TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn Chơng i : Lựa chọn phơng án thiết kế 1.1/ Chẩn đoán phanh bệ thử quán tính: 1.1.1/ Bệ thử phanh dạng quán tính có sử dụng lực bám (tấm phẳng, lăn quán tính) Phơng pháp chẩn đoán loại dựa sở lực quán tính xuất vùng tiếp xúc bánh xe với bề mặt tựa trình phanh a/ Bệ phanh phẳng quán tính : Nguyên tắc chẩn đoán bệ thử phanh phẳng quán tính không sử dụng quán tính bệ thử mà dùng quán tính khối lợng chuyển động quay ôtô Sơ đồ bệ thử loại đợc trình bày hình dới đây: Sơ đồ bệ thử 1- Hộp thiết bị đo ; 2- Tấm phẳng ; 3- Cảm biến đo độ dịch chuyển Nguyên lý làm việc : - Truyền động : Bệ bao gồm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám Các cảm biến để đo dịch chuyển phẳng phanh Hộp đo dùng để biến đổi tín hiệu nhận đợc từ cảm biến thành lực phanh - Quy trình thử : Khi thử nghiệm ngời lái cho ôtô vào bệ thử với tốc độ từ ữ12 Km/h dừng lại đột ngột phẳng phanh Khi vùng tiếp xúc bánh xe với bề mặt phẳng xuất lực quán tính cân lực phanh làm phẳng dịch chuyển Độ dịch chuyển phẳng đợc ghi cảm biến thủy lực, khí , hay điện từ + Ưu điểm: suất chẩn đoán cao, công nghệ chẩn đoán đơn giản + Nhợc điểm: Độ ổn định hệ số bám thờng xuyên bị bụi bẩn ớt Chiếm diện tích nhà xởng lớn cần phải có đoạn đờng tăng tốc cho ôtô đi, khí thải gây độc hại cho phân xởng môi trờng b/ Bệ thử phanh lăn quán tính: Khác với bệ thử phẳng quán tính, bệ thử lăn quán tính sử dụng quán tính bệ thử sở cân với quán tính ôtô phanh đ ờng Nó gồm có hai loại: Loại dẫn động từ động ôtô loại dẫn động từ động Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn điện Cả hai loại sử dụng lực bám bánh xe với bề mặt tựa Bệ thử lăn quán tính dẫn động từ động ôtô có kết cấu phức tạp, tính công nghệ thấp ô nhiễm môi trờng nên loại bệ thử dẫn động ôtô đợc sử dụng Vì đề tài không giới thiệu phơng án + Bệ thử phanh lăn quán tính dẫn động động điện: Loại gồm hai cụm lăn với bánh đà đặt riêng rẽ dới bánh xe trục Các lăn nhận chuyển động từ động dẫn động quay bánh xe ôtô Bệ thử loại có khả kiểm tra lực phanh cầu Sơ đồ bệ thử: 1: Động điện Khớp nối Hộp giảm tốc Bánh đà Con lăn Bệ thử phanh lăn quán tính dẫn động điện có chi phí trình thử nhỏ, không gây ô nhiễm môi trờng Do đợc sử dụng rộng rÃi Nguyên lý làm việc: Tất loại bệ thử lăn quán tính có sử dụng lực bám bánh xe với bề mặt tựa có nguyên lý làm việc chất nh Sau đa xe vào bệ thử, tăng tốc (bằng động điện hay động ô tô) để bánh xe quay đạt tới số vòng quay tơng ứng với vận tốc V = 50 ữ 70 km/h đạp phanh đột ngột đồng thời ngắt động (hoặc cắt côn với bệ thử lăn quán