1 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu 3 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 5 TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ 1.1. Công dụng và yêu cầu 5 1.1.1. Công dụng 5 1.1.2. Yêu cầu 5 1.2. Lực phanh 7 1.3. Chế độ phanh 10 1.4. Hệ thống phanh trên ôtô 11 1.4.1. Dẫn động phanh 11 1.4.2. Cơ cấu phanh 25 Chương 2. HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ HYUNDAI 38 15 TẤN – THÙNG BEN 2.1. Hệ thống phanh trên ôtô hyundai 15 tấn- 38 thùng ben 2.1.1. Sơ đồ hệ thống 38 2.1.2. Nguyên lý hoạt động 39 2.2. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của các 40 bộ phận đặc trưng 2.2.1. Máy nén khí 40 2.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất 42 2.2.3. Bình khí nén 43 2.2.4. Tổng van khí nén 45 2.2.5. Bộ trợ lực phanh 50 2.2.6. Cơ cấu phanh 57 2 2.3. Những hư hỏng của hệ thống phanh và 61 ảnh hưởng của chúng 2.3.1. Hư hỏng máy nén khí 61 2.3.2. Hư hỏng bộ điều chỉnh áp suất 63 2.3.3. Hư hỏng đường ống và bình khí nén 63 2.3.4. Hư hỏng tổng van khí nén 63 2.3.5. Hư hỏng bộ trợ lực phanh 64 2.3.6. Hư hỏng cơ cấu phanh 64 Chương 3. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG MỘT SỐ BỘ PHẬN 67 ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG PHANH 3.1. Phần mềm mô phỏng 67 3.1.1. Khái niệm mô phỏng 67 3.1.2. Các phần mềm hổ trợ mô phỏng 67 3.2. Minh hoạt quy trình mô phỏng 67 3.2.1. Thiết kế và mô phỏng trên phần mềm 67 Solidworks 3.2.2. Sử lý ảnh trên Ulead GIF Animator 5.0 full 72 3.2.3. Trình diễn Macromedia Flash MX 2004 72 3.3. Mô phỏng hoạt động hệ thống 74 3.3.1. Một số bộ phận đặc trưng 74 3.3.2. Mô phỏng hoạt động hệ thống phanh 75 3.4. Giới thiệu giao diện mô phỏng 75 Chương 4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯC ĐIỂM 79 HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ HYUNDAI 15 TẤN THÙNG BEN. TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 3 LỜI NÓI ĐẦU Giao thông giữ vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế và đời sống xã hội. Ôtô là một trong những phương tiện giao thông phổ biến nhất nước ta, số lượng, chủng loại cũng như tốc độ chuyển động của ôtô trên đường ngày càng tăng cao. Và chất lượng đường giao thông cũng không ngừng được nâng cao để đáp ứng nhu cầu vận chuyển khối lượng lớn hàng hóa và hành khách. Bên cạnh mật độ giao thông cũng như vận tốc chuyển động của ôtô trên đường tăng lên, thì việc đảm bảo an toàn giao thông có tầm quan trọng đặc biệt để tránh tai nạn giao thông trên đường. Vì thế vai trò của hệ thống phanh là rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn chuyển động của ôtô. Ngày nay dựa trên hệ thống phanh cổ điển người ta dùng rất đa dạng các bộ phận như bộ phận trợ lực, bộ điều hòa lực phanh và đặc biệt là hệ thống phanh chống trượt ABS, do đó có tốc độ chuyển động trung bình cao hơn nhiều so với trước đây. Vì vậy yêu cầu đối với hệ thống phanh không những đáp ứng những chỉ tiêu về hiệu quả phanh mà còn phải đảm bảo hướng. Ở nước ta công nghệ còn thấp, số lượng ôtô hầu hết vẫn là ngoại nhập. Do vậy việc khai thác kỹ thuật sử dụng ôtô là rất quan trọng. Vì thế việc đào tạo ra những kỹ sư để đáp ứng nhu cầu của nghành ôtô là cần thiết. Với mục đích làm quen với công tác khoa học, củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phanh, em đã nhận thực hiện đồ án tốt nghiệp : “Phân tích đặc điểm cấu tạo và mô phỏng hoạt động của hệ thống phanh thủy lực có trợ lực khí nén trên Ôtô HyunDai 15 tấn – thùng ben”. 