Đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải

k
Q
p
kt
ki
i
p
D Dd
P
22
23
24
25
26
27
31
32
30
II
I
IV
III
21
20
19
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
6
7
4
5
3
1
2
Q
1
C
S
Fv
C2
pt
S
pt
F
D
C
A
B
Đồ án tốt nghiệp SV: Đỗ Hữu Hòa
MỤC LỤC
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
I. CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU
1. Công dụng
Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển động của Ôtô hoặc
làm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho
ôtô dừng được trên đường có độ dốc nhất định, chất lượng của hệ thống
phanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô. Hệ
1
Thiết kế hệ thống phanh xe tải 11 tấn
1

thống hãm ôtô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh được
những tai nạn xẩy ra trên đường.
2. Phân loại
- Phân theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân và phanh tay.
- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh
ở trục truyền động (sau hộp số).
- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh
đĩa.
- Phân theo phương thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, chất
lỏng, khí nén, hoặc liên hợp.
3. Yêu cầu
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng
"an toàn chủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
+ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp
là:
- Quãng đường phanh ngắn
- Thời gian phanh ít nhất.
- Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh.
+ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.
+ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái.
+ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.
+ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo
nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ.
+ Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết.
+ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt.
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định.
2
2

+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh
sinh ra ở cơ cấu phanh.
+ Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao.
+ Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng.
II. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanh
chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh phụ
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 chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtô khi
chuyển động và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó là cơ cấu
phanh và dẫn động phanh.
1. Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra Mômen phanh cần thiết và nâng cao
tính ổn định trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm
giảm tốc độ góc của bánh xe ôtô.
Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bên
trong được sử dụng rộng rãi. Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh còn
phải đảm bảo yêu cầu sau, như Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi
điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (như tốc độ xe, số lần phanh,
nhiệt độ môi trường).
1.1. Cơ cấu phanh guốc
1.1.1. Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía các
lực dẫn động bằng nhau.
3
3

Hình 1.1: Cơ cấu phanh bánh trước xe GAZ-53A
1: Cam lệch tâm 2: Chốt có vòng đệm lệch tâm
Với các bố trí như vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số của
guốc phanh giống nhau thì Momen ma sát ở trên guốc phanh trước lớn hơn
của guốc phanh sau. Sở dĩ như vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốc phanh
trước có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xu
hướng chống lại lực dẫn động khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tượng ngược
lại.
Cơ cấu phanh này được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần
phanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sát
trước lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều. Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm
ma sát, khi sửa chữa có thể thay thế cùng một lúc, người ta làm tấm ma sát
4
4

trước dài hơn tấm sau. Kết cấu của loại cơ cấu phanh này ở (hình 1) khe hở
giữa các guốc phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cam lệch tâm còn
định tâm guốc phanh bằng chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định.
1.1.2. Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một
phía và các guốc phanh có dịch chuyển gốc như nhau:
Hình 1.2:Kết cấu phanh xe ZIL-131
1: Cam quay ; 2: Lò xo 4: Trống phanh 5:
Chốt lệch tâm
6: Bầu phanh
Cơ cấu phanh này (hình 1.2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh
là bằng nhau. Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu
phanh này có cường độ ma sát ở các tấm ma sát như nhau và được gọi là cơ
cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) do
profin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dị chuyển góc như nhau.
Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấu
trục vít, bánh vít nhằm thay đổi vị trí của Cam ép và chốt lệch tâm ở điểm đặt
cố định.
1.1.3. Cơ cấu guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động
bằng nhau:
5
5

Hình 1.3: Kết cấu phanh xe UAZ-
452
1: Xy lanh
3: Cam lệch tâm
2: ốc xả khí
4: ốc xả khí
5: Chốt cố định
Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cường độ hao mòn của các tấm
ma sát giống nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh như nhau khi xe
chuyển động lùi, mômen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanh
khi tiến và lùi rất khác nhau.
Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là cam lệch
tâm và chốt lệch tâm.
1.1.4. Cơ cấu phanh loại bơi:
Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lên
đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển
theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh. Nhờ sự ma sát nên các
guốc phanh bị cuốn theo chiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụng
lên piston một lực và đẩy ống xi lanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, với
phương án kết cấu này hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi bằng nhau. (Sơ đồ
cơ cấu phanh này ở hình 4).
6
6

Hình 1.4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi
1: Xi lanh phanh 2: Lò xo
1.1.5. Cơ cấu phanh tự cường hoá
Hình 1.5: Cơ cấu phanh xe GAZ
1: Lò xo 3: Lò xo
2: Xi lanh 4: ốc điều chỉnh
7
7

Theo kết cấu thì guốc phanh sau được tỳ vào chốt cố định và bản thân
guốc phanh sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trước. Lực dẫn
động của guốc phanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trước thông qua
chốt kỳ trung gian, từ điều kiện cân bằng theo phương ngang các lực tác dụng
lên guốc phanh trước có thể xác định được lực tác dụng lên guốc trước.
Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốc
phanh sau sẽ lớn hơn guốc phanh trước rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh
Mp sẽ giảm đi nhiều. Do guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trước
nên tấm ma sát gốc phanh sau dài hơn tấm ma sát guốc phanh trước.
Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu ren
trong chốt tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này.
1.2. Cơ cấu phanh loại đĩa
8
8

Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trước Xe VAZ-2101
Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa:
Loại đĩa quay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều ưu điểm so với phanh guốc
áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều, má phanh ít
mòn và mòn đều hơn nên ít phải điều chỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn,
mômen phanh khi tiến cũng như khi lùi đều như nhau, lực chiều trục tác dụng
lên đĩa là cân bằng có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm được thời
gian tác dụng phanh.
Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ được sạch trên các bề mặt
ma sát.
Trên hình 1.6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa hai tấm
ma sát 2 và 5 khi phanh, áp lực dầu trong các xi lanh 3 và 6 tăng lên, đẩy các
piston 4 và 7 ép tấm ma sát vào đĩa.
1.3. Phanh dừng (phanh tay)
9
9

