Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia rondo 2 4l 2009
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.54 MB, 75 trang )
KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ KIA RONDO 2.4L 2009
2019
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỀ TÀI:
KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ
THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ KIA RONDO 2.4L
2009
Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN VIỆT HẢI
Sinh viên thực hiện : HOÀNG MINH NGHĨA
Số thẻ sinh viên: 103140034
Lớp: 14C4A
Đà Nẵng, 06/2019
TÓM TẮT
Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia
Rondo 2.4L 2009
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Số thẻ sinh viên: 103140034
Lớp: 14C4A
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo
2.4L 2009 bao gồm năm chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô
Chương 2: Giới thiệu về các hệ thống trên xe kia rondo
Chương 3: Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe kia rondo
Chương 4: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe kia rondo
Chương 5: Những hư hỏng và biện pháp khắc phục
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Hoàng Minh Nghĩa
Số thẻ sinh viên: 103140034
Lớp: 14C4A
Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kĩ Thuật Cơ Khí
1. Tên đề tài đồ án:
Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Catalog xe Kia Rondo 2.4L 2009 và các tài liệu liên quan.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1. Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô
2. Giới thiệu về các hệ thống trên xe kia rondo
3. Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe kia rondo
4. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe kia rondo
5. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục
5. Các bản vẽ, đồ thị
STT
1
Nội dung bản vẽ
Bản vẽ kích thước tổng thể xe Kia Rondo 2.4L 2009
Số lượng/ loại
1/A3
2
1/A3
3
Bản vẽ sơ đồ hệ thống phanh công tác xe Kia
Rondo 2.4L 2009
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS
4
5
Bản vẽ kết cấu xylanh chính xe Kia Rondo 2.4L 2009
Bản vẽ kết cấu phanh trước xe Kia Rondo 2.4L 2009
1/A3
1/A3
6
7
Bản vẽ kết cấu phanh sau xe Kia Rondo 2.4L 2009
Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực xe Kia Rondo 2.4L 2009
1/A3
1/A3
4/A3
Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Hải
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
25/2/2019
7. Ngày hoàn thành đồ án:
9/6/2019
Đà Nẵng, ngày
tháng 6 năm 2019
Trưởng Bộ môn Kĩ Thuật Ô Tô
Người hướng dẫn
Và Máy Động Lực
TS NGUYỄN VIỆT HẢI
PGS.TS DƯƠNG VIỆT DŨNG
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn
về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.Vì
vậy việc khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng
không thể thiếu nhằm đánh giá, cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương
án thiết kế để tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh,
tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả
vận chuyển của ô tô.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên
hướng dẫn, em xin chọn đề tài làm tốt nghiệp: "KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM
NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE KIA RONDO 2.4L 2009". Trong đề tài
này em tập trung vào vấn đề tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh, ngoài ra em còn
tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng.
Để có thể hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn
chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn: TS. Nguyễn Việt Hải đã dành
những phần thời gian để chỉ bảo tận tình, giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong suốt
thời gian thực hiện đồ án. Và em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô đang
giảng dạy trong khoa “Cơ Khí Giao Thông” trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã
truyền đạt lại những kiến thức quý báu từ cơ bản đến chuyên môn để em có thể vận
dụng và hoàn thành được đồ án này.
Tuy nhiên, trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn
hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định.
Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài
được hoàn thiện hơn.
Đà Nẵng, ngày 3 tháng 6 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Hoàng Minh Nghĩa
i
CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và
chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Các số liệu sử dụng trong đồ án có nguồn
góc rõ ràng, và công bố theo quy định.
