Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b Lời nói đầu ! Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc hiện nay, với tốc độ phát triển nền công nghiệp chế tạo lắp ghép các sản phẩm cơ khí phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của cuộc sống. Với nền kinh tế thị trờng thời mở cửa, các công ty liên doanh với nớc ngoài phát triển một cách nhanh chóng đã và đang đa ra thị trờng những sản phẩm với mẫu mã, chất lợng tơng đối tốt. Một trong những sản phẩm tiêu thụ mạnh nhất hiện nay là ô tô. Bởi vì ô tô là phơng tiện chủ yếu để vận chuyển hàng hoá và chở ngời tiện dụng nhất, thông dụng nhất, phổ biến nhất. Bên cạnh những loại ô tô hiện đại nh các xe hơi của hãng FORD, TOYOTA, MERCEDES, thì vẫn tồn tại các loại xe đời cũ của Liên Xô sản suất nh: YA3 469, GAT,ZIL Những loại xe này không thể thiếu đ ợc đối với một số ngành quan trọng bởi vì các tính năng của chúng rất phù hợp với điều kiện địa hình, đất nớc ta hiện nay. Đặc biệt những loại xe này có thể chạy ở địa hình đồi núi phù hợp với ngành quân sự, bu điện Để nâng cao tính năng an toàn chuyển động, tăng độ tin cậy giảm cờng độ lao động cho ngời lái. Em nhận đề tài cải tiến hệ thống phanh xe YA3 469b. Qua đây em muốn các nhà thiết kế ô tô Việt Nam hãy mạnh dạn đầu t phát triển cải tiến và thiết kế các loại xe phù hợp với nhu cầu thị hiếu, hoàn cảnh kinh tế đất nớc ta hiện nay. Và điều quan trọng nhất trong thiết kể là tính an toàn chuyển động, độ tin cậy sử dụng. Bất cứ một lái xe nào cũng đều mong muốn điều này. Muốn có điều này thì hệ thống phanh phải đảm bảo tốt nhất trong phạm vi có thể thiết kế. Đối với các xe hiện đại điều này đã đợc đáp ứng rất nhiều, nhng đối với các xe đời cũ thì còn quá nhiều hạn chế cần khắc phục. Sinh viên: Lê Ngọc Trung Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 1 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b Phần nội dung Chơng 1 Giới thiệu chung về hệ thống phanh xe YA3 469 b 1. Giới thiệu về xe ya3 469b 1.1. Giới thiệu chung Xe ya3 - 469b là loại xe ô tô con do Liên Xô sản xuất. Đây là loại xe hai cầu chủ động có tính năng việt dã cao, hoạt động tốt trên địa bàn xấu. Đa số các loại xe nàyđợc sử dụng trong Quân đội, công an, Bu điện, nông trờng, tr- ờng lái, sử dụng phổ biến ở các vùng ngoại thành, vùng nông thôn. Hình.1.1: Bố trí chung của hệ thống phanh 1. Bàn đạp phanh; 2. xi lanh phanh chính; 3. Hệ thống dẫn động phanh cầu sau; 4. Bánh xe; 5. Lò xo hồi vị bàn đạp. * Hệ thống phanh xe YA3 469b gồm có: - Hệ thống phanh chính (phanh chân), các cơ cấu phanh đặt ở bánh xe là cơ cấu phanh guốc và hệ thống phanh dừng (phanh tay) đợc bố trí sau hộp phân phối. Sở dĩ phải làm cả hai loại phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động và khi dừng xe trên đờng bằng cũng nh trên dốc dài. - Phanh chính đợc dẫn động bằng thủy lực một dòng điều khiển bằng chân kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, độ nhạy tốt. Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 2 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b - Phanh dừng (phanh tay) đợc dẫn động bằng cơ khí và đợc điều khiển bằng tay. Ưu điểm của hệ thống phanh xe YA3 469b là kết cấu đơn giản, độ nhạy cao, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dỡng. 1.2. Đặc điểm chung của hệ thống phanh - Cơ cấu phanh sau là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục (có nghĩa là gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đờng trục thẳng đứng) (H.1.2). Cơ cấu phanh kiểu này là dùng xilanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào tang trống, loại này thờng dùng trên xe du lịch và xe tải nhỏ. Cấu tạo chung của loại này bao gồm một mâm phanh đợc bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt định để lắp ráp đầu dới của hai guốc phanh. Hai chốt cố định này có thể bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dới. Đầu trên của hai guốc phanh đợc lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với pittông xilanh. Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng hai cam lệch tâm. ở hình 1 trống phanh quay ngợc chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết cong guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết thờng dầi hơn má phanh bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn nh nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu lực lớn hơn. Sơ đồ cấu tạo đợc thể hiện trên hình vẽ (H.1.2). Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 3 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b H.1.2: Cơ cấu phanh sau - Cơ cấu phanh bánh trớc là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm (H.1.3). Loại phanh kiểu này cũng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm. Mỗi guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh với trống phanh. Một phía của của guốc phanh luôn tỳ vào pittông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xilanh bánh xe. Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là khi tiến thì cả hai guốc đều là guốc xiết còn khi lùi thì lại trở thành hai guốc nhả. Nh vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ. Tuy nhiên thời gian lùi của ôtô rất ít và tốc độ thờng rất chậm nên không cần hiệu quả phanh cao. Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh bánh trớc đợc thể hiện trên hình vẽ (H.1.3). Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 4 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b A A B B A-A H.1.3: Cơ cấu phanh trớc Kết cấu phanh loại này đơn giản, dễ điều chỉnh khe hở giữa các má phanh và tang trống. Do dẫn động thuỷ lực nên êm dịu dễ bố trí, độ nhạy cao, tuy nhiên tỷ số truyền dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển, cho nên phanh dầu thờng đợc sử dụng trên xe con và xe tải nhỏ. Do dẫn động một dòng nên khi có trục trặc đờng ống thì tất cả hệ thống phanh đều bị ảnh hởng làm giảm hiệu quả phanh. Đối với dẫn động khí nén độ chậm tác dụng kém, nhng do khí có thể nén đợc nên hệ số khuếch đại lớn hơn rất nhiều so với phanh dầu. Vì vậy, dẫn động khí nén thờng dùng trên xe tải, xe khách B. một số thông số kỹ thuật của xe ya3 469 b Bảng 1: một số thông số kỹ thuật của xe ya3 469b TT Thông số kỹ thuật Giá trị Đơn vị Ghi chú 1 Khối lợng toàn bộ khi không tải 1540 kg 2 Phân bố lên cầu trớc 850 kg 3 Phân bố lên cầu sau 690 kg 4 Khối lợng toàn bộ khi đầy tải 2290 kg 5 Phân bố lên cầu trớc 960 kg Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 5 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b 6 Phân bố lên cầu sau 1330 kg 7 Khoảng sáng gầm xe 200 mm 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Vận tốc cực đại Mô men cực đại Công suất cực đại Kí hiệu lốp Chiều dài cơ sở (L) Chiều cao từ trọng tâm tới mặt đ- ờng (h g ). Động cơ xăng, 4 kì, 4 xilanh Bán kính tang trống (r t ) Tỷ số dẫn động từ bàn đạp tới Xi lanh chính Đờng kính xilanh chính và các xilanh bánh xe 100 170 75 8,5 15 2,2 0,7 146 7 32 km/h Nm ml m m mm mm tại: n=2200 2500 tại: n=4000 (v/f) Chơng 2 tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe ya3 469b 2.1. Một số giả thiết mà ta phải thừa nhận trớc khi tiến hành kiểm nghiệm 1 áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệ thuận với biên dạng hớng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là má phanh tuân theo định luật Huc. Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng. 2 Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má phanh bị biến dạng. Có lý do đó bởi vì tấm ma sát làm bằng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh thờng có gân tăng cứng. Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 6 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b 3 Bề mặt làm việc của má phanh ép vào bề mặt trống phanh 100%. 4 Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin. áp suất tại một điểm nào đó đợc xác định theo công thức: q = q max sin Trong đó: q : áp suất tại điểm cần tính; q max : áp suất cực đại cần tính ; : góc ôm xác định vị trí điểm cần tính. 2.2. Mục tiêu tính toán kiểm nghiệm Mục tiêu tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe YA3 469b là để kiểm tra hệ thống phanh có thỏa mãn các yêu cầu, tiêu chuẩn, độ bền nhằm đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất trong phạm vi có thể. ở Việt Nam tiêu chuẩn để đảm bảo hiệu phanh là: - Đo lực phanh hoặc mô men phanh trên bệ thử chuyên dùng; - Đo thời gian phanh. 