2):
M P1, 2 = µ .q max b.rt

2

α1

∫ sin α .dα

(6.14)

α0

Để xác định qmax, ta viết phương trình cân bằng mô men đối với điểm quay
(C) của guốc :

∑M

c

α1

α1

α0

α0

= P.h ± ∫ l.dFT − ∫ s. sin α .dN = 0

(6.15)

Thế các biểu thức của dFT và dN vào (6.15) và l= (rt - scosα), thì sau khi biến
đổi chúng ta có:
α1

α1

α1

α0

α0

α0

qmax=[P.h/(rt..b)]/{s ∫ sin α . sin α .dα µ[rt ∫ sin α .dα − s ∫ sin α . cos α .dα ] } (6.16)
Thế biểu thức (6.16) vào phương trình (6.14) rồi chia tử và mẫu cho r
α1

∫α sin α .dα

chúng ta nhận được phương trình xác định mô men của mỗi guốc theo

0

lực ép:
Mp1,2 = P.h.µ/(A µB)
Ở đây:

A=

sin(2α 0 ) − sin( 2α 1 ) + 2(α 1 − α 0 ) s
.
4(cos α 0 − cos α 1 )
rt

B= 1 −

s
(cos α 0 − cos α 1 )
2.rt

(6.17)
(6.18)

(6.18)

Dấu (-) ở mẫu số của biểu thức (6.17) tương ứng với guốc tự siết, còn dấu (+)
tương ứng với guốc không tự siết.
Như vậy mô men tổng của cả 2 guốc phanh sẽ là:


MP∑ = MP1 + MP2 =

P1 h1 µ
Ph µ
+ 2 2
A1 − µB1 A2 + µB2

(6.19)

Vì cơ cấu phanh yêu cầu có độ cứng vững cao, là loại phanh guốc một bậc tự
do nên:ψ(α) = sinα và áp suất qmax tác dụng ở điểm có α =900 (hình 6.4).

P

β

Pmax

X

°
90

α1

O

α0
C

Hình 6.5. Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo qui luật hình sin.
Với: α0 = 290
α1 = 1450
rt = 410/2 = 205 (mm)
s = 162 (mm)
Thay các giá trị trên vào (6.18) và (6.19)
⇒A =

(

)

(

) (

)

sin 2.29 0 − sin 2.145 0 + 2 145 0 − 29 0 .(

⇒ B = 1-

4(cos 29 0 − cos145 0 )

3,1416
)
180 . 162 = 0,785
205

162
(cos 29 0 − cos145 0 ) = 0,34
2.205

Ở đây, cơ cấu ép bằng cam nên ta có:
Mp1 = Mp2; A1 = A2 = A và B1 = B2 = B,
tức là:

(6.20)

P1.h1/(A-µ.B) = P2.h2/(A+µ.B)

(6.21)

Từ điều kiện cân bằng cam ép (hình 6.5), ta có:
Pd.lk = (P1+P2).dk/2

(6.22)

Pd

lk

P2
dk

P1

h1

h2

Hình 6.6. Sơ đồ tính toán cơ cấu ép.
Từ (6.21), nếu xem h1 ≈ h2 thì:
P2 = P1.

 ( A + µ .B ) 
2 AP1
( A + µ .B )

 =
⇒ P2 + P1 1 +
( A − µ .B )
 ( A − µ .B )  A − µ .B

Thay biểu thức trên vào (6.22), ta tìm được:
Lực do guốc tự siết sinh ra:
P1 = Pd

lk
B
(1 − µ )
dk
A

[N]

(6.23)

[N]

(6.24)

Lực do guốc tự tách sinh ra:
P2 = Pd
với:

lk
B
(1 + µ )

dk
A

lk - Chiều dài đòn dẫn động cam trước;

lk = 150 (mm)

dk - Đường kính vòng tròn cơ sở của cam quay; dk = 38 (mm)
µ - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh
µ = 0,32 ÷ 0,38, chọn µ = 0,35
A, B: Hệ số kết cấu
Lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh trước được xác định theo công
thức:


Pd 1 = p × S1

[N]

(6.25)

Ở đây:
p: áp suất trong bầu phanh.
2

S1 = π .

