Đồ án thiết kế tính toán hệ thống phanh cho ôtô tải 5 tấn (Link bản vẽ ở cuối)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
Mục lục

1

Lời nói đầu 3
Chương 1: Tổng quan

1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống phanh 5
1.2. Kết cấu hệ thống phanh
1.2.1. Cơ cấu phanh

6

7

1.2.2. Dẫn động phanh 11
Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế
2.1. Lựa chọn phương án thiết kế

20

20

2.1.1. Lựa chọn cơ cấu phanh 20
2.1.2. Lựa chọn dẫn động phanh

20

2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số cụm chi tiết điển hình 23
2.2.1. Van phân phối

23

2.2.2. Van hạn chế áp suất

25

2.2.3. Bộ điều hòa lực phanh 27
2.2.4. Bầu phanh trước 29
2.2.5. Bầu phanh sau

30

Chương 3: Thiết kế tính tốn hệ thống phanh32
3.1. Thơng số của xe tham khảo 32
3.2. Tính toán xây dựng họa đồ 32
3.2.1. Xác định momen tại cơ cấu phanh

32

3.2.2. Thiết kế tính tốn cơ cấu phanh

34

3.3. Tính bền cơ cấu phanh
3.3.1.Tính bền guốc phanh

42

42
11

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.3.2.Tính bền trống phanh

50

3.3.3.Tính bền chốt phanh

52

3.4. Tính dẫn động

53

3.4.1. Thiết kế tính tốn bầu phanh trước

53

3.4.2. Thiết kế tính tốn bầu phanh sau

55

3.4.3. Tính tốn lượng khí nén

61

3.4.4. Tính tốn van phân phối

65

3.4.5. Tính tốn bộ điều hịa lực phanh

68

Chương 4: Thiết kế tính tốn điều hòa lực phanh
4.1. Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh

74

4.2. Một số điều hịa lực phanh trên ơtơ

76

4.3. Tính tốn bộ điều hịa lực phanh

74

76

Chương 5: Hư hỏng, sưa chữa và quy trình tháo lắp điều chỉnh hệ thống phamh… 80

Kết luận chung

89

Tài liệu tham khảo

90

22

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NĨI ĐẦU
Ngành ơtơ - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân
nói chung và giao thơng vận tải nói riêng, nó quyết định một phần khơng nhỏ về tốc
độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải
ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt
bậc đáng kể. Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử,
kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính tốn hiện đại đều được áp dụng
trong ngành ơtơ.
Chính vì vậy mà vận tốc trung bình cũng như tải trọng chuyên chở của ơ tơ
được nâng cao, bên cạnh đó an toàn chuyển động cũng được quan tâm đặc biệt. Một
chiếc xe dù có hiện đại đến mấy mà hệ thống phanh khơng tốt thì cũng trở nên vơ
nghĩa. Vì thế hệ thống phanh luôn được coi là một trong những hệ thống quan trọng
nhất của ô tô. Hơn nữa với đặc thù của địa hình Việt Nam với 70% diện tích là đồi
núi, đường xá thường là khó khăn có nhiều dốc cao và dài. Do đó yêu cầu phải có
một hệ thống phanh tốt đảm bảo an tồn q trình vận tải, đồng thời nâng cao được
hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh.
Trên cơ sở đó em được giao đề tài:
“Thiết kế tính tốn hệ thống phanh cho ôtô tải 5 tấn”.
Nội dung đề tài bao gồm:

- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ơtơ.
- Lựa chọn phương án thiết kế.
- Tính tốn, thiết kế hệ thống phanh.
Đề tài được tiến hành tại bộ mơn Ơ tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hồn thành
cơng việc u cầu của đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS
Lưu Van Tuấn và các Thầy trong bộ mơn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo
mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Hà Nội, Ngày tháng

năm

Sinh viên thực hiện
33

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nguyễn Văn ACHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Công dụng
- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết nào
đấy hoặc dừng hẳn ôtô;
- Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đường dốc.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao, đảm bảo gia tốc phanh lớn, quãng đường phanh

nhỏ, ổn định khi phanh nhiều lần liên tục;
- Mômen phanh phân bố lên các bánh xe hợp lý;
- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển động
của ôtô;
- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp không lớn, tỷ lệ
thuận với lực phanh trên bánh xe, tạo cảm giác tốt cho người lái;
- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;
- Cơ cấu phanh thốt nhiệt tốt, có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh
cao, ổn định trong điều kiện sử dụng, khơng có hiện tượng tự xiết khi phanh;
- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài.
- Giá thành rẻ, dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa.
1.1.3. Phân loại
a. Theo công dụng
Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:
- Hệ thống phanh chính (phanh chân);
- Hệ thống phanh dừng (phanh tay);
- Hệ thống phanh dự phòng;
- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ).
b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh
Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;
44