Sinh viên thực hiện
Hoàng Minh Nghĩa
ii
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .....................................................................................................3
LỜI NÓI ĐẦU .........................................................................................................................................i
CAM ĐOAN ........................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC .............................................................................................................................................. iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ ........................................................................................... v
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ...............................................2
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh ........................................................................2
1.1.1. Công dụng .....................................................................................................................................2
1.1.2. Yêu cầu ..........................................................................................................................................2
1.1.3. Phân loại........................................................................................................................................3
1.2.1. Loại phanh trống – guốc ...............................................................................................................4
1.2.2. Loại phanh đĩa ..............................................................................................................................7
1.2.3. Loại dải ....................................................................................................................................... 11
1.3. Dẫn động phanh ........................................................................................................................... 12
1.3.1 Các loại dẫn động phanh ............................................................................................................ 12
1.3.2. Các sơ đồ phân dòng chính........................................................................................................ 12
1.3.3. Dẫn động thủy lực ...................................................................................................................... 14
1.3.4. Dẫn động khí nén ....................................................................................................................... 19
1.3.5. Dẫn động liên hợp thủy khí ....................................................................................................... 20
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE KIA RONDO ............................... 22
2.1. Giới thiệu chung về xe Kia Rondo .............................................................................................. 22
2.2. Những hệ thống, tổng thành cơ bản trên xe Kia rondo ............................................................ 23
2.2.1 Động cơ lắp trên xe KIA RONDO 2.4L 2009 ............................................................................. 23
2.2.2 Hệ thống truyền lực .................................................................................................................... 23
2.2.3 Hệ thống treo ............................................................................................................................... 23
2.2.4 Hệ thống lái ................................................................................................................................. 25
2.2.5 Hệ thống phanh ........................................................................................................................... 25
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE KIA RONDO ......................... 27
3.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống phanh trên xe Kia Rondo .............................................................. 27
3.1.1. Nguyên lý hoạt động................................................................................................................... 27
3.1.2. Cơ cấu phanh ............................................................................................................................. 28
iii
3.1.3. Dẫn động phanh ......................................................................................................................... 31
3.1.4. Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS(Antilock Bracking System) ........................................ 34
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH XE KIA RONDO............. 42
4.1. Tính momen phanh yêu cầu ........................................................................................................ 42
4.2.1. Ðối với cơ cấu phanh trước. ..................................................................................................... 43
4.2.2. Ðối với cơ cấu phanh sau :....................................................................................................... 44
4.3. Xác định momen phanh mà cơ cấu phanh có thể sinh ra. ........................................................ 45
4.3.1. Đối với cơ cấu phanh trước ....................................................................................................... 45
4.3.2. Đối với cơ cấu phanh sau .......................................................................................................... 47
4.5. Tính toán xác định bề rộng má phanh ....................................................................................... 48
4.6. Tính toán các chi tiết phanh của cơ cấu phanh: ........................................................................ 50
4.5.1 Tính kiểm tra công trượt riêng ................................................................................................... 50
4.5.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh. ........................................................ 51
4.5.3. Hành trình dịch chuyển đầu piston xylanh công tác của cơ cấu ép ........................................ 52
4.5.4. Đường kính xylanh chính và xylanh công tác .......................................................................... 52
4.5.5.Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính .................................................................... 53
4.5.6. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh. .............................................................................. 54
4.5.7. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực. ........................................... 54
4.5.8. Trợ lực cần thiết của bộ trợ lực: ................................................................................................ 55
4.5.9. Đường kính của bầu trợ lực: ..................................................................................................... 55
4.5.10 Gia tốc ,thời gian và quảng đường phanh ............................................................................... 56
CHƯƠNG 5: NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC ............................................ 60
5.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết ........................................................................................ 61
5.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính .............................................................. 61