2.3. Dẫn động phanh Trên xe YA3 469b ta dùng dẫn động phanh của hệ thống phanh chính là dẫn động phanh thủy lực một dòng, bao gồm: Bàn đạp phanh, xi lanh chính, đờng ống dẫn động, xi lanh công tác ở các bánh xe. 2.3.1. Xi lanh chính + Nhiệm vụ của xilanh chính là nhận lực từ bàn đạp phanh, tạo ra dầu có áp suất cao truyền tới các xi lanh công tác ở các bánh xe, đây là dạng truyền lực thủy tĩnh. + Thân xilanh: Đợc đúc bằng gang, trên thân có gia công các lỗ cấp dầu và lỗ bù dầu, có lỗ ren để bắt ống nối, đờng kính xilanh là 32mm. + Piston: Đợc chế tạo bằng hợp kim nhôm, có các gờ để lắp Gioăng làm kín, đỉnh Piston đợc khoan 6 lỗ nhỏ 1,8mm để dẫn dầu trong hành trình trả. Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 7 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b + Xi lanh công tác: Đợc đúc bằng gang xám GX 18-32, có đờng kính trong là 32 (mm), có lỗ ren M10 để bắt van xả khí và lỗ ren M12 để lắp đầu nối. Nhiệm vụ xi lanh công tác là nhận áp suất dầu từ xi lanh chính chuyển thành lực đẩy guốc phanh áp sát vào trống phanh . B I M12 x 1,25 M12 x 1,25 B A-A 3 0 H.2.1.Kết cấu xi lanh chính. 2.3.2. Nguyên lý hoạt động của dẫn động thủy lực một dòng Sơ đồ nguyên lý hoạt động đợc thể hiện trên hình vẽ (H.2.2) Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 8 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b H.2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động - Khi đạp phanh: thông qua bàn đạp phanh đầu dới của bàn đạp đẩy ty đẩy sang phải do đó làm pittông dịch chuyển sang phải theo. Sau khi phớt làm kín đã đi qua lỗ bù dầu B thì áp dầu trong xilanh ở phía trớc pittông sẽ tăng dần lên. Dầu sẽ đẩy van một chiều thứ nhất để đi ra khỏi xilanh đến đờng ống dẫn và đi tới các xilanh bánh xe. Tại xi lanh bánh xe dầu đi vào giữa hai pittông đẩy hai pittông ra hai phía tác dụng lên hai guốc phanh bung ra ép sát vào hai trống phanh, thực hiện phanh các bánh xe. - Khi nhả phanh: Ngời lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh dới tác dụng của lò xo hồi vị ty đẩy pitông dịch chuyển sang trái trở về vị trí ban đầu. Dới tác dụng của lò xo cơ cấu phanh, hai guốc phanh đợc kéo trở lại ép hai pitông đẩy dầu ở khoang giữa của xi lanh bánh xe theo đờng ống trở về xi lanh chính. Khi pittông đã trở về vị trí ban đầu lỗ bù dầu thông với khoang trớc của pittông duy trì áp suất của khoang này cân bằng với áp suất khí quyển. 2.4. xác định mômen phanh yêu cầu sinh ra ở các cơ cấu phanh Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc 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 mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh đợc xác định nh sau:([2]) Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN d ? D P P P d2 X2 P P X1 d1 P P l l' 9 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b Mô men sinh ra ở cầu trớc là: bx g PT r g hJ b L G M . . 2 max += (2 1) Mô men sinh ra ở cầu sau là: bx g PS r g hJ a L G M . . 2 max = (2 2) Trong đó : G - Trọng lợng của ôtô khi đầy tải : G = 2290 (kg); L - Chiều dài cơ sở của ôtô : L = 2,2(m); a - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc : a = G 2 .L/G = 2,2.1330/2290 = 1,278 (m); b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau: b = L.G 1 /G = 2,2.960/2290 = 0,922(m); h g - Chiều cao trọng tâm xe : h g = 0,7 (m); max J - Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh : max J = 6(m/s 2 ); g - Gia tốc trọng trờng : g = 9,81(m/s 2 ); - Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng : = 0,6; ( Hệ số bám ta chọn nh vậy là do xe không có ABS) r bx - Bán kính lăn của bánh xe và đợc xác định theo mối quan hệ sau: r bx = .r 0 trong đó : r 0 = 4,25. 2 + d B với: B = 8,4(inc). d = 15(inc). - hệ số biến dạng lốp: = 0,93; Từ đây ta xác định đợc bán kính bánh xe là: ).(404)(86,4034,25. 2 15 4,8.93,0 mmmmr bx == += r bx = 0,404(m). Lê Ngọc Trung ĐHBK_HN 10 [...]... thoả mãn yêu cầu Lê Ngọc Trung 25 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 Chơng 3 Tính bền một số chi tiết 3.1 Kiểm tra bền guốc phanh Lê Ngọc Trung 26 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 1 b X G YG2 Y2 R2 R1 YG1 2 X1 d X1 R'1 c RG R'2 R3 3 H.3.1: Mặt cắt ngang của guốc phanh - Chiều rộng guốc : a = 50(mm); - Chiều dầy má guốc :... 