Hinh 1.7: Phanh tay kiểu tang trống
1: Má phanh 7: Vành rẻ quat.
2: Tang trống 8: Ti
3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới 9: Cần
4:Trục thứ cấp hộp số 10: Răng rẻ quạt
5: Lò xo hồi vị 11: Tay hãm
6: Trục quả đào 12: Tay kéo phanh
Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh
hay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí. Hình 1.7 là hình vẽ
của cơ cấu phanh dừng kiểu tang trống được lắp ngay sau trục thứ cấp của
hộp số phanh dừng tác động lên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng
cơ khí và điều khiển bằng tay, cũng có loại dẫn động bằng khí nén và lò xo.
2. Dẫn động phanh
2.1. Dẫn động 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 không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực
phanh cần thiết giữa các cơ cấu. Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí
không sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh
dừng.
10
10

Hình 1.8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.
1: Tay phanh 5: Trục 8,9: Dây cáp dẫn động
phanh
2: Thanh dẫn 6: Thanh kéo 10: Giá
3: Con lăn dây cáp 7: Thanh cân bằng 11,13: Mâm phanh
4: Dây cáp 12: Xilanh phanh bánh xe
Nguyên lý làm việc. Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 được
truyền qua dây cáp dẫn đến đòn 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.
* Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ
cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.
* Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lực
không cao, thời gian phanh lớn.
2.2. Phanh dẫn động thuỷ lực
11
11

Dẫn động phanh thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên hệ thống phanh
chính của các loại ô tô du lịch, trên ô tô vận tải nhỏ và trung bình.
Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng trên bàn
đạp đến cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá
trình phanh, ở phanh dầu chất lỏng được sử dụng để truyền dẫn lực tác dụng
nêu trên. Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe được
phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả
các má phanh ép sát vào các trống phanh. Dẫn động phanh dầu có các ưu
điểm sau.
- 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.
- Độ nhậy tốt.
- Kết cấu đơn giản.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ
cấu phanh.
Nhược điểm:
- Không thể tạo được tỷ số truyền lớn, vì thế phanh đầu không có cường
hoá chỉ dùng ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ.
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Đối với dẫn động phanh 1 dòng khi có chỗ nào bị rò (chảy dầu) thì tất
cả hệ thống phanh đều không làm việc, để khắc phục khuyết điểm này người
ta dùng loại dẫn động hai dòng, loại này cơ ưu điểm là khi 1 dòng bị hỏng thì
dòng còn lại vẫn làm việc bình thường tuy nhiên hiệu quả phanh có giảm,
đảm bảo an toàn khi chuyển động.
* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng.
12
12

1
2
3
4
Hinh 1.9: Sơ đồ dẫn đông phanh thuỷ lực một dòng
1: Bàn đạp 3: Đường ống dẫn
2: Xilanh chính 4: Cơ cấu phanh
Nguyên lý làm việc:
Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đẩy piston của xi
lanh chính 2, do đó đều được ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh và các
đường ống dẫn dầu 3 chất lỏng với áp suất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽ thắng
lực của lò xo và tiến hành ép guốc vào 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 kéo
guốc phanh vào vị trí cũ.
* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng:
13
13

1
3
5
4
2
6
II
I
Hình 1.10: Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng.
I: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe trước
II: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe sau
1: Bàn đạp 4,6: Van
2: Tổng phanh 5: Cơ cấu xy lanh bánh xe
3: Bộ phận chia dòng
+ Xi lanh chính hai piston
a) Sơ đồ nguyên lý b) Cấu tạo cua xy lanh
14
14

Hình 1.11: Xy lanh chinh hai piston
Cấu tạo: Cơ cấu gồm có piston chính 1 được nối với bàn đạp, và piston
trung gian 2 được đặt tự do ở phía giữa của xilanh, piston 2 chia không gian
xilanh thành hai khoang riêng biệt để nối với các dòng dẫn động phanh, mỗi
dòng được cung cấp dầu bởi 1 bầu chứa riêng.
Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái đạp vào bàn đạp làm cho piston
chính 1 sẽ dịch chuyển về phía trái tạo nên áp suất cao ở khoang I, qua piston
trung gian 2 tạo nên áp suất cao ở khoang II.
Khi xẩy ra hư hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch một
cách tự do cho đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy của
xilanh, sau đó trong buồng xilanh của dòng không hư hỏng sẽ tạo nên áp suất
làm việc khi đó xe vẫn được phanh nhưng hiệu quả không cao người lái sẽ
cảm thấy hư hỏng của hệ thống vì hành trình bàn đạp tăng lên.
+ Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng.
a) Sơ đồ b) Cấu tạo
Hình 12: Bộ chia
1: Piston 3: Đầu nối tới dòng trước
15
15

2:Đầu nối tới dòng sau 4: Từ xy lanh chính tới
Khi phanh chất lỏng từ xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tác
dụng lên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đến
khi cân bằng với áp suất trong khoang, khi xẩy ra hư hỏng ở một phớt nào đó
thì còn thứ II vẫn làm việc bình thường song hiệu quả phanh của cả xe có
giảm và người lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng.
2.3. Dẫn động phanh khí nén
Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và
trung bình, đặc biệt lớn. Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng
lượng của khí nén, lực của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van
phanh do đó mà giảm được sức lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của
xe rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng.
* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:
Hình 13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi
16
16

1: Máy nén khí 4: Bầu phanh
2: Bình chứa 5: ống dẫn hơi
3: Van phân phối 6: Bàn đạp phanh
7: Đồng hồ kiểm tra áp
suất
Nguyên lý:
Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở
cho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiến
hành phanh. Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí
nén với đường ống dẫn và mở đường ống của bầu phanh thông với không khí
bên ngoài, khí nén thoát ra ngoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung.
- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo được lực phanh lớn.
- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô.
- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống
treo loại khí.
* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén.
- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá
lớn, giá thành cao.
- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái tác dụng
vào bàn đạp khá lớn.
2.4. Dẫn động phanh liên hợp
Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó
phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảo đảm cho
độ nhậy của hệ thống cao, phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khí
nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh
rơ moóc.
17
17