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.
c. Theo dẫn động phanh
Theo dẫn động phanh hệ thống phanh được chia ra:

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;
- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực;
- Hệ thống phanh dẫn động khí nén;
- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thuỷ lực;
- Hệ thống phanh dẫn động có cường hố.
d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh
Theo khả năng điều chỉnh mơmen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ
thống phanh với bộ điều hoà lực phanh.
e. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh
Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống
phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS).
1.2. Kết cấu của hệ thống phanh
Hệ thống phanh ơtơ gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh
chính thường là phanh bánh xe hay cịn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường
là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc
bố trí ở các bánh xe.
Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an tồn của
ơtơ khi chuyển động và dừng hẳn. Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu
phanh và dẫn động phanh.
- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra
mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô.
- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều
khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tuỳ theo dạng dẫn động mà trong dẫn
động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau.
1.2.1. Cơ cấu phanh
a. Cơ cầu phanh đĩa
Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được thể hiện trên hình 1.1. Các bộ phận chính
của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:
55

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;
- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe;
- Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn
động bởi các piston của xi lanh bánh xe;
* Loại giá đỡ cố định
¸ p st thủ lùc

Gi¸ cè định
Má phanh

Pistông
Giá bắt

Đ ĩa phanh

Hỡnh 1.1: C cu phanh a loại giá đỡ cố định
Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh
bánh xe ở hai phía của đĩa phanh. Trong các xi lanh có piston, mà một đầu của nó
ln tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi
lanh bánh xe.
Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh xe đẩy
pittông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe.
Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh được trả về vị
trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách má phanh khỏi
đĩa phanh kết thúc quá trình phanh.
* Loại giá đỡ di động

Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một
số chốt bắt cố định với dầm cầu. Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi
lanh bánh xe với một piston tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được
gá trực tiếp trên giá đỡ.

66

Sinh viên: Nguyễn Văn A


N TT NGHIP

Chuyển động

á p suất thuỷ động

Giá đỡ di động
Mỏ phanh

Pistụng

Giá dẫn
huớ ng

ia phanh

Hỡnh 1.2: C cu phanh đĩa loại giá đỡ di động
Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt ngang trên chốt nên nó
tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là
như nhau.

Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe. Piston
sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh. Do tính chất của lực và phản lực
kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tác
dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của má phanh do piston tác
dụng. Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe
được thực hiện.

77

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Cơ cấu phanh guốc
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

a
b
Hình 1.3: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối
xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.3. Trong đó sơ đồ hình
1.3.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này hay sử
dụng trên ơtơ tải lớn; sơ đồ hình 1.3.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc
phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. Cấu
tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để
điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được
điều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng cam lệch tâm .
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

88

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.4. Sự đối
xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh,
hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với
nhau qua tâm.
Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và
được bố trí ở cầu trước của ơtơ du lịch hoặc ơtơ tải nhỏ.
* Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh khơng tựa trên một chốt
quay cố định mà cả hai đều tựa trờn mt ta di trt (hỡnh 1.5).

a

b

Hình 1.5: Cơ cấu phanh guèc
Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.5.a);
loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.5.b).
–

Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên
mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của
pittơng. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du
lịch và ôtô tải nhỏ.

99

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
–

Loại hai mặt tựa tác dụng kép: ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông
và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu
phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.
* Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa
Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc
phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai.
Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng
đơn (hình 1.6.a) thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải
nhỏ đến trung bình.
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.6.b) sử dụng ở các bánh xe
sau của ơtơ du lịch và ơtơ tải nhỏ đến trung bình.

a

b

Hình 1.6: Cơ cấu phanh guốc tự cuờng hóa
1.2.2. Dẫn động phanh
a. Dẫn động phanh cơ khí
Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp. Dẫn
động cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh vì nó.
-

Khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững của các

-

thanh dẫn động phanh khơng như nhau;
khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu.