tính dẫn động từ động chế phát triển ô tô) Khi vùng tiếp xúc bánh xe với lăn (hoặc băng tải) xuất lực quán tÝnh ngỵc chiỊu víi lùc phanh Sau mét thêi gian lăn bánh xe ngừng quay Trong trờng hợp xác định quÃng đờng phanh máy đến số vòng quay lăn kể từ bắt đầu phanh Trên loại bệ thử mô men phanh theo mô men phản lực xuất trục bệ thử đoạn bánh đà với lăn Giá trị cực đại Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn lực phanh đo đợc bị giới hạn lực bám bánh xe với lăn Do thí nghiệm không chất tải lên thùng xe (để tăng lực bám) phải có thiết bị khống chế tựa bàn đạp giá trị để cho lực phanh phát sinh không lớn lực bám 1.1.2/ Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám: Sơ đồ bệ thử: 1 Động điện 2 Kích nâng Cơ cấu kẹp Khớp nối Nguyên lý làm việc: Kích bánh xe cần thử lên khỏi mặt đất cho động điện kéo bánh ôtô quay với vận tốc tơng đơng với vận tốc xe V = (50 ữ 70) km/h Sau đạp phanh đột ngột đồng thời ngắt điện vào động Hiệu phanh xác định theo thời gian quay khối lợng quán tÝnh kĨ tõ phanh , gia tèc chËm dÇn chạy trơn Sau xin trình bày cụ thể bệ thử quán tính không dùng lực bám để đo mô men phanh cực đại cấu phanh mà không cần chất tải lên thùng xe 1- động 2- Bánh đà 5- Bán trục vi sai 3- B¸nh xe 4- Hép vi sai 6- B¸n trơc nèi cứng Quy Khi thí Nguyễn Xuân Hoà trình thử : nghiệm bánh Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn xe ôtô đợc nâng khỏi mặt đờng nèi víi b¸n trơc cđa hép vi sai Bán trục đợc hÃm cứng Động điện hoạt động qua bánh đà dẫn động toàn hệ thống quay đến tốc độ cần thử (60ữ70) km/h Đạp phanh đồng thời ngắt điện vào động Lúc nửa trục bị xoắn c ỡng mô men quán tính bánh đà cân với mô men phanh cấu phanh Nếu bỏ qua mô men ma sát vi sai mô men xoắn trục trục Dùng cảm biến mô men đặt trục ta đo đợc mô men phanh Cũng bệ thử mô men xác định đợc thời gian phanh quÃng đờng phanh ngắn phanh mô men phanh cực đại (ngời lái xe đạp phanh hết cỡ ) Ưu nhợc điểm : So với nhóm bệ thử dạng lực nhóm bệ thử dạng quán tính thử đợc tốc độ cao hơn, tạo trình phanh bệ thử sát với thực tế (về nhiệt ®é trèng phanh, vỊ sù thay ®ỉi cđa hƯ sè ma sát má phanh trống phanh, hệ số bám ) Do khả phát h hỏng hệ thống phanh lớn Nhng tính vạn bệ quán tính không cao khó thay đổi đợc mô men quán tính bánh đà ; kết cấu bệ phức tạp độ định thí nghiệm 2.2/ Chẩn đoán phanh bệ thử dạng lực: Bệ thử cố định dạng lực bệ thử đo trực tiếp lực phanh bánh xe ôtô Nó gồm loại sau: 2.2.1/ Bệ thử dạng lực đo trực tiếp lực phanh trạng thái tĩnh: Sơ đồ bệ lực đo lực phanh trạng thái tĩnh A- Bệ thử lực với phẳng chuyển động B- Bệ thử lực