Dẫn động phanh liên hợp thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ
lớn và áp dụng cho xe nhiều cầu như: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320….
Hình 14: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô URAL-4320
1: Máy nén khí 2: Bộ điều chỉnh áp suất
3: Van bảo vệ 2 ngả 4: Van bảo vệ 1 ngả
5: Bình chứa khí nén 6: Phanh tay
7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc 8: Van tách
9: Đầu nối 10: Đồng hồ áp suất
11: Tổng van phanh 12: Xy lanh khí nén
13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh
15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh
* Nguyên lý làm việc:
Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16
để mở van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van
phanh vào cơ cấu.
18
18

Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến
10kg/cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp
suất cao như các đường ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh
van bảo vệ 2 ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự
động ngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng không
hỏng.
Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì 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 dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trước và sau.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.
- Kết hợp được nhiều ưu điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí
nén, khắc phục được những 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 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 cơ cấu
dẫn động khí nén.
- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và có
rất nhiều cụm chi tiết đắt tiền.
19
19

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
I. GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO ( HYUNDAI 11 TẤN) VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Các thông số cơ bản về xe hyundai
Xe Hyundai 11 tấn là loại xe tải do hãng Hyundai của Hàn Quốc sản
xuất. Đây là loại xe được dùng để chuyên chở các vật liệu và các phụ kiện có
kích thước lớn nhằm phục vụ các công trình xây dựng và các nơi có không
gian vừa và lớn. Xe có công suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng
vững gồm nhiều thiết bị hiện đại được trang bị trên xe và đảm bảo an toàn cho
người sử dụng trong các điều kiện đường sá, khí hậu có phần khắc nghiệt.
Với đề tài được giao là nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống phanh
dùng cho xe tải loại 11 tấn dựa trên cơ sở là xe Hyundai do hãng Hyundai của
Hàn Quốc sản xuất.
20
20

1
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí chung xe Huyndai-11 tấn
Thông số cơ bản về xe Hyundai 11 tấn
- Chiều dài toàn bộ mm 10625
- Chiều rộng toàn bộ mm 2490
- Chiều cao toàn bộ mm 2835
- Chiều dài cơ sở mm 5950
- Vết bánh trước mm 2.040
- Vết bánh sau mm 1.850
- Trọng lượng bản thân N 99500
- Trọng lượng toàn bộ N 218000
- Vận tốc lớn nhất Km/h 901
- Bánh xe Phía trước đơn,
sau kép
- Cỡ lốp Trước 11 - 12
Sau 11 - 20
- Phanh chính loại Dẫn động liên
hợp
Phanh trước Tang trống
21
21

Phanh sau Tang trống
- Phanh tay loại Dẫn động liên hợp
- Kiểu động cơ: Động cơ diegen, 4 kỳ, phun nhiên liệu trực tiếp
- Số xy lanh 8
- Công suất lớn nhất 3202200v/p
- Mômen xoắn lớn nhất 11KGm/1400v/p
2. Giới thiệu về hệ thống phanh xe hyundai 11 tấn
2.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai 11 tấn
1 2 3 4 5 6 7 8 9 11
8
12
8
10
16 15 14 13 11 12
Hì
nh 2.2: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai
1: Van phanh tay 12: Cơ cấu phanh cầu sau
2: Cơ cấu phanh bánh xe 13: Công tắc đèn báo dầu
22
22

3: Máy nén khí 14: Bình chứa dầu
4: Bình lọc hơi nước 15: Xi lanh khí nén thuỷ lực
5: Bình nén khí 16: Tổng van
6: Van ba ngả
7: Van một chiều
8: Bình chứa khí nén
*Nguyên lý làm việc:
Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suất
nhất định và được kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi được đưa tới các bình
chứa khí nén.
Khi phanh, van bình chứa khí nén mở và khí nén từ bình chứa đến mở
van ở các bầu phanh chính của các cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới ép
pitong màng trong bầu phanh chính đẩy pitong dầu trong bầu phanh chính và
đưa dầu tới các xy lanh bánh xe và thực hiện quá trình phanh.
Khi không phanh thì nhờ các lực lò xo hồi vị kéo các guốc phanh lại và
dầu hồi về bình dầu lúc này khí nén không hồi về bình chứa mà thông với khí
quyển và áp suất trong buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩy
pitong màng dịch chuyển về vị trí ban đầu và dừng quá trình phanh.
2.2. Máy nén khí
Máy nén khí là để tạo một lượng khí nén dự trữ cố định ở các ôtô dùng
hệ thống phanh hơi và phanh liên hợp.
* Nguyên lý làm việc.
Máy nén khí được dẫn động bằng truyền động đai từ trục khuỷu động cơ.
Dưới tác dụng của độ chân không sinh ra trong xy lanh của máy nén khí,
không khí được hút vào máy nén khí và khi vào trong không khí được nén lại
và có áp suất cao sau đó được đưa tới bình chứa khí nén qua các ống dẫn
động.
23
23

2.3. Bộ điều chỉnh áp suất
Hình 2.3: Bộ điều chỉnh áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xylanh của máy nén khí, nó có tác
dụng giữ nguyên áp suất khí nén trong một giới hạn nhất định là trong khoảng
(0,6 - 0,77Mpa). Áp suất này bảo đảm cho luồng khí nén từ các bình chứa vào
các bầu phanh với tốc độ giới hạn không đổi và với lưu lượng trong một giây
lớn nhất do vậy bảo đảm được thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh là
ngắn nhất.
2.4. Van an toàn
Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng áp
suất quá lớn trong trường hợp tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng. Van
được bố trí ở bình chứa khí nén gần máy nén khí và được điều chỉnh áp suất
bị hư hỏng. Van bố trí gần nén khí và được điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mở
van khoảng 0,9 - 0,95Mpa. Van được điều chỉnh nhờ áp suất khí và được hãm
24
24

lại nhờ lò xo.
Hình 2.4: Van an toàn
1: Đế van 2: Thân van
3: Bi 4: Lò xo van
5: Đai ốc hãm 6: Ty điều chỉnh
25
25