4 Mặc dù đã hết sức cố gắn song vì khả năng còn nhiều hạn chế, thời gian thực hiện có hạn nên đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự giúp đỡ và góp ý của quý thầy cô và các bạn. Nhân đây em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí đã giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Đặc biệt, em được thầy hướng dẫn ThS. Mai Sơn Hải và ThS. Huỳnh Trọng Chương tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn và tạo điều kiện thuận lợi về tài liệu nghiên cứu cũng như tinh thần rất nhiều. Nha Trang, tháng 11 năm 2007. Sinh viên thực hiện. Nguyễn Quốc Trung 5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ 1.1. Công dụng và yêu cầu 1.1.1. Công dụng Hệ thống phanh của ôtô dùng để làm cho ôtô đang chạy được giảm bớt tốc độ hoặc được dừng bánh nhanh, nó còn giữ cho ôtô đứng yên tại chỗ kể cả khi đang nằm trên đường dốc. Hệ thống phanh bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, nhờ đó mà nâng cao năng suất vận chuyển. Trên các ôtô đều sử dụng hai hệ thống phanh độc lập, một loại được điều khiển bằng bàn đạp, còn một loại được điều khiển bằng tay đòn. Phanh chân tạo ra lực tác động lên các guốc phanh, còn phanh tay gây lực hãm phụ trên bánh sau chủ động hoặc hãm ở khu vực giữa hệ thống truyền động. Phanh chân là phanh chính và được dùng trong suốt quá trình ôtô lăn bánh, còn phanh tay dùng để hãm ôtô dừng tại chỗ và được dự phòng thay cho phanh chân khi phanh chân bò hỏng. 1.1.2. Yêu cầu Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô. Do vậy phải đáp ứng những yêu cầu khắt khe, nhất là đối với ôtô thường xuyên hoạt động ở tốc độ cao. Các yêu cầu như sau: - Phải đảm bảo nhanh chóng cho ôtô dừng khẩn cấp trong bất kỳ tình huống nào. Khi phanh đột ngột, ôtô phải dừng sau quãng đường phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc cực đại. 6 - Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ôtô trong mọi điều kiện sử dụng, lực phanh trên bàn đạp phải tỷ lệ thuận với hành trình bàn đạp, có khả năng rà phanh khi cần thiết. Hiệu quả phanh cao phải kèm theo sự phanh êm dòu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều giữ ổn đònh chuyển động của ôtô. - Tối thiểu trên ôtô phải có hai hệ thống phanh là: phanh chính (phanh chân) và phanh dự phòng (phanh tay). Hai hệ thống phải sẳn sàng làm việc khi cần thiết. Dẫn động phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh có sự cố. Phanh tay dùng để giữ nguyên vò trí ôtô trên đường bằng cũng như trên đường dốc nghiêng theo thiết kế ban đầu. - Lực điều khiển không quá lớn và điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả điều khiển bằng chân hoặc bằng tay. - Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh. Độ chậm trong tác động phải nhỏ, và phải có thể làm việc nhanh chóng tạo hiệu quả phanh ôtô ngay sau khi vừa mới thôi phanh. - Khi phanh lực phanh sinh ra giữa các bánh ôtô trên một cầu phải bằng nhau, nếu