10

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí khơng sử dụng ở hệ thống
phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng.

Hình 1.7: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.
1. Tay phanh

5. Trục

8. Dây cáp dẫn động phanh

2. Thanh dẫn

6. Thanh kéo

9, 10. Giá

3. Con lăn dây cáp

7. Thanh cân bằng 11. Cơ cấu phanh

4. Dây cáp
* Nguyên lí làm việc
Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 được truyền qua dây cáp dẫn đến
địn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốc phanh, vị trí của
cần phanh tay 1 được định vị bằng cá hãm trên thanh răng 2. Khi điều khiển phanh
tay, thông qua hệ thống dẫn động, cáp kéo một đầu đòn quay quanh liên kết bản lề
với một đầu guốc phanh. Thơng qua thanh nối ở đầu cịn lại của guốc phanh mà lực
kéo của cáp sẽ chuyển thành lực đẩy chốt bản lề của đòn quay đẩy bung hai guốc
phanh sang hai phía và ép chặt vào trống phanh thực hiện phanh bánh xe.
- Ưu điểm của dẫn đơng phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng
vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.

11

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lực khơng
cao, thời gian phanh lớn.
b.Dẫn động phanh thuỷ lực
* Cấu tạo chung
Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: bàn đạp
phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh
xe).
Dẫn động phanh dầu có ưu điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (do

dầu khơng bị nén). Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là lực phanh sinh ra bị hạn
chế phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp của người lái. Vì vậy hệ thống phanh
dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.
Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của
mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng.
* Dẫn động thủy lực một dịng
Cấu tạo (hình vẽ)
1

2

3

4

5

Hình 1.8: Dẫn động phanh thuỷ lực
một dịng
1. Xi lanh phanh trước;
2. Xi lanh chính;
3. Trợ lực chân khơng;
4. Bàn đạp phanh;
5. Xi lanh phanh sau.

Ngun lí làm việc
Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp (4) một lực sẽ đẩy piston của
xilanh chính (2), do đó dầu được ép và áp suất dầu tăng lên trong xilanh và các
đường ống dẫn dầu, chất lỏng với áp suất lớn ở các xilanh bánh xe sẽ thắng lực lò
xo và tiến hành ép guốc phanh vào với trống phanh.

Khi không phanh nữa, người lái không tác dụng vào bàn đạp, các lò xo hồi vị
của bàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị cũng kéo guốc
phanh trở về vị trí ban đầu.
12

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ưu điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dịng
- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo
đúng yêu cầu thiết kế.
- Có hiệu suất cao.
- Có độ nhạy tốt.
- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và có khả năng dùng trên nhiều loại xe ôtô khác
nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu.
Nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dịng
- Khơng tạo được lực đẩy guốc phanh lớn, vì thế phanh dầu khơng có cường
hố chỉ dùng cho ơtơ có trọng lượng tồn bộ nhỏ.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Khi có sự rị rỉ hoặc bị thủng trên đường ống hoặc ở các xi lanh con thì hệ
thống phanh khơng làm việc.
* Dẫn ng thy lc hai dũng
Cấu tạo (hình vẽ)
1

3

2

4

Hỡnh 1.9. Dn động phanh thuỷ lực hai
5

dòng
1. Xi lanh phanh trước; 2. Xi lanh chính;
3. Bộ trợ lực chân khơng;
4. Bàn đạp phanh;
5. Xi lanh phanh sau;

I

II

I. Đường dầu ra phanh trước;
II. Đường dầu ra phanh sau.

Nguyên lý làm việc
- Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (4), sẽ tác dụng đến piston ở
xilanh chính (2), từ xylanh này sẽ phân chia ra hai đường dầu I và II.
+ Đường dầu I sẽ dẫn động các cơ cấu phanh trước.
+ Đường dầu II sẽ dẫn động các cơ cấu phanh sau.
Ưu điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