2.5. Cơ cấu phanh
Hình 2.5: Cơ cấu phanh bánh xe
Cơ cấu phanh của xe tham khảo là cơ cấu phanh 2 guốc phanh được điều
khiển cùng chung 2 xi lanh.
Với đặc điểm như vậy thì khi phanh có một má xiết và một má nhả, má
nhả khi làm việc có xu hướng là đi ra xa trống phanh còn má xiết thì sẽ có xu
hướng vào trống phanh do vậy mà khi làm việc lực ma sát của má xiết và
trống phanh lớn hơn của má nhả và trống phanh.
3. Lựa chọn phương án thiết kế
3.1. Đặt vấn đề
Xe HUYNDAI tải trọng 11 tấn (xe thiết kế) là một loại xe có tính cơ
động cao, trọng tải chuyên chở tương đối lớn. Hiện nay nó là loại xe tải được
sử dụng khá phổ biến ở nước ta, sử dụng trong dân sự nơi địa hình tương đối
khó khăn như ở các công trình xây dựng… Do nhu cầu sử dụng ở địa hình
26
26

bằng phẳng hoặc ở các công trình xây dựng, nơi đông dân cư… Để đảm bảo
an toàn nên ta phải thiết kế loại xe có trọng lượng tương đương nhưng đạt
hiệu quả khai thác hệ thống cao và đặc biệt là hệ thống đảm bảo an toàn cao.
Thiết kế phanh tốt nhằm nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phần
nâng cao tốc độ kỹ thuật và nâng cao năng suất vận chuyển, tức là tăng được
hiệu quả kinh tế.
Ta biết rằng xe HUYNDAI -11 tấn có hệ thống phanh dẫn động liên hợp
phần dẫn động là phần thủy lực. Có dẫn động một dòng cho cầu trước và cầu
sau và cầu giữa lại dẫn động bởi 1dòng khác, các cơ cấu phanh đặt ở tất cả
các bánh xe trong cơ cấu phanh xe có thể là loại có một hoặc hai xy lanh bánh
xe, nếu là loại một xy lanh bánh xe thì 2 guốc phanh được điều khiển chung 1
xy lanh còn đối với loại 2 xy lanh thì mỗi guốc phanh chịu sự điều khiển bởi 1
xy lanh, đối với 1 cơ cấu phanh có 1 xy lanh bánh xe thì tạo ra một má xiết và
một má nhả, má nhả chịu mômen phanh nhỏ hơn mômen phanh tác dụng lên
má xiết do vậy khi thiết kế ta chế tạo má xiết có chiều dài lớn hơn má nhả,
xong hiện nay chúng ta để tạo sự dễ dàng cho sửa chữa và thay thế thì chế tạo
2 má có cùng kích thước, còn đối với cơ cấu phanh có 2 xy lanh bánh xe thì
cả 2 guốc phanh đều là guốc xiết do vậy mà mô men tác dụng lên 2 má giống
nhau trong phần tính toán thiết kế. Em thiết kế loại cơ cấu phanh có 1 xy lanh
điều khiển 2 guốc phanh. Trong hệ thống dẫn động và trợ lực phanh ta vận
dụng triệt để của xe cơ sở HUYNDAI - 11 tấn, thiết kế van bảo vệ 2 ngả đặt
trước tổng phanh điều khiển dẫn động phanh cho cầu trước và cầu sau. Tổng
phanh ta thiết kế dạng 2 tầng có tác dụng khi hỏng 1 tần trên của phanh, tầng
dưới vẫn hoạt động nhờ điều khiển cơ khí qua bu lông chặn và cần đẩy của
van khi hỏng tầng dưới và ngược lại. Còn với bầu phanh dẫn động phanh cho
trục trước và trục sau của xe ta thiết kế cơ cấu dẫn động phanh để đảm bảo an
toàn và khắc phục các tính năng của xe HUYNDAI - 11 tấn. Vì vậy việc thiết
27
27

kế một loại xe có tải trọng 11 tấn có đủ tính năng an toàn là 1 việc làm cần
thiết.
3.2. Phương án thiết kế
Trong hệ thống dẫn động phanh ta tận dụng triệt để các cơ cấu của xe
tham khảo và tính toán thiết kế 1 số cụm cơ cấu của hệ thống dẫn động .
Khi nghiên cứu kỹ xe tham khảo là xe HUYNDAI -11 tấn trong hệ thống
xe có hệ thống dẫn động liên hợp có các cụm cơ cấu đảm bảo an toàn khi
chuyển động cho xe hoạt động trên đường.
Trong phần thiết kế hệ thống dẫn động em tính toán và kiểm nghiệm một
số cụm như sau:
- Tổng van phanh
- Cụm cơ cấu piston-xy lanh bánh xe
- Cụm cơ cấu piston thủy lực tại cụm chuyển đổi của khí nén thủy lực
- Pistong màng của bầu khí nén
- Van bảo vệ 2 ngả .
Tổng van phanh có nhiệm vụ là cung cấp khí nén cho hệ thống và tổng
van phanh có cấu tạo 2 tầng trong đó tầng trên cung cấp khí nén tới cơ cấu
phanh trước và giữa còn một tầng cung cấp khí nén cho cơ cấu phanh cầu sau.
Khi không làm việc thì khoang thông với nhau và thông với khí quyển qua
van xả.
28
28

29
29

II. TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
1.Xác định mômen phanh theo điều kiện bám
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc
độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh
tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:
bx
g
p r
b
g
h
j
L
b
G
M .
.
1
2
. max
'
ϕ








+
=
Ở cầu sau là:
bx
g
p r
a
g
h
j
L
a
G
M .
.
1
2
. max
'
'
ϕ








−
=
Với: G – trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 218000 (N)
a, b, hg – toạ độ trọng tâm của ôtô (mm);
1
.
G b
G
L
=
- trọng lượng tĩnh trên cầu trước;
G1= 30%G = 0,3 . 218000 = 65400(N)
1
.
G a
G
L
=
- trọng lượng tĩnh lên cầu sau;
G2= 70%G = 0,7 . 21800 = 152600 (N)
L – chiều dài cơ sở của ôtô, L = 5950 (mm) = 5,95 (m);
jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, lấy jmax= 6 (m/s2
);
30
30