D1
[mm2]: Diện tích làm việc của màng bầu phanh trước
4

D1 = 185 (mm): Đường kính của màng bầu phanh trước
Thay các giá trị trên vào (6.25) ta có:
Pd 1 = p.3,14.

185 2.10 −6
4

= 0,027p[N]

+ Lực ép tác dụng lên guốc tự siết:
⇒ P1 = 0,027p.

0,34
150
(1- 0,35.
) = 0,09p [N]
0,785
38

+ Lực ép tác dụng lên guốc tự tách:
P2 = Pd 1
⇒ P2 = 0,027p.

lk
B
(1 + µ )
dk
A
0,34

150
(1+ 0,35.
) = 0,13p
0,785
38

[N]

Với cơ cấu ép bằng cam ta có mô men do 2 guốc sinh ra bằng nhau;
A1= A2 = A và B1=B2 = B, ta có mô men mà cơ cấu phanh sinh ra:
MP∑ =

P1 h1 µ
Ph µ
+ 2 2
A − µB A + µB

(6.26)

+ Mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu trước sinh ra là:
Mp1t = MP∑ =
Mp1t=

P1 h1 µ
Ph µ
+ 2 2 (với h1 = h2 = h = 320 (mm))
A − µB A + µB

0,09 p × 320.10 −3 × 0,35 0,13 p × 320.10 −3 × 0,35
+

= 0,032p
0,785 − 0,35 × 0,34
0,785 + 0,35 × 0,34

[N.m]

6.2.3. Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sau sinh ra:
- Theo (6.24 ) lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh sau được xác
định như sau:


2
π
.D2
Pd 2 = p × S 2 = p.
4

⇒ Pd2 = p.

( 6.27 )

3,14.170 2
.10 −6 = 0,023p
4

[N]

- Theo (6.22) lực ép tác dụng lên guốc tự siết:
lk
B

(1 − µ )
dk
A

P1 = Pd 2

P1 = 0,023 p.

145
0,34
(1 − 0,35
) = 0,075p
38
0,785

[N]

- Theo (6.24) lực ép tác dụng lên guốc guốc tự tách:
P2 = Pd 2

lk
B
(1 + µ )
dk
A

P2 = 0,023p.

145
0,34

(1 + 0,35
) = 0,101p
38
0,785

[N]

- Theo (6.26) ta có mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu sau sinh ra:
Mp2s = MP∑ =
Mp2s =

0,075 p × 320.10 −3 × 0,35 0,101 p × 320.10 −3 × 0,35
+
= 0,025p [N.m]
0,785 − 0,35 × 0,34
0,785 + 0,35 × 0,34

6.3. XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT PHANH:
+ Xác định áp suất của cơ cấu phanh trước:
Từ công thức (6.26), ta có:
MP∑ =
Mà:

P1 h1 µ
Ph µ
+ 2 2
A − µB A + µB

P1 = Pd 1

lk
B
(1 − µ )
dk
A

P2 = Pd 2

lk
B
(1 + µ )
dk
A

Trong đó:
Pd 1 = p1

πD1 2
4

và

Pd 2 = p 2

πD2 2
4


⇒ MP∑

Đặt:

⇔

2
 πD 2 l k

A
  πD1 l k1
B
1
.
(1 − µ . )h1.µ 

. (1 + µ . )h1 .µ  
B
A
  4 d k1

 4 d k
= p1. 
+

A − µB
A + µB
 


 





2
 πD 2 l k

A
  πD1 l k1
B
1
.
(1 − µ . )h1.µ 

. (1 + µ . )h1 .µ  
B
A
  4 d k1

 4 d k
k1 =  
+

A − µB
A + µB
 


 