với phẳng không chuyển động C- Bệ thử lực với lăn D- Bệ thử lực với thiết bị tác dụng mô men xoắn tới bánh xe 1- Lực tác dụng áp lực chất lỏng khí nén từ bệ thử truyền đến 2- Cảm biến đo áp lực 3- Tấm phẳng chuyển động 4- Đồng hồ đo lực 5- Bánh xe 6- Giá tựa giữ cho ôtô không chuyển động 7- Tấm phẳng không chuyển động 8- Con lăn Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn Nguyên lý làm việc bệ thử dựa sở cân lực tác dụng từ bệ thử với lực hÃm bánh xe đứng yên Quy trình thử: Đa xe vào nơi bệ thử , dùng thiết bị nâng hạ đa xe lên phẳng Khi thử tăng dần lực tác dụng từ bệ thử bánh xe bắt đầu quay Lúc đồng hồ đo lực hÃm bánh xe Nhợc điểm loại bệ thử kết đo không xác không mô đợc trình phanh thực tế đờng thử nghiệm Do đợc sử dụng sản xuất 2.2.2/Bệ thử lực đo lực phanh trạng thái động : Bệ thử lực đo lực phanh trạng thái động bánh xe hÃm quay tốc độ v= (2-10) m/s Bệ thử với lăn đợc sử dụng rộng rÃi Cấu tạo chung gồm: Động điện, lăn thiết bị đo.Lực phanh đợc xác định theo giá trị mô men xoắn xuất lăn phanh bánh xe Bệ thử lực đo lực phanh trạng thái động gồm có loại sau: a/Bệ thử phanh lăn dạng lực đo trực tiếp mômen nhờ cảm biến mô men Cấu tạo : Phần tử chủ yếu bệ thử hai cụm lăn đặt dới bánh xe trục, cụm lăn gồm: khung , lăn , động điện thiết bị đo Sơ đồ bệ thử: Động 4.Cảm biến lực phanh 7.Thiết bị nâng hạ 2.Bộ truyền xích 5.Đo lực phanh 8.Bộ truyền xích 3.Hộp số Các lăn ổ bi 10 Khung Sơ đồ bệ thử lăn lực đo trực tiếp mô men hÃm nhờ cảm biến mô men Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật «t« GVHD: PGS – TS Ngun §øc Tn Khung bệ thử đợc đặt đỡ đàn hồi để giảm rung thí nghiệm Bề mặt lăn có gân phủ bê tông để tăng khả bám Nhờ truyền động xích lăn chủ động, tăng đợc trọng lợng bám, giảm đợc trợt thí nghiệm Trên trục hộp số đặt cảm biến lực phanh Thiết bị nâng giúp ôtô khỏi bệ thử dễ dàng Giá trị lực hÃm đo đợc lớn phụ thuộc vào lực bám bánh xe với lăn b/Bệ thử lăn dạng lực ®o hiƯu qu¶ phanh b»ng ®éng hå so kiĨu lùc kế Bệ thử lăn dạng lực có nhiều loại: loại đo hiệu hÃm cảm biến lực phanh, loại đo đồng hồ so kiểu lực kế z4 z1 z2 z3 Hình 1- Sơ đồ bệ thử lăn dạng lực để thí nghiệm phanh ôtô Cấu tạo: Bộ truyền động xích đai Con lăn Hộp cân Đòn Đồng hồ đo lực Động điện Bộ truyền trục vít bánh vÝt BƯ thư gåm mét cơm cđa bƯ thư phanh lăn dạng lực đo đồng hồ so kiểu lực kế Bệ thử bao gồm lăn đợc nối với xích, Các lăn đợc dẫn động quay từ động điện qua truyền bánh vít trục vít hai cặp bánh trụ Các cặp bánh đợc đặt khung cân Đòn để truyền lực từ khung cân đến ®ång hå so kiĨu lùc kÕ Quy tr×nh thư : Đa xe vào nơi bệ thử , dùng thiết bị nâng hạ đa xe lên cặp lăn số Động điện dẫn động quay bánh xe ôtô với vận tốc v = (2 -10) km/h, đạp phanh , đồng thời cắt truyền động từ động điện Khi phanh bánh xe ôtô tác dụng phản lực khung cân quay tỷ lệ với mômen phanh bánh xe Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật «t« GVHD: PGS – TS Ngun §øc Tn thÝ nghiƯm Lực quay khung cân thông qua đòn đợc đồng hồ Trong trờng hợp mô men phanh đựơc xác định công thức MT = Plz z [KGm] z z z1 z Trong đó: P- lực đồng hồ kiểu lực kế l- Là cánh tay đòn đặt lực P z1 ,z2,z3,z4- Số bánh trụ Ưu điểm loại bệ thử đo lực phanh trạng thái động: giá thánh chế tạo rẻ Diện tích chiếm chỗ , tiêu hao điện nặng không lớn Dễ kết hợp với công việc chuẩn đoán sâu điều chỉnh Nhợc: Do không thử đợc vận tốc lớn nên khó ph¸t hiƯn h háng cđa hƯ thèng phanh Tõ c¸c thực tế yêu cầu ta chọn phơng án thiết kế bệ thử phanh lăn loại lực đo hiệu phanh cảm biến lực phanh áp dụng để chẩn đoán cho xe SORD TRANSIT (xe khách 16 chỗ) Các thông số ôtô thử nghiệm: XE fORD TRANSIT TT Các thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Số chỗ ngồi 16 Hành khách Lốp 225/70 R15C6PR Chiều dài toµn thĨ LB 5552 (mm) ChiỊu réng toµn bé Btb 1972 (mm) Trọng lợng toàn 3250 KG Tự trọng 2075 KG Chiều dài sở La 3570 (mm) Vệt bánh xe sau 1700 (mm) Chơng ii : tính toán ®éng häc vµ ®éng lùc häc BƯ thư phanh lăn dạng lực đo trực tiếp mômen hÃm nhờ cảm biến mô men Cấu tạo : Phần tử chủ yếu bệ thử hai cụm lăn đặt dới bánh xe trục, cụm lăn gồm: khung , lăn , động điện thiết bị đo -Khung bệ thử đợc đặt đỡ đàn hồi để giảm rung thí nghiệm -Bề mặt lăn có gân phủ bê tông để tăng khả bám giảm trợt bánh xe bề mặt lăn thí nghiệm -Bộ truyền xích liên kết lăn chủ động để giảm trợt lăn bánh xe thí nghiệm Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn -Hộp giảm tốc có vai trò nh khung cân bằng, tay gặt có đặt cảm biến lực phanh ,tấm đỡ giúp cho ôtô khỏi bệ thử dễ dàng.Một cảm biến áp lực đo lực nén bàn đạp phanh Sơ đồ bệ thử lăn lực đo trực tiếp mô men hÃm nhờ cảm biến mô men Chú thích sơ đồ bệ thử: Động 4.Cảm biến lực phanh 7.Thiết bị nâng hạ 2.Bộ truyền xích 5.Đo lực phanh 8.Bộ truyền xích 3.Hộp số Các lăn ổ bi 10.Khung Khung bệ thử đợc đặt đỡ đàn hồi để giảm rung thí nghiệm Bề mặt lăn có gân phủ bê tông để tăng khả bám Nhờ truyền động xích lăn chủ động, tăng đợc trọng lợng bám, giảm đợc trợt thí nghiệm Trên trục hộp số đặt cảm biến lực phanh Thiết bị nâng giúp ôtô khỏi bệ thử dễ dàng Giá trị lực hÃm đo đợc lớn phụ thuộc vào lực bám bánh xe với lăn Nguyên lý làm việc: +Truyền động : Đa xe lên bệ thử, Cho