g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2
);
φ – hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi thiết kế lấy φ = 0,6;
rbx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Với cỡ lốp xe: 280 – 508 (10 - 20)
⇒ Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
rbx= λ . (H+d⁄2), (λ = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)
rbx = 0,93( 280 + 508/2 ) = 496 mm = 0,496 (m).
Nếu trường hợp đã biết trọng lượng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớc
là G1 và trục sau là G2 thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi
cơ cấu phanh ở một bánh xe trước là:
' 1 1
.
2
p bx
m G
M r
φ
×
=
m1 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh:
max max
1
1
1 1
g g
j h j h
m
L G
g b g
G
× ×
= + = +
×
×
Với: hg – chiều cao trọng tâm của ôtô, lấy hg= 1,1m đối với ôtô tải.
=>
1
6 1,1
1 1,38
5,95 6540
9,81
21800
m
×
= + ≈
×
=>
' 1,38 6540
0,6 0,496 1343( . ) 13430( ).
2
p
M kG m Nm
×
= × ≈ =
m2 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh:
31
31

max max
2
2
6 1,1
1 1 1 0,83
5,95 15260
9,81
21800
g g
j h j h
m
L G
g a g
G
× × ×
= − = − = − ≈
× ×
×
Mômen phanh ở bánh xe sau:
'' 0,83 15260
0,6 0,496 1885( . ) 18850( ).
2
p
M kG m Nm
×
= × ≈ =
2. Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
2.1. Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh
Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β1, β2, β0, rt) chúng ta tính được
góc ma sát và bán kính
ρ
nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1
(lực N1 hướng vào tâm 0).
Lực R1 là lực tổng hợp của N1 , và T1.
Góc ma sát được xác định như sau :
µ
ϕ =
=
1
1
N
T
tg
.
Với
µ
là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường
µ
= 0,3.
Như thế là chúng ta đá xác định được góc φ ≈ 16º
41’, nghĩa là xác định được
hướng của R1. Góc φ má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì có
cùng hệ số ma sát như nhau.
2.2. Xác định bán kính r0
Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh sau của một bánh xe sẽ
là:
( ) 0
2
1
0
2
0
1
2
1 r
R
R
r
R
r
R
M
M
M p
p
p +
=
+
=
+
=
Trong đó bán kính r0 được xác định theo công thức:
32
32

0 2
1
r
µ
ρ
µ
=
+
a.Đối với cơ cấu phanh cầu trước:
+ Đối với má trước:
'
0 2
0,3
243. 70( ).
1 0,3
t
r mm
= =
+
+ Đối với má sau:
'
0 2
0,3
219. 63( ).
1 0,3
s
r mm
= ≈
+
b.Đối với cơ cấu phanh sau:
+ Đối với má trước:
''
0 2
0,3
243. 70( ).
1 0,3
t
r mm
= =
+
+ Đối với má sau:
''
0 2
0,3
219. 63( ).
1 0,3
s
r mm
= ≈
+
2.3 Tính góc (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng lên má
phanh
Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):
1 2
0 1 2
cos2 cos2
2 sin 2 sin 2
tg
β β
δ
β β β
−
=
+ −
33
33

Với: δ1- góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát
δ1 ≈ 140
÷ 160
;
δ0- góc ôm của tấm ma sát;
δ2 = δ1 + δ0.
Bán kính
ρ
của lực tổng hợp:
=>
( )
( ) 0
2
1
0
0
2
2
0
2
1
sin
cos
2
sin
cos
cos
2
β
β
β
β
β
β
β
β
ρ
+
−
+
−
= t
r
Với: rt – bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có
thể tham khảo xe tương tự)
⇒
rt = 205 mm
2.3.1. Đối với cơ cấu phanh cầu trước
a. Má trước:
⇒
'
1
'
0
' ' '
2 1 0
15
118 2,058
133
rad
β
β
β β β
 = °

= ° =


= + = °

'
'
cos2.15 cos2.133
0,167
2.2,058 sin 2.15 sin 2.133
10
t
t
tgδ
δ
°− °
= =
+ °− °
⇒ ≈ °
( )
( )
'
2 2
2.205 cos15 cos133
243( ).
2,058 sin 118 2.2,058cos 15 133 sin118
t mm
ρ
° − °
= =
+ ° − ° + ° °
b. Má sau:
⇒
'
1
'
0
' ' '
2 1 0
16
110 1,92
126
rad
β
β
β β β
 = °

= ° ≈


= + = °

34
34

'
'
cos2.16 cos2.126
0,217
2.1,92 sin 2.16 sin 2.126
12
s
s
tgδ
δ
° − °
= =
+ ° − °
⇒ ≈ °
( )
( )
'
2 2
2.205 cos16 cos110
219( ).
1,92 sin 110 2.1,92cos 16 126 sin110
s mm
ρ
° − °
= =
+ ° − ° + ° °
2.3.2. Đối với cơ cấu phanh cầu sau
a. Má trước:
⇒
'
1
'
0
' ' '
2 1 0
15
118 2,058
133
rad
β
β
β β β
 = °

= ° =


= + = °

'
'
cos2.15 cos2.133
0,167
2.2,058 sin 2.15 sin 2.133
10
t
t
tgδ
δ
° − °
= =
+ °− °
⇒ ≈ °
( )
( )
'
2 2
2.205 cos15 cos133
243( ).
2,058 sin 118 2.2,058cos 15 133 sin118
t mm
ρ
° − °
= =
+ ° − ° + ° °
b. Má sau:
⇒
'
1
'
0
' ' '
2 1 0
16
110 1,92
126
rad
β
β
β β β
 = °

= ° ≈


= + = °

'
'
cos2.16 cos2.126
0,217
2.1,92 sin 2.16 sin 2.126
12
s
s
tgδ
δ
° − °
= =
+ °− °
⇒ ≈ °
( )
( )
'
2 2
2.205 cos16 cos110
219( ).
1,92 sin 110 2.1,92cos 16 126 sin110
s mm
ρ
° − °
= =
+ ° − ° + ° °
35
35