có sai lệch thì phải nhỏ trong phạm vi cho phép, khi thử phanh trên đường phải giữ đúng quỹ đạo chuyển động mong muốn theo điều khiển. - Các hệ thống điều khiển có bộ trợ lực phanh, khi hư hỏng bộ trợ lực, hệ thống phanh vẫn được điều khiển và có tác dụng lên ôtô. - Đảm bảo độ tin cậy sử dụng của ôtô trong cả hệ thống và các chi tiết trong hệ thống, nhất là các chi tiết bao kín bằng vật liệu cao su, nhựa tổng hợp. - Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moa). Phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết khi hư hỏng. 7 1.2. Lực phanh Mp Pp Wp V Hình 1.1 Sơ đồ lực phanh trên bánh xe của ôtô Khi phanh, ma sát giữa tang trống với má phanh ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra môment ma sát còn gọi là môment phanh   P M ,trên moa bánh xe sẽ chòu tác dụng bởi môment phanh   P M ,tại nơi tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ chòu tác dụng bởi phản lực tiếp tuyến   P P và chiều của phản lực ngược với chiều chuyển động của ôtô. Phản lực tiếp tuyến   P P được gọi là lực phanh, tính theo biểu thức sau: p p bx M P r  Với bx r - là bán kính làm việc của bánh xe. Tùy thuộc vào lực tác động lên bàn đạp phanh của người điều khiển mà lực phanh   P P có thể điều chỉnh từ giá trò   0 max  và khi   .max p p P P tương ứng với trường hợp phanh khẩn cấp. Nhưng lực phanh   P P ở mỗi bánh của ôtô luôn bò giới hạn bởi điều kiện bám giữa lốp xe với mặt đường, mà đặt trưng là hệ số bám    , theo mối quan hệ sau: . p P P Z     8 Như vậy lực phanh lớn nhất   .max p P , phải được tính theo biểu thức sau: .max . p b P P Z     Trong đó: P  - lực bám của bánh xe với mặt đường. b Z - Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.  - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường. Như vậy, khi ôtô đang di chuyển người điều khiển tác động lực phanh   P P sẽ làm cho tốc độ ôtô thay đổi chậm dần hoặc dừng lại, xuất hiện gia tốc chậm dần sinh ra môment quán tính tác dụng lên bánh xe. Vì vậy, khi phanh ở mỗi bánh xe sẽ có các môment sau: f M - Môment cản lăn, có chiều ngược chiều với chuyển động. jb M - Môment quán tính, có chiều cùng chiều với chuyển động. Vì vậy, lực phanh tổng cộng   P P  tại mỗi bánh xe phải thỏa mãn : P f Jb f Jb p p bx bx M M M M M P P r r        Khi tác dụng phanh, bố phanh nóng lên. Lượng nhiệt năng được xác đònh bằng cách thay đổi vận tốc và trọng lượng ôtô. Tổng số nhiệt độ tăng lên trong bố phanh và guốc phanh được xác đònh bằng vùng diện tích tiếp xúc của bố phanh với bề mặt đóa phanh hay tang trống, nhiệt độ môi trường và lưu lượng dòng khí thổi qua. Quan trọng nhất là vùng diện tích tiếp xúc của bố phanh vì nó ảnh hưởng tới độ hấp thụ nhiệt năng. Nếu chúng ta giảm diện tích tiếp xúc của bố phanh xuống một nửa, sẽ làm tăng nhiệt độ lên gấp đôi ở phần bố phanh còn lại. Giữa bố phanh và đóa phanh dễ đạt được mối tiếp xúc tốt vì tiếp xúc mặt đóa phanh, còn ở phanh tang trống thì khó hơn, vì tang trống có mặt cong, độ cong 9 của bố phanh phải phù hợp với độ cong của tang trống. Đối với các bố phanh mới thay, khi thắng gấp, bố lắp không chính xác dễ gây ra quá nhiệt ở vùng diện tích tiếp xúc của bố phanh. Sự quá nhiệt làm cho bố phanh sớm bò hỏng. Một