MP1∑ = P1.k1

[N.m]

(6.28)

 3,1416.0,18 2 0,14

0,33
.
(1 + 0,35.
)0,32.0,35 


4
0,038
0.685

k1 = 
 +
0,685 − 0,35.0.33





 3,1416.0,18 2 0,14


0,33
.
(1 − 0,35.
)0,32.0,35 


4
0,038
0.685

+ 

0,685 + 0,35.0,33





K1 =

0.0954

Vậy ta có áp suất phanh của cầu trước p1[N/m2], là:
p1 =

M p1
k1

[N/m2]

+ Xác định áp suất của cơ cấu phanh sau:
Tương tự ta thay các giá trị ứng với cơ cấu phanh sau vào công thức (6.26)
thì ta nhận được áp suất của cơ cấu phanh sau là:
MP∑ = p2.k2
⇒ p2 =

Mp 2
k2

[N.m]
[N/m2]


Với

 3,1416.0,17 2 0,145

0,33
.
(1 + 0,35.
)0,32.0,35 


4
0,038
0.685

K2 = 
 +

0,685 − 0,35.0.33





 3,1416.0,17 2 0,145

0,33
.
(1 − 0,35.
)0,32.0,35 


4
0,038
0.685

+ 

0,685 + 0,35.0,33





k2 = 0.03759
Ứng với các giá trị hệ số bám khác nhau, mô men phanh khác nhau ta có bảng sau:
Bảng 6.2: Giá tri áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp đầy xe tải:

ϕ

0,1

0,3

0,4

9541.13

15745.62

22906.06

31022.45

0.03954

0.03954

0.03954

0.03954

108563.29

241303.3
4

398220.1

4

579313.6
8

Mp1(N.m)

4292.5
9

K1

pp1=Mp1/k1
( N/m2 )

0,2

0,5

0,6

0,7

0,8

40094.7
9

50123.1

61107.3

0.03954

0.03954

0.03954

0.03954

784583.97
4

1014031

1267654.
8

1545455

Bảng 6.3. Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe đầy tải:

ϕ

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

40248.71

42174.73

Mp2(N.m)

8617.66

16279.37

22985.14

28734.95

33528.82

37366.7
4

K2

0.03759

0.03759

0.03759

0.03759

0.03759

0.03759

0.03759

0.03759

223313.3
3

421854.7
4

595624.2
2

744621.7
7

868847.3

9

968301.1

1042982.
9

1092892.7

pp2=Mp2/k1
(N/m2)

2
1


3

Hình 6.7. Đồ thị biểu diển quan hệ áp suất phanh dòng trước và sau
theo lý thuyết.
+ Đường 1 biểu diển quan hệ giữa áp suất dòng sau và hệ số bám đối với
trường hợp xe đầy tải. tải:
+ Đường 2 biểu diển đặc tính lý tưởng.
+ Đường 3 biểu diển quan hệ giữa áp suất dòng sau theo hệ số bám trường
hợp xe không tải.

6.4. TÍNH KIỂM TRA HIỆU QUẢ PHANH THỰC TẾ:
Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh thì ở các cơ cấu sẽ hình thành các
mô men ma sát, còn gọi là mô men phanh Mp.
Nếu lúc phanh ngặt tất cả các bánh xe sẽ đồng thời bị hãm cứng và lực phanh

đạt giá trị cực đại bằng lực bám, tức là:
Pp1 = ϕ .Z 1 , Pp 2 = ϕ .Z 2 , thì hiệu quả phanh sẽ cao nhất

(6.29)

Từ (6.28) có thể viết:
Pp1
Z1

hay:

Pp1
Pp 2

=

=

Pp 2
Z2

=

Pp1 + Pp 2
Z1 + Z 2

Z 1 b + ϕ .hg
=
Z 2 a − ϕ .hg

=

m a .J p
ma .g

=

Jp
g

=ϕ

(6.30)