2.9 Kiểm tra dẫn động phanh Lê Ngọc Trung 22 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 l X1 X2 d1 P d P d2 ? P l' D P P P P H.2.9.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh bằng thuỷ lực 2.9.1 Xác định lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp 2.9.1.1 áp suất dẫn động trong hệ thống phanh Khi phanh có sự phân bố lại khối lợng lên các cầu xe phụ thuộc gia tốc chậm dần khi phanh, ... lanh tác động lên guốc phanh Trong trờng hợp nh vậy đứng về mặt lý thuyết thì mômen phanh trên guốc phanh sẽ Lê Ngọc Trung 19 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 trở lên vô cùng lớn Điều này rất nguy hiểm đối với lái xe vì nó làm mất tính ổn định và giữ hớng khi phanh Nguyên nhân do khi xẩy ra hiện tợng tự xiết lực phanh yêu cầu lớn hơn lực phanh cần thiết, và lúc... =1000(J/cm2 Vậy má phanh đủ bền Lê Ngọc Trung 21 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 2.8 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh Trong quá trình phanh ô tô, toàn bộ khối lợng chuyển động của ôtô đợc chuyển hóa thành nhiệt tại các cơ cấu phanh Một phần của nhiệt lợng này sẽ nung nóng các chi tiết trong cơ cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh, phần còn lại... Từ đây ta xây dựng đợc hoạ đồ lực phanh của cơ cấu phanh trớc: Lê Ngọc Trung 16 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 Y1 P' r ro X1 d X1 N1 R1 T' V1 O1 Y1 358,5 V R 268 P H.2.5.1: Họa đồ lực phanh của cơ cấu trớc Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc các độ dài các véctơ lực : P = 100 mm; R = 358 mm; U = 268 mm Mô men phanh tại các bánh xe : Mpbx = ro.R + ro R = 2.R.r o... áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền vật liệu : [3] q= M P1 à b.rT 0 2 [ q] (7 1) Trong đó: b là chiều rộng má phanh : b = 70mm; rt bán kính trống phanh : r t = 146mm; 0 là góc ôm má phanh ; [q] là áp suất cho phép: [q] = 1,5 2 (MN/m 2) Lê Ngọc Trung 20 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 2.7.1 Kiểm tra kích thớc má phanh theo điều kiện áp... 4,4.810 7 (N/m2) Do guốc phanh chế tạo bằng thép 40 nên có [ k ] = 4.10 8 N / m 2 ; Nên với các giá trị đã xác định ở trên ta thấy guốc phanh đủ bền Lê Ngọc Trung 33 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 3.1.2.2 Biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc phanh Nx Qx Mu H.3.1 Biểu đồ lực và mômen lực 3.2 Kiểm tra bền trống phanh áp suất trong trống phanh đợc tính theo công... định hành trình piston của xilanh bánh xe trớc và sau Gọi x1, x2 là hành trình của piston trong xi lanh bánh xe trớc và sau Ta có: Lê Ngọc Trung x1 = x2 = 2(a + c)( + ) c (2 11) 24 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 Trong đó: = 0,3mm: Là khe hở trung bình giữa má phanh và trống phanh; = 1mm: Độ mòn hớng kính cho phép của má phanh; a = 110 mm: Khoảng cách từ tâm... tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm 1 = 150; ma sát 0 - Góc ôm của tấm ma sát 0 = 1100; 2 - Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát Lê Ngọc Trung 2 = 1 + 0 =1100+150=1250 11 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 Y P a b0 b2 rt b1 X a H.5.1: Các thông số hình học của cơ cấu phanh Thay các thông số ở trên vào (2 4) ta... tác ở bánh xe: d = 32mm; P : lực ép lên guốc phanh: P = 4285,48 (N); pi : áp suất dầu trong hệ thống; Với : d = 32 mm; Thay các giá trị trên vào công thức (2 9) ta có: Lê Ngọc Trung 23 ĐHBK_HN Đồ án tốt nghiệp 469b Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 4.P 4.4285,48 4 2 pi = d 2 = 3,14.(3,2) 2 10 4 = 530,9.10 ( N / m ) 2.9.1.2 Lực tác dụng lên bàn đạp phanh Lực Q tác dụng lên bàn đạp phanh để . 2 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b - Phanh dừng (phanh tay) đợc dẫn động bằng cơ khí và đợc điều khiển bằng tay. Ưu điểm của hệ thống phanh xe YA3 469b là kết. xi lanh phanh chính; 3. Hệ thống dẫn động phanh cầu sau; 4. Bánh xe; 5. Lò xo hồi vị bàn đạp. * Hệ thống phanh xe YA3 469b gồm có: - Hệ thống phanh chính (phanh chân), các cơ cấu phanh đặt. 3 Đồ án tốt nghiệp Kiểm nghiệm, cải tiến hệ thống phanh xe ya3 469b H.1.2: Cơ cấu phanh sau - Cơ cấu phanh bánh trớc là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm (H.1.3). Loại phanh kiểu này cũng