5.3. Kiểm tra hệ thống phanh ............................................................................................................. 62
5.3.1. Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng .................................................................................................. 62
5.3.2. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy .................................................................................................. 62
5.4.Bảng mã lỗi ô tô hệ thống phanh abs bằng OBD2 trên xe KIA ...................................................... 63
KẾT LUẬN .......................................................................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................................. 67
iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Bảng 5. 1.Bảng mã lỗi hệ thống phanh abs trên ODB2 của xe KIA ............................. 63
Hình 1. 1. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính ............................................................ 4
Hình 1. 2. Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng. ...........5
Hình 1. 3. Sơ đồ nguyên lí phanh đĩa . ............................................................................9
Hình 1. 4. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động xilanh cố định. ....................10
Hình 1. 5. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má. ..................................................................10
Hình 1. 6. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại .........................................................................11
Hình 1. 7. Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực............................................13
Hình 1. 8. Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp. ...............................................15
Hình 1. 9. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không ..............................................16
Hình 1. 10. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén ...................................................17
Hình 1. 11. Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng. ............................. 18
Hình 1. 12. Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc .....................................20
Hình 1. 13. Sơ đồ nguyên lý của mạch dẫn động thủy khí điều khiển phanh của một
cầu xe. ............................................................................................................................ 20
Hình 2. 1. KIA RONDO 2.4L 2009 ..............................................................................22
Hình 2. 2. Hệ thống treo trước.......................................................................................24
Hình 2. 3 Hệ thống treo sau xe. .....................................................................................24
Hình 2. 4. Cấu tạo hệ thống lái trên xe. .........................................................................25
Hình 3. 1. Hệ thống phanh thủy lực hai dòng ............................................................... 27
Hình 3. 2. Cơ cấu phanh trước ......................................................................................29
Hình 3. 3. Cơ cấu phanh sau .......................................................................................... 30
Hình 3. 4. Cụm xi lanh lực phanh trên xe .....................................................................32
Hình 3. 5. Cấu tạo bầu trợ lực chân không ....................................................................33
Hình 3. 7. Cấu tạo cảm biến .......................................................................................... 36
Hình 3. 8. Khi phanh bình thường. ................................................................................37
Hình 3. 9. Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất ......................................................................38
Hình 3. 10. Giai đoạn giảm áp .......................................................................................39
Hình 3. 11. Giai đoạn tăng áp ........................................................................................40
Hình 3. 12. Quá trình phanh điển hình của ô tô không có trang bị ABS. .....................41
Hình 3. 13. Quá trình phanh điển hình của ô tô có trang bị ABS .................................41
Hình 4. 1. Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh ........................................................... 42
Hình 4. 2. Ðồ thị quan hệ mômen phanh của xe với hệ số bám ....................................45
Hình 4. 3. Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát.................................46
Hình 4. 4. Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát.................................47
Hình 4. 5. Giản đồ phanh............................................................................................... 56
v
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
MỞ ĐẦU
1.
Mục đích của đề tài
Nền công nghiệp ôtô trên thế giới ngày nay đã đạt được những thành tựu cao về
khoa học kĩ thuật. Sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường ô tô đã thúc đẩy đầu tư nhiều
về nghiên cứu các công nghệ mới cho ôtô. Điều này đã làm cho chiếc ôtô hiện đại
ngày nay được trang bị nhiều công nghệ tiên tiến dẫn đến mẫu mã kết cấu chất lượng
sử dụng rất tốt. Hệ thống phanh cũng nằm trong sự thay đổi ấy. Hệ thống phanh là một
bộ phận quan trọng của ôtô, đảm bảo có hiệu quả phanh ở tất cả các bánh trong mọi
trường hợp, thích ứng nhanh với mọi vấn đề nguy hiểm. Ở nước ta, số lượng ô tô tư
nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số lượng cùng với sự tăng trưởng kinh tế
của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều. Song song với sự gia tăng số
lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những
con số báo động. Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư
hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh
chiếm tỷ lệ lớn. Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến,
tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và
chặt chẽ.
2.
Ý nghĩa của đề tài
Vì vậy việc khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh mang ý nghĩa
quan trọng không thể thiếu nhằm đánh giá, cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra
các phương án thiết kế để tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng
khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và
tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
1
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh
1.1.1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến
một tốc độ cần thiết nào đó, ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô đứng yên tại
chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm
bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có khả năng
phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ô tô.
1.1.2. Yêu cầu
* Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :
- Làm việc bền vững, tin cậy.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp
nguy hiểm.
- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn
cho hành khách và hàng hóa.
- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế.
- Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh.
- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi
quay vòng.
- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện
sử dụng.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt.
- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn
điều khiển phải nhỏ.
* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ
thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :
- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi
chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.
- Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng.
- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng
xe hoặc khi không làm việc và thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay.
- Phanh chậm dần : Trên các ô tô tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ
lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng
đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
2
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
là phanh chậm dần. Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô
không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô
và máy kéo trước khi dừng hẳn.
Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chức năng
của nhau. Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập.
* Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ
trọng lượng bám để tạo lực phanh.
- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí
nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ
lớn.
* Ðể quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển được
đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác
dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không
có hiện tượng tự siết khi phanh.
* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực
phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau :
- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt
đường tác dụng lên chúng.
- Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.
Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất.
- Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì khi
phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. Các
bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngoài ra các bánh xe bị
trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.
* Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều
chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System ABS ).
Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất
cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng.
1.1.3. Phân loại
Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe
hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ
cấu phanh.
- Tùy theo tính chất điều khiển mà chia ra : Phanh chân và phanh tay.
- Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền
lực mà chia ra : Phanh bánh xe và phanh truyền lực.
- Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra :
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
3
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa.
Phanh trống - guốc : theo đặc tính cân bằng thì được chia ra : Loại phanh cân
bằng, phanh không cân bằng và phanh dải.
- Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: phanh cơ khí; phanh
thủy lực (phanh dầu); phanh khí nén (phanh hơi); phanh điện từ hoặc p hanh liên hợp.
Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở
một số ô tô trước đây. Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác
động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sử dụng.
Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân
khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ô tô.
Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô
tô tải trọng nhỏ.
Phanh truyền động khí nén thì dùng trên ô tô tải trọng lớn và xe hành khách.
Ngoài ra còn dùng trên ô tô vận tải tải trọng trung bình động cơ diesel.
Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô có
tải trọng lớn và rất lớn.
Hình 1. 1. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính
a- Phanh trống guốc; b- Phanh đĩa; c-Phanh dải.
1.2. Các cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma
sát. Trong quá trình phanh động năng của ôtô- máy kéo được biến thành nhiệt năng ở
cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài.
Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát
và cơ cấu ép.
Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe
hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực,...
Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống- guốc, đĩa hay dải. Mỗi
dạng có một đặc điểm riêng biệt.
1.2.1. Loại phanh trống – guốc
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
4
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe.
- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
- Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định
vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động,
sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra
lực ma sát để phanh bánh xe lại.
- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần
phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả được hoàn
toàn. Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ
cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng
thời gian chậm tác dụng,... Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều
chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá :
Hình 1. 2. Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng.
a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự
do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa.
Trong đó : P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh.
N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.
fN1, fN2 : Lực ma sát.
rt : Bán kính tang trống.
Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
5
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
- Dạng và số lượng cơ cấu ép.
- Số bậc tự do của các guốc phanh.
- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và
do vậy khác nhau ở :
- Hiệu quả làm việc.
- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc.
- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.
- Mức độ phức tạp của kết cấu.
Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.2 a và 1.2b. Tức là sơ
đồ với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một
cơ cấu ép. Sau đó đến các sơ đồ trên hình 1.2c và 1.2d.
Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử
dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận
nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do
nó tạo ra không phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtômáy kéo.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc
phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm
ổ trục của bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của
lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (mômen của lực dẫn động).
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 1.2 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn
giản hóa nhờ các giả thiết sau:
- Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu.
- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng
cung của má phanh trên bán kính rt.
Từ sơ đồ ta thấy rằng lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển
động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh,
nên các guốc này gọi là guốc tự siết.
Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này
được gọi là guốc tự tách. Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặc trưng của
cơ cấu phanh trống guốc.
Sơ đồ hình 1.2a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng. Vì thế độ dịch
chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau. Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và
mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:
N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
6
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2. Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch
vừa cân bằng. Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các
ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.
Sơ đồ trên hình 1.2 dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằng
nhau P1 = P2 = P. Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2.
Cũng do N1 > N2 nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn guốc sau,
làm cho các guốc mòn không đều. Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi
khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh ép có đường
kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn.
Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng. Nó
thường sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch.
Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 1.2a là
100% thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 1.2b sẽ là
116% 122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống
phanh: µ = 0,30 0,33.
Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với
hai xylanh làm việc riêng rẽ. Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí
khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình. 1.2c). Hiệu quả
phanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 1,8 lần so với cách bố trí bình
thường. Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không
có tính thuận nghịch. Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường đặt ở các
bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps
trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước. Vì thế nó
thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ.
Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng
cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.2d. Các guốc phanh
của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định. Cơ cấu ép gồm hai
xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh. Với kết
cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào.
Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.
Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta dùng các cơ cấu phanh tự cường
hóa. Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một
má phanh và trống phanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia.
Có cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt
đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng mômen phanh kém
ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử
dụng.
1.2.2. Loại phanh đĩa
Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch.
Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng
ma sát quay.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
7
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép
hai kim loại khác nhau.
Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Áp
suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều
chỉnh.
Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm việc
với khe hở nhỏ (0,050,15) mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và
cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của
chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng
của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.
- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn.
- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay.
Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.
- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.
.
Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi
động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết
hợp làm phanh dừng.
Trên hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở. Cấu tạo của
cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi
lanh thủy lực 2. Các má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh. Khi đạp phanh,
các piston của xi lanh thủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa
phanh 4, phanh bánh xe lại.
Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi. Phương
án lắp cố định (Hình 1.4 ) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn.
Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn.
Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động. Má kẹp có thể làm tách rời
(Hình. 1.5) hay liền với xi lanh bánh xe (Hình 1.6 ) và trượt trên các chốt dẫn hướng
cố định (chốt 3 Hình 1.6 ). Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp. Khi các chốt dẫn
hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu qủa phanh
giảm và gây rung động. Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp
đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể
giảm được 30 50oC. Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe.
Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của
các bánh xe dẫn hướng.
Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiều
đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó. Rõ ràng:
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
8
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
RG1 = Z + 2fNcos ; RG2 = Z - 2fNcos . Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp
ở phía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm được tải trọng thẳng
đứng tác dụng lên ổ trục.
P
N
Rbankinhtrong
Ðu ?ng kinh xi lanh công tác
Rbankinhngoai
N
a)
Va
R'G
2fN
R''c
PB
phi
2fN
PB
phi
Rx
Rx
Rz
Rz
b)
Hình 1. 3. Sơ đồ nguyên lí phanh đĩa .
Trong đó : P- Áp suất dầu tác dụng lên piston
Va- Vận tốc của xe
Rz- Phản lực ở bánh xe trước
Rx- Lực cản lăn
R’G-Trọng lượng xe tác dụng lên bánh
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
9
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
2
1
4
3
7
3
6
4
5
Hình 1. 4. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động xilanh cố định.
1- Má kẹp Đĩa phanh; 2- Thân xi lanh;
3- Piston; 4-Vòng đệm;
5-Chốt trượt; 6- Cần định vị;7-Đĩa phanh
1
2
3
5
4
6
Hình 1. 5. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má.
1- Má kẹp;2-Thân xi lanh; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Chốt dẫn hướng;
6-Đĩa phanh.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
10
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
1
2
3
6
7
4
8
5
Hình 1. 6. Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại
má kẹp xilanh bố trí trên má kẹp.
1- Má kẹp; 2- Thân xilanh; 3-Piston;
4- Vòng làm kính; 5- Chốt trượt;
6-Cần định vị; 7-Đĩa phanh.
1.2.3. Loại dải
Loại này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích. Vì nó dùng phối hợp với ly
hợp chuyển hướng tạo được một kết cấu rất đơn giản và gọn.
Để tạo nên cơ cấu phanh chỉ cần dùng một dải phanh, bao ngoài trống của ly hợp
chuyển hướng là đủ.
Phanh dải có một số loại khác nhau ở phương pháp nối nhau ở đầu các dải phanh
và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh.