2.4. Xây dựng họa đồ lực phanh
Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai
pistong dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:
Pt = Ps = P
Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh.
a. Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng
tỉ lệ, vẽ các lực P.
b. Tính góc δ và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R.
c.Tính góc φ và vẽ phương của lực R. Kéo dài phương của Rt và P cắt nhau
tại Ot, kéo dài phương của P và Rs cắt nhau tại Os.
d. Để xác định phương của U cần lưu ý rằng, ở trạng thái cân bằng tổng các lực
tác dụng lên guốc phanh bằng 0:
0
=
+
+ U
R
P
e. Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín. Tức là, nếu kéo dài 3
lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm Ot và Os.
Như vậy, để xác định phương của các lực U chỉ cần nối Ot với O1 và Os với
O2.
f. Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều. Từ các lực
P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường
song song với các lực R và U đã có trên họa đồ.
36
36

s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t
t O'
O' P P
U'
U'
P'
P'
R'
R'
O
U'
U'
2
O
1
O
T'
R'
N'
R'
N'
T'
Y' Y'
X'
X'
X'
X'
Y'
Y'
t
r'
0
0
r's
?'t
s
?'
d't
t
f '
s
f '
s
d'
Hình 3.1: Họa đồ lực phanh
Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt và Rs và tính tỷ lệ
' ''
' ''
142
1,65
86
t t t
s s s
R R R
k
R R R
= = = = ≈
+ Cơ cấu phanh cầu trước
Kết hợp ta có hệ phương trình:





=
−
=
+
0
.
.
'
'
'
'
0
'
'
0
'
s
t
p
s
s
t
t
kR
R
M
r
R
r
R
' '
' '
0,07 0,063 13430
1,65 0
t s
t s
R R
R R
 + =

⇒ 
− =


37
37

Giải hệ phương trình ta được:
'
'
124143( )
75238( )
t
s
R N
R N
 ≈


≈


Trên họa đồ ta đo được giá trị của Rt’ = 142 vậy ta có tỷ lệ xích:
( )
124143
874 /
142
N mm
µ = ≈
Từ họa đồ lực phanh ta đo được:
P = 52 (mm) ; Ut’= 189 (mm) ; Us’= 37(mm).
Ta tính được các lực còn lại:
P = 52x874 = 45448 (N);
Ut’= 189x874 = 165186 (N);
Us’= 37x 874 = 32338 (N).
+ Cơ cấu phanh cầu sau
Kết hợp ta có hệ phươngtrình:





=
−
=
+
0
.
.
'
'
'
'
'
'
'
'
0
'
'
'
'
0
'
'
s
t
p
s
s
t
t
kR
R
M
r
R
r
R
'' ''
'' ''
0,07 0,064 18850
1,65 0
t s
t s
R R
R R
 + =

⇒ 
− =


Giải hệ phương trình ta được:
''
''
173273( )
105014( )
t
s
R N
R N
 ≈


≈


Trên họa đồ ta đo được giá trị của Rt” = 142 vậy ta có tỷ lệ xích:
( )
173273
1220 /
142
N mm
µ = ≈
38
38

Ta tính được các lực còn lại:
P = 52x1220 = 63440 (N);
Ut” = 189x1220 = 230580 (N);
Us” = 37x1220 = 45140 (N);
3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết
3.1. Đối với guốc trước phanh của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực Pt
và Mp có dạng
( )
( ) t
t
t
t
p
c
a
c
P
M
µρ
δ
µ
δ
α
µρ
−
+
+
=
sin
cos
cos
Biểu thức trên cho thấy, nếu:
( ) 0
sin
cos =
−
+ t
t
t
c µρ
δ
µ
δ
thì
∞
→
p
M
.
Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở
nên vô cùng lớn, đây chính là hiện tượng tự xiết. Với điều kiện để xảy ra hiện
tượng tự xiết là:
[ ]
µ
δ
ρ
δ
µ =
−
=
t
t
t
c
c
sin
cos
Với: a – khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm đặt lực P;
a = 185 (mm);
c – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 165
(mm);
δ , ρ – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh.
10
243( )
t
t mm
δ
ρ
 = °


=


39
39

165.cos10
0,76
243 165.sin10
µ
°
⇒ = ≈
− °
Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước cơ cấu
phanh
3.2. Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có
( )
( )
( )
( )
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
p
c
a
c
P
c
a
c
P
M
δ
ρ
µ
δ
α
µρ
µρ
δ
µ
δ
α
µρ
sin
cos
cos
sin
cos
cos
−
+
+
=
+
−
+
=
Từ họa đồ ta có thể thấy
0
sin >
− s
s c δ
ρ
trong mọi trường hợp vì vậy:
( )
s
s
c δ
ρ
µ
δ sin
"
cos −
+
> 0
Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết.
4. Xác định các kích thước má phanh
Đối với phanh guốc, kích thước má phanh được xác định dựa trên các
điều kiện: Công ma sát riêng; áp suất lên bề mặt má phanh; Tỷ số p; Chế độ
làm việc của cơ cấu phanh.
4.1. Công ma sát riêng
Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn
(V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thanh công
ma sát L tại các cơ cấu phanh:
2
2
0
G.V
L [L] 400...1000J / cm
2.g.FΣ
= ≤ =
Với: G = 21800 (kg) là trọng lượng ôtô khi đầy tải;
V0= 50 (km/h) = 13,89(m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.
40
40

Gọi tổng diện tích các má phanh là A∑ ta có:
∑
=
∑ =
m
i
i
t
i b
r
A
1
0
β
Với: m – số lượng má phanh, m = 12;
βoi – góc ôm của má phanh thứ i;
rt – bán kính trống phanh, rt = 205 (mm).
bi – chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham
khảo ta có bs= 150 (mm); bt= 120 (mm).
( ) ( ) 2 2
3,14
2 118 110 120 2. 118 110 150 205 701602( ) 7016,02( )
180
A mm cm
∑ = ° + × + ° + ° × × ≈ =
 
 
°
Công ma sát riêng được tính theo công thức:
2 2
2 2
0
. 21800 13,89
30,6( / ) 306( / )
2 . 2 9,81 7016,02
GV
l KGm cm J cm
g A∑
×
= = ≈ =
× ×
Vậy thỏa mãn điều kiện :
[ ] )
/
(
1000
400 2
cm
J
l
l ÷
=
≤
.
4.2. Áp suất trên bề mặt ma sát
Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu:
[ ] )
/
(
0
,
2
5
,
1
.
.
.
.
.
.
2
0
2
0
'
'
0
2
'
'
m
MN
q
r
b
r
R
r
b
M
q
t
s
t
t
s
pt
÷
=
≤
×
=
=
β
µ
β
µ
5 2 6 2
2
173273 0,07
2,7.10 ( / ) 1,5.10 ( / ).
118 3,14
0,3 0,15 0,205
180
q N m N m
×
⇒ = ≈ <
°×
× × ×
°
Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép
41
41