Ở đây ta chỉ tính toán cho một cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau. Vì cầu
trước có 2 cơ cấu phanh, cầu sau có 4 cơ cấu phanh cho nên biểu thức (6.29)ta viết
lại như sau:
βp =

⇒

βp =

Pp1
Pp 2
Pp1
Pp 2

=

(b + ϕhg )
Z1 / 2
=
Z 2 / 4 (a − ϕhg ) / 2

=

(b + ϕhg )
M p1
Z1 / 2
=
=
Z 2 / 4 (a − ϕhg ) / 2 2 M p 2

(6.31)

(do tất cả các bánh xe đều có cùng bán kính rbx)
Trong đó: P P1, PP2 - Tương ứng là lực phanh do một cơ cấu phanh cầu trước
và cầu sau tạo ra.
MP1, MP2 - Tương ứng là mô men phanh do một cơ cấu phanh cầu trước và
cầu sau tạo ra.
Z1, Z2 - Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên lốp xe khi phanh
tương ứng ở cầu trước và cầu sau.
Để xác định quan hệ lý tưởng giữa Pp1 và Pp2 phụ thuộc vào hệ số bám và
mức độ chất tải của xe ta sử dụng hệ số βp =

Pp1
Pp 2

=

b + ϕ .h g
Z1
=
gọi là hệ số
Z 2 ( a − ϕ .h g )

phân phối lực phanh thì ta thấy rằng: để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất (khi sử
dụng toàn bộ trọng lượng bám của xe) thì hệ số phân phối lực phanh βp phải là một
đại lượng thay đổi phụ thuộc vào trạng thái đường (cụ thể là hệ số bám) và mức độ
chất tải của xe (thể hiện qua các toạ độ trọng tâm). Đồ thị biểu diễn quan hệ thay
đổi lý tưởng được thể hiện trên hình 6.8.
Từ các kết quả tính toán ở trên ta tiến hành lập bảng và xây dựng các đường
đặc tính lý thuyết.
Bảng 6.4. Các thông số cơ bản của xe ứng với khi đầy tải.
Thông số

G[KG]

a[mm]

b[mm]

hg1[mm]

rbx[mm]

L [mm]

Đầy tải

26060

2987,5

952,5

1458,7

505

3940

Bảng 6.5. Bảng kết quả tính toán hệ số βp=Mp1/Mp2 khi xe đầy tải.

φ

0,1

0,2

0,3

MP1(Nm)
Mp2(Nm)

βp=MP1/Mp2

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

4292.59

9541.13

15745.6
2

22906.0
6

31022.4
5

40094.7
9

50123.0
7

61107.3

8617.6
6

16279.3
7

22985.1
4

28734.9
5

33528.8
2

37366.7
4

40248.7
1

42174.73

0.38

0.46

0.54

0.63

0.74

0.86

1.01

1.17

1
2
1

Hình 6.8 . Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số βP = f(ϕ) và hệ số bám φ
+ Đường số 1 trên đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số phân phối lực
phanh βP và hệ số bam φ khi xe đầy tải.
+ Đường số 2 là đường biểu diễn hệ số β p = Const = β tt
Trong khi mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh tạo ra là quan hệ tuyến tính
và qua gốc toạ độ:


Mp1t = p1.K1

( 6-32 )

Mp2s = p2.K2

( 6- 33 )

Trong đó:
p1, p2 - Tương ứng là áp suất phanh trong bầu phanh trước, sau;
K1, K2 : Tương ứng là các hằng số đặt trưng cho kết cấu của cơ cấu
phanh trước và cơ cấu phanh sau.
Khi không có bộ điều chỉnh lực phanh thì, áp suất phanh của bầu phanh trước
và bầu phanh sau khi phanh khẩn cấp là như nhau, tức là: p1 = p2.
Khi đó ta có :
βp =