Phanh dải không tự siết. Khi tác dụng lực cả hai đầu dải được rút lên siết vào
trống phanh. Ưu điểm của sơ đồ này là không có hiện tượng tự siết, nên phanh êm dịu,
hiệu quả phanh không phụ thuộc vào chiều quay. Nhược điểm là hiệu quả phanh
không cao.
Phanh dải đơn giản tự siết một chiều. Nhờ có một đầu được nối cố định nên hiệu
quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần. Tuy vậy khi phanh
thường dễ bị giật, không êm.
Phanh dải loại kép. Kết cấu của nó giống như ghép hai phanh dải loại đơn có
chung một đầu cố định. Bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh
của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết.
Phanh dải loại bơi. Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tự siết, nhưng
hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
11
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
Tất cả các loại phanh dải đều có chung nhược điểm là áp suất bề mặt ma sát phân
bố không đều. Nên má phanh mòn không đều và tải trọng hướng kính tác dụng lên trục
lớn.
1.3. Dẫn động phanh
1.3.1 Các loại dẫn động phanh
Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, người ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn
động là: thủy lực và khí nén.
Dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng, vì: Hiệu suất thấp (=0,4-0,6) và
khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe.
Dẫn động điện chỉ dùng cho đoàn xe kéo moóc, nhưng cũng rất hiếm. Trên các xe và
đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí.
Đối với máy kéo, ngược lại, thường dùng dẫn động cơ khí, vì: nó có kết cấu đơn giản,
làm việc tin cậy. Dẫn động cơ khí, tuy hiệu suất thấp, độ chính xác kém và khó đảm
bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nhưng ở máy kéo các đường dẫn động không dài,
tốc độ chuyển động thấp nên các nhược điiểm đó ít nghiêm trọng.
Dẫn động thủy lực hầu như không dùng cho máy kéo nhưng lại thường dùng để dẫn
động phanh của rơ moóc kéo theo sau. Trên các máy kéo cỡ lớn thường sử dụng dẫn
động khí nén.
1.3.2. Các sơ đồ phân dòng chính
Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít
nhất là hai dòng dẫn động độc lập. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng
còn lại vẫn được ôtô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó. Hiện nay phổ biến
nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 1.40. Để phân chia
các dòng có thể sử dụng bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xi lanh
chính kép hay bộ chia mà kết cấu của chúng sẽ được nghiên cứu ở các phần sau.
Mỗi sơ đồ đều có các ưu khuyết diểm riêng. Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải
tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính là:
- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng
- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép
- Mức độ phức tạp của dẫn động
Thường sử dụng nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (H1.7a). Đây là sơ đồ đơn
giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước.
Khi dùng các sơ đồ b,c và d hiệu quả phanh giảm ít hơn.Hiệu quả phanh đảm bảo
không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó. Tuy vậy khi dùng sơ đồ b và d, lực
phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị
hỏng. Điều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm).
Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất.
Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh, dẫn động phanh
phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
12
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa mô men phanh sinh ra với lực tác dụng lên bàn đạp và
hành trình của nó;
- Thời gian chậm tác dụng khi phanh không được vượt quá 0,6 s, khi nhả phanh
không được lớn hơn 1,2 s;
- Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quả phanh phải còn
tối thiểu là 50%;
- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải được tự động phanh lại.
Hiện nay phỗ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trên hình:
3
4
3
5
1
2
1
4
6
1
c)
3
5
2
5
2
6
b)
a)
4
1
2
6
3
3
5
4
4
1
5
2
6
6
e)
d)
Hình 1. 7. Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực
1,2- Các xylanh bánh xe trước, sau;
3,6- Các dòng dẫn động (đường ống dẫn đến xy lanh bánh xe);
4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính).
Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng. Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải
tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :
- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.
- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép.
- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động.
Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (1.7a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu. Ðây là
sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu
trước.
Khi dùng các sơ đồ hình (1.7b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2 dòng
cho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2 dòng cho
cầu trước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn. Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
13
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
50% khi hỏng một dòng nào đó. Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.7b và d) lực phanh sẽ
không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng.
Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm).
Sơ đồ hình 1.7e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất.
Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động :
Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :
-Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộng
rãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản.
-Truyền động phanh nhiều dòng : Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục
đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều
khiển chung là bàn đạp phanh. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn
lại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó.
1.3.3. Dẫn động thủy lực
Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải
có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lực
phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe...
Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :
- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn
động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh.
- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp, hiệu suất cao.
- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu
phanh.
Nhược điểm của dẫn động thủy lực :
- Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động
không làm việc được.
- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực
để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp.
- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động
và mômen phanh không ổn định
- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng.
Các loại và sơ đồ dẫn động:
Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:
- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng
lực tác dụng người lái.
- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực
người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
14
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp
lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực.
2.3.3.1. Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp
Trên hình 2.8 là sơ đồ dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp
3 4
2
5
8
1
6
7
Hình 1. 8. Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.
1,8- Xylanh bánh xe; 3,4- Piston trong xylanh chính;
2,7- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 5- Bàn đạp phanh;
6- Xylanh chính.
Nguyên lý làm việc :
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽ dịch
chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái. Do đó áp
suất trong khoang B cũng tăng lên theo. Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và 7
đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh.
Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì, tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston
trong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lần
phanh.
Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì vậy
ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc
khí nén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe.
2.3.3.2. Dẫn động thủy lực trợ lực chân không
Trên hình 1.9 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không.Bầu trợ
lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của
động cơ để tạo lực phụ cho người lái. Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước
của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có
động cơ xăng cao tốc.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
15
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
9 1011 12
13
8
14
7
14
6
5
15
16
4 3 2 1
Hình 1. 9. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không
1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;
3- Xi lanh chính; 4- Ðường nạp động cơ; 5- Van chân không;
6- Lọc không khí; 7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 9 Van không khí;
10- Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ; 11- Màng ( hoặc piston ) trợ lực;
12- Bầu trợ lực chân không; 13- Bình chứa dầu phanh;
14- Xi lanh bánh xe và xi lanh bánh xe sau; 15- Van một chiều; 16- Đường nạp động
cơ.
Nguyên lý làm việc :
Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11
(hoặc màng). Van chân không , làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B khi nhả
phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh. Van không khí 9, làm nhiệm vụ :
cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của
khoang A khi đạp phanh. Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ : Làm nhiệm vụ đảm bảo sự
tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua van
một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không.
Khi nhả phanh : van chân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van
này và có cùng áp suất chân không.
Khi phanh : người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải làm
van chân không 5 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9 mở
ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A. Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai
khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua
đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính
3, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá
trình phanh.
Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng
theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
16
Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009
lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi. Muốn tăng lực phanh,
người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí
9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A. Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10
biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không
khí 9 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp.
Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay
lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại.
Bộ trợ lực chân không có hiệu quả trợ lực thấp, nên thường được sử dụng trên
các ô tô du lịch và tải nhỏ. Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực
khí nén (hình 1.10).
2.3.3.3. Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
Sơ đồ dẫn động trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 2.7. Bộ trợ lực khí nén là bộ
phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanh
chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái. Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu
quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải.
Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5.
Trong cụm van 3 có các bộ phận: cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực
phanh, cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực.
7
3
8
4
6
5
Hình 1. 10. Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén
1- Đường ống dẫn dầu; 2- Xy lanh chính; 3- Piston xy lanh chính; 4-7-8-Piston xy lanh
công tác;5- Bình chứa khí nén; 6- Cụm van khí nén
Nguyên lý làm việc : Khi tác dụng lên bàn đạp , qua đòn , lực sẽ truyền đồng thời
lên các cần của xylanh chính 2 và của cụm van 6. Van dịch chuyển : Mở đường nối
khoang A của xylanh lực với bình chứa khí nén 5. Khí nén từ bình chứa 5 sẽ đi vào
khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston
trong xylanh chính 2 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe. Khi đi vào khoang
A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 6, ép lò xo lại, làm van
dịch chuyển về sang trái.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa
Hướng dẩn: TS. Nguyễn Việt Hải
17