5. Tính bền một số chi tiết
5.1. Tính bền guốc phanh
Để đơn giản ta coi guốc phanh như một thanh cong và bán kính thanh
cong bằng bán kinh của tang trống. Như vậy thì khi kiểm bền guốc phanh ta
quy về bài toán của tính toán bền của thanh cong.
Vì khi làm việc thì guốc phanh ép chặt vào trống phanh do vậy mà phản
lực của trống phanh sẽ phân bố đều trên toàn bộ bề mặt của guốc phanh, dưới
đây ta chỉ xét guốc phanh như một thanh cong chịu tác dụng của các lực tập
chung.
Theo tính toán các lực tổng hợp tác dụng lên guốc phanh trong phần hoạ
đồ lực phanh ta xác định được vị trí của phàn lực R, vậy ta sẽ kiểm bền guốc
phanh tại vị trí đặt lực R.
Ta lấy mặt cắt của guốc phanh tại vị trí đặc lực R và mặt cắt guốc phanh
trong thiết kế là hình chữ II xong khi tính toán ta quy về hình chữ T để tính
toán cho dễ dàng hơn.
Nội lực của guốc phanh khi xét tại mặt cắt gồm có: lực cắt Q, lực dọc N
và một mô men uốn Mu.
Tính kích thước đến trọng tâm G của guốc phanh:
Vì ta đã đơn giản guốc phanh mặt cắt là chữ T , áp dụng công thức
tính toán theo tài liệu (I):
Công thức:
2 1
c1
1 2
Y .F
Y
F F
=
+
Trong đó có Y2: kích thước chế tạo guốc phanh ta có
( )
2
1
Y b d
2
= +
Tham khảo kích thước guốc phanh xe HUYNDAI - 11 tấn ta có:
42
42

a = 170mm; b = 10mm; c = 30mm; d = 60mm
Thay số vào ta có kích thước chế tạo guốc phanh Y2 = 0,5. (10+60) =
35mm
F1: diện tích phần trên chữ T: F1 = a.b = 170.10 = 1700 mm2
F2: diện tích phần dưới chữ T: F2 = c.d = 60.30 = 1800mm2
Vậy ta thay số vào có Yc1 =
c1
35.1700
Y 17mm
1700 1800
= =
+
đó ta có
Y2 = Yc1 + Yc2
* Bán kính đường trung hòa:
Rth =
1 2
1 2
1 2
' ''
F F
F F
R R
+
+
R'1: bán kính trọng tâm của phần diện tích trên kính đến tăng trống.
R'2: bán kính trọng tâm của phần diện tích dưới tính đến tang trống.
Chiều dầy má phanh chọn là: 1mp = 10mm
Khe hở giữa má phanh và trống phanh chọn là
δ
= 0,3mm
Bán kính trống phanh ta đã chọn là rt = 205mm
Vậy thay số vào ta có: R'1= rt - 1mp -
δ
- b/2
Thay số vào ta có R'1= 205 – 10 - 0,3 = 198,7mm
R''2 = 198,7 - 35 = 163,7mm
Thay số vào công thức của bán kính giới hạn ta có Rth = 179 mm
RG: là kích thước từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh.
RG = R''2 = R'1 - Yc1 = 181,7mm
* Kiểm tra bền guốc phanh
Khi kiểm tra bền guốc phanh ta đi tìm tiết diện nguy hiểm nhất, muốn
tính được dễ dàng hơn ta chia guốc phanh thành 2 nửa.
43
43

Các vị trí đặt cực R và lực U ta phân tích thành 2 lực R = N + T còn U =
U1x + U1y.
* Xét nửa trên guốc phanh:
α
ϕ
δ
γ
ϕ
Hình 3.2:Nửa trên của guốc phanh
Ta có tại vị trí mặt cắt có NZ1 và QY1 và mô men uốn
1
U
M
. Theo họa đồ
lực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định được các lực cơ cấu phanh
trước
Với cầu sau và guốc trái (guốc xiết) có lực và mô men phanh lớn hơn má
sau (guốc nhả) nên ta chỉ cần kiểm bền của guốc trước.
Có P''1 = 29200 N
U''1 = 103660 Nm
U''2 = 20440 Nm
Đặt các giá trị lực này vào guốc phanh và tại R''1 ta tách thành
R''1 = N''1 + T''1
Cắt guốc phanh thành 2 nửa thay vào mặt cắt đó ta có N''zl, Qy1, M''u1,
Xét cân bằng trên guốc phanh ta có: chiếu lực P lên phương của
44
44

Nz1và Qy1ta có:
N''z1+ P''1 . cos (
ϕ
+
δ
+
α
) = 0
Q''y1 + P''1 . sin (
ϕ
+
α
+
δ
) = 0
M''u1 + P''1 [
α
- Rt . cos (
ϕ
+
α
+
δ
)] = 0
Đặt góc
γ
=
ϕ
+
δ
Trong đó Rt là khoảng cách từ điểm đặt cực đếm tâm 0
Rt- 1t - 1mp -
δ
= 205 - 0,3 - 10 = 194,7 mm
Ta xét cân bằng lực tại điểm A ta có các phương trình hình chiếu của lực
P lên các phương của lực N và Q.
Khi
γ
= 0 vậy
N''z1 = -P''1. cos
α
Q''y1 = -P''1. sin
α
M''u = 0
Thay số vào ta có N''z1 = - 2920 . cos 15 = -28200 N
Q''y1 = -2920. sin 15 = - 7557,5 N M''u = 0
Khi tại điểm B có
γ
= 66 độ thì
N''a1 = -P''1 . cos (15 + 66) = - 2920. (0,156) = - 4555,2 N
Q''1. sin (15 +66) = -2920.0,9945 = -28840 N
M''u = - P''1(160 - 194,7.cos81) = - 3782630 Nmm
Ta có bảng sau:
Lực và mô men Vị trí A Vị trí B
N''z1 -28200 N -4555,2 N
Q''y1 -7557,5 N -28840 N
45
45