M pt
M ps

(6.34)

Với kết quả phần tính mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh, ta có.
- Tỷ số mô men phanh :
Từ đồ thi trên hình 6.7 ta có. Khi φ = 0,565 thì p1 = 952196,3 [ N/m2 ]
p 2 = 951756,5 [ N/m2 ]
Thay p1= 952196,3 [ N/m2 ]vào ( 6 . 25 ) và p2= 951756,5 [ N/m2 ] vào (6.27)
giải ra ta có.
+ Mô men phanh cầu trước.
M p1t=

86099,87 × 320.10 −3 × 0,35 116868,29 × 320.10 −3 × 0,35
+
= 28958,52
0,785 − 0,35 × 0,34
0,785 + 0,35 × 0,34

[N.m]

+ Mô men phanh cầu sau.
Mp2s = MP∑ =
Mp2s =

86099,87 × 320.10 −3 × 0,35 90026,5 × 320.10 −3 × 0,35
+
= 24307,45
0,785 − 0,35 × 0,34
0,785 + 0,35 × 0,34

[N.m]
Thay số vào (6.34) ta có.


βptt =

M p1
M p2

=

2.28958,52
= 0,64
4.24307,45

(6.35)

- Hệ số góc của đường thẳng (6.35) bằng : βptt =

M pt

M ps

= 0,64

Từ quan hệ (6.31) và (6.34) ta có:
M p1
M p2

=

b + ϕ .hg

= 0,64

a − ϕ .hg

(6.36)

Thay số liệu vào biểu thức (6.34) và giải được: ϕ = 0,48
Áp suất phanh thực tế sẽ là.
P1 =

P1 =

M p1t
K1
M p2s
K2

[ N/m2 ]

(6.37)

[ N/m2 ]

(6.38)

Bảng 6.6 : Bảng kết quả tính toán giá trị áp suất cho cầu trước.

ϕ

0,1

0,2

Mp1t(N.m)

6794.63

K1

0.03954

9871.1
6
0.0395
4

171842

249650

pp1=Mp1/k1
( N/m2 )

0,3

0,4

17105.7

24942.5
8

0,5

0,6

0,7

0,8

32983.58

41106

50248.78

56991.5

0.03954

0.03954

0.03954

0.03954

0.03954

0.03954

432618,
5

630819

834182,6

1039607

1270834

1441363,6

Bảng 6.7: Bảng kết quả tính toán giá trị áp suất cho cầu sau.

ϕ
Mp2s(N.m)

0,1
8337.27

0,2
15879.6

0,3

0,4

22878.6

26314.2
9

0,5
33019.5

0,6
34218.58

0,7

0,8

39028.44

43755.92

K2

0.03759

0.03759

0.03759

0.03759

210856,6

401608,
7

578618,
6

665510,8

pp2=Mp2/k1
(N/m2)

0.03759

835091,2

0.03759

865416,7

0.03759

0.03759

987062,3

1106624

p2 x1000 ( N/m2)

1400
1200

3

1000
800 808262

2
600

4
400
200

1

ϕ

0,19

0,48
0,8

0,7

0,6

5

170341,3

0,5

0,4

0,3

0,2

808261,3

170842

0,1

0

200

400

600

800

1000

p1 x1000 ( N/m2)

1200

1400

1600 1200

Hình 6.9: Đồ thi biểu diễn quan hệ áp suất phanh cầu trước và cầu sau xe
HUYUDAI-HD270.
+ Đường số 1 biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất dòng sau với hệ số bám
trường hợp xe không tải.
+ Đường số 2 biểu diễn quan hệ áp suất dòng sau và hệ số bám đối với
trường hợp xe đầy tải.
+ Đường số 3 biểu diễn quan hệ giữa áp suât dòng trước và dòng sau đối với
trường hợp xe đầy tải.
+ Đường số 4 biểu diễn đặc tính lý tưởng.
+ Đường số 5 biểu diễn quan hệ áp suất dòng trước và dòng sau trường hợp
xe không tải.
Kết luận:
+ Từ đồ thị nhận được ở hình (6.7), ( 6.8) và ( 6-9 ) với hê số bám ϕ = 0,48

thì xe HYUNDAI-HD270 không cần dùng bộ điều hòa lực phanh là thỏa mản.