động điện làm việc Khi toàn hệ thống gồm động điện, hộp số, lăn, truyền động xích, bánh xe quay Tơng ứng với vận tốc dài ôtô 100/0vmax ,Sau đạp phanh Giữa má phanh va trống phanh xảy tợng trợt Trong trờng hợp mô men phanh lớn mô men bám bánh xe lăn xảy tợng trợt Lúc thiết bị đo cho ta mô men bám + Quy trình thử : Dùng thiết bị nâng đa xe lên bệ thử, thiết bị nâng hạ dùng loại khí loại thủy lực, khí nén Sau tiến hành thử nh phần truyền động đà trình bày, thiết bị đo cho ta kết Nhợc điểm : Dễ xảy trợt xe thử xe không tải, tốc độ thử thấp nên có sai số nhng tiết kiệm đợc lợng Không đo đợc mo men phanh cực đại nên Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn dùng để chẩn đoán mà không dùng để thí nghiệm đợc Ưu điểm bệ thử :giá thành chế tạo rẻ, diện tích chiếm chỗ , tiêu hao điện nặng không lớn, dễ kết hợp với công việc chuẩn đoán sâu điều chỉnh 2.1 Tính toán động học Tính toán bệ thử: - Bệ tử gồm hai cặp lăn - Các thông số bệ thử cần đảm bảo yêu cầu sau: + Đảm bảo đo đợc lực phanh lớn lực phanh ứng với trờng hợp thử xe không tải + Đảm bảo vị trí ổn định ôtô lăn thí nghiệm + Đảm bảo cho ôtô dễ khái bƯ thư sau thÝ nghiƯm - §Ĩ đảm bảo yêu cầu cặp lăn đợc chọn nh sau: + Sơ đồ bố trí lăn cặp chủ động + Cả hai lăn cặp chủ động + Hệ số bám bánh xe bề mặt lăn 0,6 a/ Bán kính lăn: - Xác định theo điều kiện giảm cản lăn cho bánh xe chủ ®éng rcl = (o,4 ÷ 0,6) rbx Trong ®ã: rcl: bán kính lăn; rbx: bán kính bánh xe ôtô Với bán kính thiết kế r xe đợc tính theo c«ng thøc: r = Dbx d + H d + B 15.25.4 + 2.225 = = = = 415,5 (mm) 2 2 d: ®êng kÝnh vành bánh xe, B: bề rộng lốp Suy ra: rbx= 0,93r =0,93.415,5 = 386,4 (mm) ⇒ rcl = 0,5.rbx = 193,2 (mm) b/ Chiều dài lăn: Lcl = K n max − K t + 2a = B + 2a Trong ®ã: a: hƯ sè kĨ ®Õn chủng loại xe ôtô Với xe khách a = 100 (mm) B: BỊ réng cđa lèp: B = 225 (mm) Lcl = 225 + 2.100 = 425 (mm) = 0,425 (m) Nguyễn Xuân Hoà Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Ngun §øc Tn c/ ChiỊu réng bƯ thư: Bbt = Bmax + B + 2a Víi Bmax lµ vƯt b¸nh xe sau, Bbt = 1700 + 225 + 2.100 = 2125 (mm) d: Khoảng cách trục lăn Chọn loại bệ thử hai lăn đối xứng qua tâm bánh xe Dựa vào điều kiện ổn định cđa «t« ta cã: A ≥ 2( rbx + rcl ) : Hệ số bám bánh xe lăn chọn = 0,6 A ≥ 2( 0,3864 + 0,1932 ) 0,6 − 0,6 = 0,8694( m ) Chän A = 0,87 (m), sin α = A 0,87 = = 0,7505 ⇒ α = 49 2( rcl + rbx ) 2(0,1932 + 0,3864) Ta kiĨm tra ®iỊu kiƯn tù h·m : tgα =1,15 > 0,6 d/ Thông số động học: bệ thử quán tính vận tốc lăn làm quay bánh xe tới tốc độ Vthử 10% Vmax Ta chän tèc ®é thư Vthư = 18 (km/h) = 18 × 10 = (m/s) 3600 nbx = 30.V 30 × = ≈ 123,6( v ) , ph π rbx π 0,3864 n cl = Ngun Xu©n Hoµ rbx 0,3864 nbx = 123,6 = 247,2( v ) ph rcl 0,1932 10 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn 2.2 /Tính toán động lực học: a/ Lực tác dụng lên lăn: Tải trọng tác dụng lên cầu chịu tải lớn là: Gbmax= 0,7G0 không tải) (G0-trọng lợng Trọng lợng tác dụng lên bên cầu trớc: Zb = 0,5 Gbmax= 0,5.0,7 G0 ⇒Zb=0,5.0,7.2075 = 726,25 (KG) = 7124,5 (N) Ph¶n lùc lăn : H1 H2 Từ hình vÏ (trªn) ta cã: 2.(H1 + H2) cosα = Zb Mặt khác: H1 = H2 =H H = H1 = H = Zb 7124,5 = = 5429,8( N ) cos α cos 490 Lùc phanh lín nhÊt phanh b¸nh xe Ppmax1 = Ppmax2 = Pϕ1 = H1.ϕ = H2.ϕ = 5429,8 0,6 ≈ 3257,9 (N) b/ Xác định công suất hÃm lăn Do cha biết tỉ số truyền truyền, nên ta dùng mối liên hệ công suất lực sinh lăn bánh xe Dùng truyền động xích hai trục lăn nên hai lăn chủ động, ta có phơng trình sau: Nclmax = Ncl1max + Ncl2max = Pp1max.vthử + Pp2max.vthö = Nclmax = Z b ϕ Vthu cos 7124,5.0,6.5 = 32578 (W) cos 490 c Xác định máy điện hÃm Sau xác định đợc công suất lăn, ta xác định đợc công suất máy điện hÃm: Nguyễn Xuân Hoà 11 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Nmđ = GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn N cl max ; ηbe = η be n ∏η i , ®ã: i =1 ηi : HiƯu st cđa bé trun thø i n : Tỉng sè bé truyÒn η be = η 04 η x η brη k = 0,995 4.0,96 0,97 ≈ 0,913 n0: HiÖu suất cặp ổ lăn = 0,995 x: Hiệu suất mét bé trun xÝch = 0,96 ηbr: HiƯu st mét truyền bánh = 0,97 Thay vào có công suất máy điện: Nmđ = 32578 = 35682 (W) 0,913 Do ta chọn động điện có ký hiƯu 4A200M2Y3 cã: n=1475 ( v/ph ), c«ng st N = 37 ( KW ), hiÖu suÊt 0,91 ( Tra Bảng P1.3 - Tính toán hệ dẫn động khí Tập I Trịnh Chất Lê Văn Uyển “ ) d/ Ph©n phèi tû sè trun: Tû sè trun cđa bƯ thư: ibe = ndc 1475 = = 5,967 ncl 247,2 Chän ix= 2, ibe = ihs ix = 5,967 Suy ra: ihs = ibe / ix= 5,967/2 = 2,98 Do tØ sè trun cđa hép số nhỏ nên ta chọn loại hộp giảm tốc cấp Trục Thông số Trục động điện i Trục I Trôc II 2,98 n(v/p) 1475 737,5 247,2 N(W) 33533 32030,7 30615 M(N.m) 217 414,8 1183 Chó ý: Ngun Xuân Hoà 12 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô M x = GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn 9,55.N ,[N.m] n Chơng III: Thiết kế thiết bị Đo ghi 3.1.Lựa chọn phơng án thiết kế 3.1.1 Phơng pháp đo lực mô men hộp cân bằng: Sơ đồ đo lực hộp cân bằng: Trong 1-Xi lanh thuỷ lực 4-Động 2-Đồng hồ thị 5-Gối đỡ 3-Thanh cân Hình (3-1) Nguyên lý đo: Khi phanh, mô men tơng tác ro to vỏ động đợc truyền ngoài, mô men phản lực tác dụng từ cân bằng, tỷ lệ với mô men phanh, dẫn đến áp lực dầu cảm biến tỷ lệ với mô men phản lực, mô men xuất khung cân đợc đồng hồ + Ưu điểm: Giá thành thấp , thiết kế tơng đối đơn giản + Nhợc điểm: kết cấu lớn, phải đảm bảo đợc độ kín khít, lực đo không ổn định 3.1.2 Phơng pháp đo lực, mô men cảm biến lực phanh: Sơ ®å ®o lùc b»ng c¶m biÕn lùc phanh Trong ®ã: 1- Nguồn điện 2- Đồng hồ thị 3- Bộ khuyếch đại 4- Cảm biến 5- Trụcthép 6- Cổ góp Hình(3-2) Nguyên lý hoạt động: Khi cha có mô men tác dụng R1, R2,R3, R4 đợc mắc thành cầu cân bằng, hiệu điện đầu không Dới tác dụng mô men xoắn, dẫn đến làm biến đổi điện trở R1, làm cầu cân bằng, gây hiệu điện đầu hiệu điện đợc khuyếch đại qua Nguyễn Xuân Hoà 13 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn khuyếch đại 3,hiệu điện tỷ lệ với mô men, số đo mô men đợc ®ång hå 3.2.ThiÕt kÕ thiÕt bÞ ®o ghi 3.2.2.TÝnh to¸n lùc cđa bƯ thư a/ C¸c lùc t¸c dụng lên lăn bánh xe: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe lăn * Mômen phanh tác dụng lên trục lăn : M 1= Pp1.rcl , M 2= Pp2.rcl M = M 1+M =(Pp1+Pp2)rcl=Prcl (3-1) Trong M- Tổng mô men tác dụng lên hai lăn P- lực phanh b/Tính cảm biến lực phanh: Hình (3- 3) Cảm biến lực phanh thực chất điện trở có tiết diện nhỏ (b*h=5*1),làm đồng, có khả biến dạng theo biến dạng mặt mà biến trở gắn lên Gọi l chiều dài biến trở, Điện trở biến trở: R= l s (3-2) Trong đó: -Điện trở suất cđa biÕn trë S- lµ diƯn tÝch tiÕt diƯn cđa biến trở * Tính chiều dài cảm biến đợc gắn trục chịu mô men xoắn : + Tính chuyển vị góc hai mặt cắt A,B vuông góc trục chịu mô men xoắn M1 Sơ đồ chịu lực trục chịu tác dụng mô men xoắn biểu đồ mô men Hình ( 3-4 ) AB = M1z EI (3-3) Hình (3-4) Trong đó: M1- mô men xoắn tác dụng lên trục z chiều dài đoạn trục chịu tác dụng mô men xoắn - Tốc độ quay trục chịu xoắn E- mô duyn đàn hồi trợt E = 8000 kN/cm2 I- Đặc trng hình học trục r I= r- bán kính trục chịu xoắn AB = 2M z Er (3-4) + TÝnh chiỊu dµi đoạn trục có gắn cảm biến z Nguyễn Xuân Hoà 14 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn Trên trục chịu xoắn để đo đợc biến dạng góc đoạn trục, cảm biến đợc gắn nghiêng góc 450.Hình (3-5) sơ đồ dán cảm biến đợc dải dài theo chu vi trục: Trong ®ã l- lµ chiỊu dµi cđa ®iƯn trë trơc không biến dạng l- chiều dài điện trở trơc biÕn d¹ng z = lcos450= l (3-5) * Tính chiều dài điện trở trục biến dạng Hình (3-5) Từ công thức (3-5) ta có: AB-AC = ϕABr =(l’-l)/ Tõ c«ng thøc (3-1),(3-5),(3-6) Ta cã: l ' = l 1 +   * TÝnh điện trở cảm biến: Từ công thức (3-2),(3-7) ta có: §Ỉt A = 1 +   R1’=A.R1 2M   πEr  (3-6) (3-7) 2M   R1' = R1 1 +   πEr  2M   πEr  H×nh (3-6) c /Tính mạch đo: Sơ đồ mạch đo: Trong