M''u 0 -378263 Nmm
* Xét nửa dưới guốc phanh ta có:
Hình 3.3:Nửa dưới của guốc phanh
Ta cũng tính toán tương tự như nửa trên ta có các lực tác dụng lên guốc
phanh và tìm các mặt cắt nguy hiểm.
Xét cân bằng cho nửa dưới của guốc phanh.
Q''z2 = -U''1x . cos
δ
- U''1y . cos (
δ
'+
ϕ
')
N''z2= - U''1x . sin
δ
- U''1y. sin (
δ
' +
ϕ
')
M''u2 = -U''1x [C-Rt. sin
δ
'= 9o
;
ϕ
' = 75o
; Đặt góc
γ
' =
δ
' +
ϕ
'
Q''z2 = - U''1x. cos
δ
- U''1y. cos (
δ
' +
ϕ
')
N''z2 = - U''1x. sin
δ
- U''1y. sin (
δ
' +
ϕ
')
M''u2 = -U''1x [C-Rt.sin
δ
] + U''1y. Rt. cos
δ
* Xét tại điểm C ta có:
γ
' = 0
46
46

vậy ta có: N''z2 =-U''1x. cos
δ
- U''1y
Q''y2 = - U''1x. cos
δ
- U''1y
M''u2 = 0
Ta xác định các giá trị của:
U''1x = U''1. sin 70,6 = 12354. sin 70,6 = 116520 Nmm
U''1y = U''1 . cos 70,6 = 12354. cos70,6 = 410350 Nmm
* Thay số vào ta có các lực tại điểm B:
N''z2 = -116520.sin6 - 41035.sin (84) = -52990N
Q''y2 =- 11652. cos6 - 4103,5 . cos (84) = -120170 N
M''u2 = - 11652 [170 - 194,7 . sin 6] + 4103,5 .170.cos6
= -10499280 Nmm = -10499Nm
* Thay số vào ta có các lực tại điểm C: có
γ
' = 0
N''z2 = - 116520.sin6 = - 12180N
Q''y2 =- 116520.cos6 - 41035 = 156920N
M''u2 = 0(Nm)
Ta lập được bảng sau:
Lực và mô men Vị trí B Vị trí C
N''z2 - 52990 -12180
Q''y2 -120170 156920
M''u2 -10499280 0
Nhìn vào bảng ta có biểu đồ lực cắt và mô men uốn sinh ra trên guốc
phanh là:
47
47

Lực N Lực Q Mô men M
Hinh 3.4: Biểu đồ lực N, Q, Mômen
Ta tính ứng suất tại mặt cắt ứng với điểm đặt lực R''1
Tại đó có:
N''z2 = - 52990 N
Q''y2 =- 120170 N
M''u2 = - 10499 Nm
+ Ứng suất do lực cắt và mô men uốn sinh ra như sau:
2
''
1
.
y u th
i
Q M R
F F R
σ
ς
 
= + −
 
 
Trong đó:
F: diện tích của tiết diện tính toán F = 3500mm2
Rth: bán kính đường trung hòa
Ri: bán kính tại điểm đang xét
ς
: khoảng cách từ đường trung hòa đến trọng tâm của mặt cắt
ς
= RG – Rth = 181,7 - 179 = 2,7 mm
Xét tại 2 điểm trên tiết diện hình chữ T của mặt cắt guốc phanh ta có
+ Tại điểm 1:
48
48
Tải bản FULL (file word 94 trang):
bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

Khi Ri = Rt=205mm
Thay số vào ta có
2 6 2
12017 1049928 179
1 175,2 / 1,75.10 /
3500 3500.2,7 205
N mm N m
σ
− −  
= + − =− = −
 
 
Tại điểm 2:
Khi Ri = Rt -
δ
=205 - 10 =195mm
Thay số vào ta có
2 6 2
12017 1049928 179
1 125 / 1,25.10 /
3500 3500.2,7 195
N mm N m
σ
− −  
= + − =− =
 
 
+ Tại điểm 3:
Khi Ri = Rt - R1=205 -70 =135mm
Thay số vào ta có:
2 6 2
12017 1049928 179
1 140 / 1,4.10 /
3500 3500.2,7 135
N mm N m
σ
− −  
= + − = =
 
 
+ Ứng suất do phản lực vuông góc gây ra:
.
.
x x
x
N S
j b
τ =
Trong đó :
Jx: mô men quán tính phần tiết diện
B: chiều dầy phần bị cắt.
Nx: cắt theo bảng trên và Nx = N''z = - 52990 N
Xác định mô men quán tính Jx:
49
49
Tải bản FULL (file word 94 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

Ta có công thức tính là:
3 3
2 2
2 3 1 2
2 2 1 1
( ). ( .
. .
12 12
x c c
R R C R R a
J Y F Y F
− −
= + + +
Thay các thông số có sẵn ta tính được:
3 3
2 2
(195 135).30 (205 195).170
18 .1800 17 .1700
12 13
x
J
− −
= + + +
Jx = 1233583 mm3
Xác định mô men tĩnh tại tiết diện mặt cắt Sx.
Sx =
.
Y dF
∫
Y: tọa độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hòa Y = 35mm
-> Sx =Fc . Y2= 1700.35= 59500 mm2
Thay các thông số đã tính ở trên ta có:
2
5299.59500
255,5 /
1233583.10
N mm
τ
−
= − = −
+ Ứng suất tổng hợp tại 3 điểm trên là:
* Tại điểm 1:
2 2 2 2 4
1 4. ( 17,5) 4.0 175 / 1,75.10
th N mm
σ σ τ −
= + = − + = =
* Tại điểm 2:
2 2 2 2 2
2 4. ( 12,5) 4.25,55 526 /
th N mm
σ σ τ
= + = − + =
* Tại điểm 3:
2 2 2 2
3 4. 14 4.0 140 /
th N mm
σ σ τ
= + = + =
Ta có bảng sau:
Trị số 1 2 3
σ -175 -125 -140
τ 0 -255,5 0
th
σ 175 526 140
50
50 2551510

Đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải

More Related Content

What's hot

Similar to Đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải

More from nataliej4

Recently uploaded

Đồ án thiết kế hệ thống phanh xe tải