+ Ta nhận thấy khi ϕ = 0,48 thì áp suất
P1 = 808261,3 [N/m2], P2 = 808262 [N/m2]. Với giá trị áp suất này máy nén khí
đáp ứng được.
Khi đó gia tốc phanh là:
Jmax = φ.g = 0,48.9,81= 4,7 [m/s2]

(6.39)

Jmax = 4,7 [ m/s2 ]
Theo tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ô tô lưu hành trên đường bộ (Bộ
GTVT Việt nam quy định, 1995) (Sách LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 1998 phát hành), thì gia tốc chậm dần phanh
cực đại Jmax ≥ 4,2 [ m/s2 ]. Vậy khi φ = 0,48 thì Jmax = 4,7 [ m/s2 ] phanh đạt yêu
cầu.

6.5: TÍNH KIỂM TRA CÁC CHI TIẾT CỦA CƠ CẤU PHANH.
6.5.1. Kiểm tra bề rộng má phanh:
Kiểm tra bề rộng má phanh thông qua kiểm tra áp suất bề mặt ma sát thông
qua tải trọng riêng quy ước (thông số đánh giá gián tiếp).
Chiều rộng má phanh b được tính sao cho khi phanh với lực phanh cực đại,
áp suất trên bề mặt ma sát q không lớn hơn 2,0 MPa [MN/m 2] và tải trọng riêng
quy ước:
p=

ma .g
≤ [ p]
F∑

Trong đó:

(6.40)

ma, g: khối lượng toàn bộ của xe và gia tốc trọng trường
FΣ: tổng diện tích tất cả các má phanh trên ô tô

FΣ = Ft + Fs
Với Ft tổng diện tích tất cả các má phanh ở cầu trước
Ft =

4.β .b.π
180


4.116 .b.3,14
= 8,09 [m2]
180

Ft =

Fs - Diện tích của các má phanh sau
Giả thiết bề rộng trên các má phanh của cơ cấu trước và sau bằng nhau, ta có:
Fs = Ft
⇒ FΣ = 2.Ft = 2× 8,09.b = 16,18.b

[m2]

(6.41)

Từ (6.38) ta có:
p=

ma .g 26060 × 9,81
=
≤ 0,25.10 6
F∑
16,18.b

⇒b≥

hay

26060 × 9,81
16,18 × 0,25.10 6

[m]

⇒ b ≥ 0,067

[m]

⇒ b ≥ 67

[mm]

Như vậy bề rộng các má phanh trên các cơ cấu phanh trước bằng 160 (mm)
và cơ cấu phanh sau bằng 170 (mm) là bảo đảm.
Kiểm tra bề rộng má phanh thông qua áp suất trên bề mặt má phanh q t theo

công thức:
q=
⇒b≥

MP

µ .b.r t 2 .β

≤ [ q]

Mp

(6.42)

µ .rt 2 .β .[ q ]

Trong đó:
MP : mô men do guốc phanh của má phanh đó tạo ra.
Với cơ cấu phanh của cầu trước: Mp1t = 28958,52 [N.m]
Với cơ cấu phanh của cầu sau:

Mp1s = 24307,45

[N.m]