13

Sinh viên: Nguyễn Văn A

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Ngoài các ưu điểm như dẫn động phanh một dịng. Trong q trình sử dụng
hệ thống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rị rỉ hoặc bị hư hỏng thì
đường ống kia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng.
Nhược điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng
- Kết cấu cồng kềnh phức tạp hơn so với dẫn động thuỷ lực một dịng.
c. Dẫn động phanh bằng khí nén
Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao
nhưng lực điều khiển trên bàn đạp bị hạn chế.
Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ơtơ tải trung bình và lớn người
ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí
nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực
tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện.
Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp
phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém
(thời gian chậm tác dụng lớn) do khơng khí bị nén khi chịu lực.
Hệ thống bao gồm các phần tử chính sau:
- Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cung cấp nguồn
khí nén có áp suất cao (0,6 – 0,7 MPa) để hệ thống phanh hoạt động.
- Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí đến các
bầu phanh để tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe.
- Bầu phanh: thực chất là một bộ pittơng xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp
hành có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực
hiện quá trình phanh.
* Dẫn động phanh khí nén một dịng
Cấu tạo
Ở dẫn động phanh khí nén này, chỉ có một dịng dầu điều khiển đi từ bình
chứa khí nén đề tới bầu phanh của các cơ cấu phanh.
Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 1.10.

14

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1

2

3

4

6
5
Hình 1.10: Dẫn động phanh khí nén một dịng
1. Máy nén khí

2. Van điều chỉnh áp suất

3. Bình chứa khí nén

4. Van điều khiển

5. Đường ống dẫn khí

6. Các bầu phanh.

Nguyên lý làm việc
- Khí trời được hút vào máy nén khí (1), qua van điều chỉnh áp suất (2) và tới
bình chứa khí nén (3), sau đó khí nén được dẫn tới túc trực ở van điều khiển (4).
- Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh sẽ điều khiển mở van (4),
dịng khí nén từ van (4) đi theo đường ống dẫn (5) tới các bầu phanh (6) để thực
hiện quá trình phanh.
- Khi nhả bàn đạp van (4) đóng, ngắt liên hệ giữa bình chứa khí với các bầu
phanh, đồng thời mở đường ống ở van (4) thơng với khơng khí bên ngồi, khí nén
từ bầu phanh thốt ra ngồi và lị xo hồi vị kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu kết
thúc quá trình phanh.
Ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dịng
- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.
- Có khả năng cơ khí hố q trình điều khiển ơtơ.
- Có thể sử dụng khơng khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống treo
loại khí.
Nhược điểm dẫn động phanh khí nén một dòng
- Độ chậm tác dụng lớn so với dẫn động thuỷ lực.
- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn,
giá thành cao.
- Không đảm bảo độ an tồn và tin cậy vì nếu có một chỗ nào đó trên đường
ống của cơ cấu bị rị rỉ thì tồn bộ hệ thống phanh sẽ không làm việc được.
15

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
* Dẫn động phanh khí nén hai dịng
Cấu tạo
3

1

2
4
8
5

9

6

7

Hình 1.11: Dẫn động phanh khí nén hai dịng
1. Máy nén khí; 2. Bộ chia dịng; 3,4. Các bình chứa; 5. Van điều khiển;
6,7. Đường ống dẫn khí nén; 8,9. Các bầu phanh trước và sau.
Nguyên lý làm việc
Khí nén từ máy nén khí (1) đi tới bộ chia dịng (2) và được đưa tới bình chứa
(3, 4) sau đó túc trực nằm ở van điều khiển (5). Khi người lái xe tác dụng vào bàn
đạp phanh (10) thì khí nén từ van điều khiển (5) được chia làm hai dịng:
+ Một dịng khí nén đi theo đường ống dẫn (6) để tới các bầu phanh (9)
(dùng để phanh các bánh xe trước).
+ Một dịng khí nén đi theo đường ống dẫn (7) để tới các bầu phanh (8)
(dùng để phanh các bánh xe sau).
Ưu điểm dẫn động phanh khí nén hai dịng
Đảm bảo độ an tồn và tin cậy cao vì một trong hai dịng khí nén bị rị rỉ thì
ta vẫn có thể sử dụng dịng khí nén cịn lại.
Nhược điểm dẫn động phanh khí nén hai dịng
Phương án này có kết cấu phức tạp hơn loại dẫn động một dòng.
d.Dẫn động phanh liên hợp

16

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phần
thuỷ lực đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả các
bánh xe. Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng tuỳ động, điều
khiển phanh rơ mc.
* Cấu tạo

1

11

2

3

10

4

9

5

8

6

7

Hình 1.12: Hệ thống phanh liên hợp
1. Máy nén khí; 2. Bộ điều chỉnh áp suất; 3. Bộ lọc khí; 4. Bình khí; 5. Bàn đạp;
6. Van phân phối; 7,9,11. Xilanh cơng tác; 8,10. Cụm xilanh piston tổng phanh.
* Nguyên lý làm việc
Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh (5) để
mở van phanh, lúc này khí nén từ bình chứa (4) đi vào hệ thống qua van phân phối
đến các xilanh chính.
Tại xilanh chính, lực tác động của dịng khí có áp suất cao (0,8 - 1 MPa) đẩy
piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong đường ống có áp suất cao đi vào xilanh
bánh xe thực hiện quá trình phanh, van bảo vệ hai ngả có tác dụng tách dịng khí
thành hai dịng riêng biệt và tự động ngắt một dịng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự
làm việc của dịng khơng hỏng.

17

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trong hệ thống phanh dẫn động liên hợp, cơ cấu dẫn động là phần khí nén và
cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì được chia làm hai dịng
riêng biệt để điều khiển các bánh trước và sau.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực
- Kết hợp được nhiều ưu điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén,
khắc phục được nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập.
* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất
khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa.
- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc.
Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn động khí
nén.
- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có rất nhiều
cụm chi tiết đắt tiền.

18

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Chọn phương án thiết kế
2.1.1. Lựa chọn cơ cấu phanh
Ngày nay trên ôtô thường sử dụng hai cơ cấu phanh là: cơ cấu phanh dạng
đĩa và cơ cấu phanh dạng guốc.
Cơ cấu phanh đĩa chỉ sử dụng đối với xe con, vì áp suất sinh ra trên bề mặt
má phanh là rất lớn, momen phanh đạt được cân bằng và tương đối gọn nhẹ,dễ dàng
cho việc bố trí nhưng nhược điểm là momen phanh không lớn.
Trên xe tải ngày nay người ta hay sử dụng cơ cấu phanh guốc, vì áp suất trên
bề mặt má phanh là không lớn lắm, má phanh lâu mòn. Mặt khác momen phanh
sinh ra bởi cơ cấu phanh guốc tương đối lớn, phù hợp với điều kiện làm việc của xe
tải.
Do vậy lựa chọn cơ cấu phanh guốc.
2.1.2. Lựa chọn dẫn động phanh
Ngày nay trên xe tải thường sử dụng các dẫn động sau: dẫn động thuỷ lực,

dẫn động khí nén, dẫn động liên hợp.
Phanh dẫn động thuỷ lực có kết cấu gọn nhẹ, độ nhạy cao nhưng nhược điểm
là không tạo được lực đẩy guốc phanh lớn, cho nên chỉ sử dụng cho các ơtơ cỡ nhỏ.
Phanh dẫn động khí nén có kết cấu phức tạp hơn,độ nhạy cũng thấp hơn so
với phanh dẫn động thủy lực, tuy nhiên với việc lực bàn đạp chỉ để đóng mở các
van, cịn lực phanh sinh ra nhờ áp suất cao của dịng khí nén nên điều khiển nhẹ
nhàng, mà vẫn lực đẩy tại cơ cấu phanh lớn.
Dẫn động liên hợp khắc phục được cả hai nhược điểm của hai dẫn động trên,
nhưng giá thành của các cụm chi tiết rất đắt, không phù hợp với điều kiện sử dụng
của người Việt Nam.
Do vậy lựa chọn dẫn động phanh khí nén.
Sơ đồ ngun lý xem hình vẽ 2.1

19

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1

2

20

19

3

4

18

5

6

17

7

8

16

9

15

10

14

Hình 2.1: Sơ đồ dẫn động.
Nguồn khí nén trong cơ cấu này là do máy nén khí cung cấp. Máy nén khí 1,
bộ điều chỉnh áp suất 2, bộ bảo hiểm chống đông đặc 3, là phần nguồn của cơ cấu
dẫn động, khơng khí được lọc sạch trong phần này rồi đi vào các phần còn lại của
cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồn tiêu thụ khác.
Cơ cấu dẫn động được chia thành các nhánh độc lập, tách biệt nhau bằng các
van bảo vệ. Tác động của nhánh này không phụ thuộc vào nhánh kia.