thuật ngữ kỹ thuật được dùng để mô tả công suất phanh là diện tích quét. Đây là vùng diện tích của đóa phanh hay tang trống bò quét hay bò cọ sát bởi gối phanh. Pw Pr Hình 1.2. Diện tích quét của thắng đóa Để tính toán diện tích quét của đóa phanh, ta sử dụng công thức sau: SA = 2.Pr x  – 2[(Pr – Pw) x n] Trong đó: SA : Diện tích quét Pw : Chiều rộng của bố phanh Pr : Bán kính bố phanh tính ở cạnh ngoài Để tính toán diện tích quét của phanh trống, ta sử dụng công thức: S A = D x n x Sw 10 Sw D Hình 1.3. Diện tích quét của phanh tang trống Trong đó: D : Đường kính phanh trống Sw : Chiều rộng của phanh Diện tích quét của cả hai loại phanh đóa và phanh trống đều bò hạn chế bởi đường kính trong của bánh xe. Rõ ràng là diện tích quét liên quan đến diện tích bề mặt bố phanh. Đây cũng là một đặc điểm quan trọng và được các nhà chế tạo lưu ý. 1.3. Chế độ phanh Trong thực tế quá trình phanh được phân theo các dạng sau : Phanh cấp tốc: Là quá trình phanh với gia tốc của phanh là lớn nhất. Nếu gia tốc phanh lớn thì thời gian và quãng đường phanh nhỏ. Ở chế độ phanh này động năng của ôtô bò tiêu hao chủ yếu do lực phanh tạo ra (nó chiếm khoảng 90%), phần động năng còn lại sẽ bò tiêu hao do lực cản mặt đường và lực cản không khí. Trong quá trình chuyển động của ôtô phanh cấp tốc chiếm khoảng 5 - 10% tổng số lần phanh. Phanh chậm dần: Được sử dụng để dừng ôtô ở vò trí đònh trước hay giảm tốc độ duy chuyển trên đường. Khi phanh chậm dần động năng ôtô được tiêu hao bởi lực cản của mặt đường, lực cản của không khí và do lực phanh. Gia tốc phanh trong chế độ phanh chậm dần là nhỏ hơn nhiều so với phanh cấp tốc. [...]... được thực hiện khi không cắt ly hợp để sử dụng môment của động cơ với hệ thống truyền lực, lực phanh trên các bánh xe là do môment phanh của ma sát trong hệ thống truyền lực và ở các bánh xe sinh ra 1.4 Hệ thống phanh trên ô tô 1.4.1 Dẫn động phanh Dẫn động phanh trên ô tô hiện nay chủ yếu có hai loại sau: - Hệ thống phanh tay + Dẫn động bằng cơ khí + Dẫn động bằng khí nén - Hệ thống phanh chân + Dẫn động... các má phanh tách khỏi tang trống, như vậy tô có thể di chuyển động được 1.4.1.2 Hệ thống phanh chân a Phanh thủy lực (phanh dầu ) Là hệ thống phanh dựa vào tính chất không chòu nén của chất lỏng để dẫn động Hệ thống phanh thủy lực thường gặp trên tô con, tô tải nhẹ (tổng trọng lượng không quá 12 tấn) và có thể chia ra: Phanh thủy lực đơn giản: bàn đạp, xylanh chính, xylanh con, cơ cấu phanh Phanh...11 Phanh dừng: Được sử dụng để cố đònh tô tại chổ, trên đường bằng hoặc trên dốc đứng Gia tốc phanh trong trường hợp này bằng không Song song việc thực hiện hãm tốc độ của tô nhờ vao hệ thống phanh, ø người điều khiển còn có thể sử dụng động cơ và hộp số để hãm tốc độ chuyển động của tô và xem động cơ với hộp số của tô như một hệ thống phanh phụ Phương pháp phanh tô bằng động cơ được... hệ thống phanh thủy lực không có trợ lực chỉ dùng cho các tô có trọng lượng nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn Khi bò hư hỏng, rò rỉ dầu hoặc vỡ đường ống thì cả hệ thống không làm việc được Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp b Phanh khí nén ( phanh hơi ) Hệ thống phanh khí nén sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người điều khiển không cần mất nhiều lực để tác động phanh. .. về vò trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo, nhờ đó bánh xe làm việc bình thường Ưu nhược điểm hệ thống phanh khi nén 18 Ưu điểm: Lực tác dụng lên bàn đạp bé, vì vậy mà phanh khí nén thường được trang bò cho tô có tải trọng lớn, có khả năng điều chỉnh hệ thống phanh rơmoóc Hệ thống phanh khí nén có thể cơ khí hóa quá trình điều khiển tô và có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ. .. Với hệ thống này gọi là hai pha, nó khác với sự làm việc ở hệ thống được xét ở trên 1.4.2 Cơ cấu phanh Quá trình phanh được thực hiện nhờ cơ cấu ma sát giữ phần quay và phần cố đònh Phần quay có thể ở dạng trống hoặc dạng đóa Phần cố đònh được liên kết cứng với dầm cầu hoặc đôi khi phần cố đònh đặt ở vỏ của tô 27 Trên các xe tô hiện nay sử dụng phổ biến nhất hai loại cơ cấu phanh là: Cơ cấu phanh. .. trở về xylanh chính 22 Trường hợp bình chứa hết khí nén hệ thống phanh vẫn hoạt động được để phanh tô Tuy nhiên phải đạp chân rất mạnh lên bàn đạp phanh, áp suất thủy lực từ xylanh chính đẩy dầu đi qua lỗ giữa của cuppen và piston (3) tới van liên hợp xuống các xylanh con để phanh tô c Bộ trợ lực chân không - thủy lực Sơ đồ nguyên lý R2 Không khí V2 V1 Ống dẫn khí Xylanh cái R3 M V3 R1 Ống chân không... dầu trở về xylanh chính và bệ chứa, các má phanh rời khỏi mặt tiếp xúc nên mặt trong của tang trống không còn tác dụng phanh Ưu nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực Ưu điểm: Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu Có hiệu suất phanh cao, độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản nên được sử dụng rộng rãi cho nhiều loại tô Nhược điểm: Không thể... không có trợ lực, phải đạp thật mạnh chân vào bàn đ p phanh Dầu phanh từ xylanh chính đi qua lỗ ạ giữa piston và cuppen P4 đi xuống các xylanh con tác động càng phanh tô 1.4.1.4 Bộ phận chống hãm cứng bánh xe (ABS) Để khắc phục hiện tượng trượt lê bánh xe khi phanh nhằm tăng ma sát tónh , trên tô con ngày nay thường lắp hệ thống chống hãm cứng bánh xe gọi tắt là ABS (anti-lock brake system) 24 Hệ. .. dầu; 6 Bàn đạp phanh; 7 Bầu phanh; 8 Ống mềm; 9 Xylanh con; 10 Guốc phanh; 11 Tang trống Nguyên lý hoạt động Hệ thống phanh thủy khí là sự kết hợp của hệ thống phanh dầu và hệ thống phanh khí, nhằm vận dụng các ưu điểm của hai hệ thống này Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy khí theo sơ đồ trên như sau: Khí được nén ở máy nén khí (1) được dẫn động cung cấp khí nén đến bình chứa 19 (4), áp suất . Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ 1.1. Công dụng và yêu cầu 1.1.1. Công dụng Hệ thống phanh của tô dùng để làm cho tô đang chạy được giảm bớt tốc. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 5 TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ 1.1. Công dụng và yêu cầu 5 1.1.1. Công dụng 5 1.1.2. Yêu cầu 5 1.2. Lực phanh 7 1.3. Chế độ phanh 10 1.4. Hệ thống phanh trên tô. thống phanh trên tô 11 1.4.1. Dẫn động phanh 11 1.4.2. Cơ cấu phanh 25 Chương 2. HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ HYUNDAI 38 15 TẤN – THÙNG BEN 2.1. Hệ thống phanh trên tô hyundai 15 tấn- 38