µ: hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh; µ = 0,35.
rt: Bán kính tang trống; rt = 205 [mm]
β= 1160
[q]: Áp suất trung bình cho phép của bề mặt ma sát của trống phanh; Áp

suất cho phép trên bề mặt má phanh phụ thuộc bởi nguyên liệu má phanh và trống
phanh. Ap suất này thay đổi trong giới hạn rộng. Đối với các má phanh hiện nay
dùng cho ô tô áp suất trung bình cho phép khi phanh với cường độ cực đại nằm
trong giới hạn từ 1,5 ÷ 2 MN/m 2 .Ta chọn [ q tb ] = 2 [MN/m 2 ].
Ở đây mô men phanh của cơ cấu phanh cầu trước lớn hơn mô men phanh
của cơ cấu phanh cầu sau nên ta chỉ kiểm tra bề rộng má phanh với trường hợp cơ
cấu phanh cầu trước:
b≥

M P1t
28958,52.180
=
= 0,1544 [m]
2
µ .rt .β .[ q ] 0,35.205 2.116 .3,14.2.10 6

Hay b ≥ 154,4 [mm]
So điều kiện ta thấy bề rộng các má phanh trên các cơ cấu phanh trước
bằng 160 (mm) và các cơ cấu phanh sau bằng 170 (mm) là thỏa mản.

6.5.2. Kiểm tra điều kiện tự siết:
Hiện tượng tự siết là hiện tượng má phanh tự siết vào trống phanh chỉ bằng
lực ma sát mà không cần tác dụng của lực dẫn động.
Từ (6.20) ta có công thức Mp1,2 = Phµ/(A µB)
Đối với phanh guốc, hiện tượng tự siết vào trống phanh sẽ xảy ra khi mẫu
số bằng không. Để tránh hiện tượng này phải đảm bảo điều kiện:
A − µ .B > 0 ⇒ µ <

A

B

(6.43)

Với:
A = 0,785; B = 0,34 là các hệ số kết cấu của cơ cấu phanh.
Thay các số liệu trên vào (6.39) ta được:
µ<

0,785
0,34

⇒ µ < 1,99
So với giá trị của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống µ = 0,32÷ 0,38.
Như vậy hiện tượng tự siết không xảy ra.

6.5.3. Tính công ma sát riêng:


Công ma sát riêng (lms) bằng tỷ số giữa công ma sát sinh ra khi phanh ô tô
máy kéo từ tốc độ cực đại đến dừng và tổng diện tích (FΣ) của tấtcả các má pha
Ta có công thức tính công ma sát riêng :
l ms =

G a .V a
2 F∑

2

(6.44)

Trong đó :
Ga - tải trọng toàn bộ của xe
Ga = 26060 KG
Va - Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh
Với điều kiện thực tế, ta chọn Va= 50 (km/h) để tính toán
Va = 50 (km/h) = 13,89 (m/s)
FΣ - Tổng diện tích của các má phanh
FΣ = Ft + Fs = 16,18.(bt + bs) = 16,18.(0,16 + 0,17) = 5,33 [m2]
Thay các giá trị ở trên vào (6.40):
2

⇒ l ms

G .V
26060 × 9,81 × 13,89 2
= a a =
= 4953595 [J/m2]
2 F∑
2 × 5,33

lms = 495,3595

[J/cm2]

Đối với xe tải hiện nay trị số công ma sát riêng của cơ cấu phanh nằm trong
khoảng 600÷ 800

[J/cm2]

⇒ lms < [lms] = (600 ÷ 800)

[J/cm2]

⇒ Kết cấu của má phanh thoả mãn về công ma sát riêng.


7. CÁC HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC HỆ THỐNG
PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE HYUNDAI-HD270
7.1. KHÍ NÉN KHÔNG VÀO HOẶC VÀO CHẬM CÁC BÌNH CHỨA
KHÍ.
Nguyên nhân và phương pháp khắc phục:
Trường hợp này là do bị rò khí, cụ thể là các trường hợp sau:
- Hỏng ống mềm hoặc ống dẫn. trường hợp này ta khắc phục bằng cách thay
thế các ống bị hỏng.