Nhánh I: dẫn động phanh chân của bánh xe trước; gồm có: van an tồn kép
4, bình khí 7, phần dưới van phân phối 17, van hạn chế áp suất 18, hai bầu phanh
20

Sinh viên: Nguyễn Văn A

11

13

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
trước 20, các cơ cấu phanh trước và các ống dẫn. Lực điều khiển dòng dẫn động này
nhờ áp suất khí nén lấy từ khoang trên.
Nhánh II: dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có: van an tồn kép 4,
bình khí nén 8, phần trên của van phân phối 24, bộ điều hòa lực phanh 16, bốn bầu
phanh 13, 14 của cơ cấu phanh giữa và cầu sau, các đường ống dẫn. Lực dẫn động
dòng điều khiển này nhờ lực người lái tác dụng lên bàn đạp.
Nhánh III: dẫn động phanh tay, gồm có: van an tồn 5, hai bình khí 6; 10,
van phanh tay 9, van tăng tốc 11, bốn binh tích năng lị xo 12, 15 của cơ cấu phanh
cầu giữa và cầu sau, các đường ống dẫn.
Với sơ đồ dẫn động được bố trí như trên đây, hệ thống đảm bảo được độ an
toàn, tin cậy và hiệu quả phanh cao. Các van an tồn bố trí trước các bình khí nén
có tác dụng phân tách, nếu một dịng rị rỉ thì khơng ảnh hưởng tới dịng cịn lại,
ngồi ra nó cịn đảm bảo áp suất trong khi tới bình chứa đạt giá trị ổn định nhờ độ
cứng lị xo bố trí trong van. Tương tự như vây, phân phối hai dòng cũng dẫn động
hai dịng khí nén độc lập với nhau. Bộ điều hịa và van giảm áp có tác dụng tránh
khỏi tình trạng trượt lết các bánh xe khi tải trọng phân bố trên các cầu thay đổi. Van

phanh tay bố trí thêm van tăng tốc giúp cho việc xả khí nén ở các bầu tích năng
nhanh hơn,giảm độ trễ của hệ thống.

2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số cụm chi tiết điển hình
2.2.1. Van phân phối

21

Sinh viên: Nguyễn Văn A


N TT NGHIP

q
4

bđ

5

3

6

d

2
1

c

b

7

8

a
12

F
Van cửa xả

11

e

9

10

Hỡnh 2.2: Van phõn phi
Van phân phối dùng để điều khiển các cơ cấu dẫn động hai nhánh của hệ
thống phanh chính (phanh chân).
Yêu cầu cơ bản của van phân phối là tính chép hình, nghĩa là áp suất phanh
tại các bánh xe phải tỷ lệ với lực tác dụng lên bàn đạp, đồng thời ứng với mỗi vị trí
của bàn đạp điều khiển áp suất phanh phải có một giá trị xác định tương ứng.
Mỗi khoang của van phân phối điều khiển một dòng dẫn động cầu trước hoặc
cầu sau. Khoang trên có cửa D nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới bầu
phanh các bánh xe. Tương tự, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A. Ngồi ra

cịn có 1 của thơng khí trời F chung cho cả 2 khoang. Mỗi khoang có một van điều
khiển: van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng mở các vạn nạp 7 và van xả 6, còn
van 11 của khoang dưới điều khiển đóng mở van nạp 9 và van xả 10.
Ở trạng thái không phanh như hình vẽ, các bầu phanh tại các bánh xe được
nối thơng với khí trời do các van xả 6 và 10 đang mở.
Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đạp tới tác dụng lên piston 5 thông qua phần
tử đàn hồi 4 làm piston dịch chuyển đi xuống dưới. Đầu tiên, van xả 6 đóng lại
khơng cho cửa C thơng với khí trời, sau đó khi piston tiếp tục dịch chuyển xuống thì
van nạp 7 mở ra và khí nén chờ sẵn ở cửa D đi qua van nạp, qua khoang dưới của
piston 5 tới cửa C rồi từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thực hiện quá trình
22

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
phanh.Đồng thời khí nén từ khoang trên đi qua lỗ nhỏ B xuống khoang trên piston 1
đẩy piston này cùng với piston con 12 đi xuống. Nhờ đó van xả 10 đóng lại, rồi van
nạp 9 mở ra cho khí nén đi từ cửa E sang cửa A để đi thới các bầu phanh tại các
bánh xe.
Như vậy, trong trường hợp phanh bình thường như mơ tả trên đây, khoang
trên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, cịn khoang dưới được điều
khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên. Nếu khoang trên bị mất khí, khơng hoạt
động nữa thì khi phanh, ty đẩy 3 đi xuống tác động lên con đội 8 và đẩy piston 12
của khoang dưới đi xuống thực hiện quá trình phanh trên một cầu còn lại.
Trong trường hợp lái xe phanh đột ngột thì khoang dưới cũng được điều
khiển bằng ty đẩy vì khí nén khơng kịp cấp qua lỗ B để điều khiển piston lớn.
Tính chép hình của van phân phối được thể hiện như sau: ứng với một lực
tác động Q nào đó, sau khi van nạp 7 của khoang trên mở, khí nén đi vào bên dưới
piston 5 và sau đó đi qua cửa C tới các bầu phanh tại các bánh xe. Áp suất khoang

dưới piston 5 tăng dần lên cho tới khi áp lực của khí nén cùng với lực lị xo thắng
được lực điều khiển Q, nén phần tử đàn hồi 4 lại và đẩy piston đi lên cho tới khi van
nạp đóng lại. Lúc này cả van nạp và xả đều đóng.áp suất khí nén dẫn tới các bầu
phanh khơng tăng nữa và piston 5 ở trạng thái cân bằng. Quá trình tương tự cũng
xảy ra với khoang dưới.
Như vậy, ứng với một lực Q nhất định, áp suất trong dẫn động phanh chỉ có
một giá trị tương ứng. Nhờ vậy mà người lái có thể điều khiển được cường độ
phanh theo ý muốn.
Kết cấu cụ thể của van phân phối

23

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4
5

6
3
7
2
8
1
9

27

10

26

11
12

B

A
13

25

14
24

15

23

16
17
18

D
22

C

21
20

19

Hình 2.3: Van phân phối
2.2.2. Van hạn chế áp suất
Van hạn chế áp suất dùng để giảm áp suất trong các bầu phanh của trục trước
ôtô khi phanh với cường độ thấp (nhằm tăng mức độ điều khiển ôtô trên đường
trơn), cũng như để xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh. Cấu tạo
van được trình bày dưới hình vẽ

24

Sinh viên: Nguyễn Văn A


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I

18

17
1

16
15

2

14

3

13
12

4

11
5

10

II
6

9

8

III

7

Hình 2.4: Van hạn chế áp suất
Cửa ra khí quyển III ở phần dưới của thân 8 được đóng bằng van cao su 7
nhằm ngăn khơng cho bụi bẩn lọt vào thiết bị và được bắt chặt lên thân bằng đinh
tán. Khi phanh, khí nén từ van phân phối được dẫn vào cửa II và tác động lên piston
nhỏ 3 để dịch chuyển nó xuống dưới cùng với các van 4 và 6. Piston 2 nằm yên ở vị

trí cũ cho đến khi nào áp suất trên cửa II đạt đến mức được xác định với độ dơi sơ
bộ do điều chỉnh của lị xo cân bằng 1, thì piston 3 dịch chuyển xuống dưới, van xả
6 đóng lại, van nạp 4 thì mở ra và khí nén từ cửa II đi đến cửa I, cho đến khi nào áp
suất của nó trên mặt mút dưới của piston 3 (piston này có diện tích lớn hơn piston
trên) cân bằng với áp suất khơng khí từ cửa II tác động lên mặt mút trên và van 4
cũng chưa đóng lại. Như thế ở cửa I áp suất được xác định tương ứng với tỷ lệ diện
tích của mặt mút trên và mặt mút dưới của piston 3.
Sự liên hệ này được duy trì cho đến khi nào áp suất ở cửa II chưa đạt đến
mức quy định ,sau đó, piston 2 cũng bắt đầu hoạt động, piston này cũng dịch
chuyển xuống dưới làm tăng lực tác động lên mặt trên của piston 3. Khi áp suất ở
cửa II tiếp tục tăng, độ chênh lệch áp suất trong các cửa II và I giảm xuống, còn khi
25

Sinh viên: Nguyễn Văn A