đó: 1- Nguồn điện chiều 2- Đồng hồ cảm biến 3- Bộ khuyếch đại 4- Điện trở 5- Trục xoắn 6- Cỉ gãp R1- C¶m biÕn lùc phanh R2, R3, R4 - điện trở Mạch đo đợc nối theo sơ đồ mạch cầu Wattơn, Cảm biến R1 đợc dán nghiêng góc 450 so với đờng tâm trục, có chiều hớng từ phải xang trái chiều với chiều quay trục Điện trở R4,R2,R3 đợc dán vuông góc với đờng tâm trục Các chổi than đợc tỳ vào cổ góp dùng để lấy điện đa điện vào Sơ đồ mạch đo tơng đơng Hình (3-7): *Khi cầu cân UAD= VA VD=U Nguyễn Xuân Hoà 15 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn §øc Tn Trong ®ã UAD- HiƯu ®iƯn thÕ ngn VA - Điện A VD - Điện D Chän VD= (V) U R1 + R2 U I3= R3 + R4 I1= Hình (3-7) UCD=I3R3=VC-VD=VC UBD=I1R1=VB-VD=VB Cầu c©n b»ng VC=VB I3R3=I1R1 UR3 UR1 = R1 + R2 R3 + R4 ⇒ R1 R3 = R2 R4 (3-9) *Khi cầu cân bằng, giá trị điện trở cảm biến R biến đổi đến R1 theo công thức (3-8), Ta cã I1= U U , I3= R3 + R4 R + R2 ' UCD=I3R3=VC-VD=VC ; UBD=I1R1'=VB-VD=VB R3 U R1'U − R1' + R2 R3 + R4 ⇒ UBC=VB - VC = I1R1 - I3R3 = ' Tõ c«ng thøc (3-8),(3-9) : R1 U AR1U − ⇒ UBC = AR1 + R2 R1 + R2 UBC = Thay A = 1 +   ( A − 1) R1 R2 U ( A.R1 + R2 ) ( R1 + R2 ) 2M   πEr  Ta cã: UBC= (R [ R1 R2 U M ] + R2 ) ( R1 + R2 ).π E.r + 2.R1 M U M Chän R1=R2=R3=R4 ⇒ UBC= * π E.r + M 1 [ Thay sè E = 8000kN/cm2,r = 1.5 cm, πEr = 84780 kN.cm M1max= ] (3-10) ϕG rcl * Cos Trong đó: G- Tải trọng tác dụng lên cầu chịu tải lớn nhất, G = Gbmax=0,7 G0 (G0-trọng lợng không tải) G = 0,7 2075 = 1452,5 (KG) Nguyễn Xuân Hoà 16 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS – TS Ngun §øc Tn ϕ - HƯ sè bám lăn với mặt đờng = 0.6 rc l-Bán kính lăn rcl = 0,1932 m Thay sè ta cã: M1max= So s¸nh 0,6.1452,5.0,1932 = 128 (KG.m) = 128 (kN.cm) cos 49 πGr = 84780 (kN.cm) >> M1max= 128 (kN.cm) Do ®ã πGr + M1max Gr Từ công thức (3-1),(3-10), nhËn xÐt trªn suy ra: UBC= U rcl P 2πGr (3-11) d/ Tính mạch khuyếch đại: Mạch khuyếch đại thực chất số trandito đợc mắc song song với Trong đồ án mạch khuyếch đại không cần hệ số khuyếch đại lớn, mạch khuyếch đại gồm có trandito T, điện trở tải R5 Nguyên lý hoạt động mạch khuyếch đại: xt hiƯn mét hiƯu ®iƯn thÕ cã chiỊu tõ cực bazơ đến cực êmitơ, xuất dòng điện I B vào cực bazơ, xuất dòng điện vào cực côlếctơ IC lớn gấp lần IB Cờng độ đòng điện vào mạch cực bazơ: IB = U BC R0 Trong : R0-Điện trở mặt tiếp xúc cực bazơ êmitơ Cờng độ đòng điện vào mạch cực Côlếchtơ: IC = I B = U BC R0 Hiệu điện hai đầu R5 : UR5 = R5.IC = R5 β Tõ c«ng thøc (3-11) Ta cã: UR5 = Đặt B = R5 B R5 U rcl = R0 R0 2πGr U BC R0 R5 β B P R0 (3-12) ⇒ UR5 = B.P (3-13) e/ TÝnh ®ång hå ®o: Chän mua ®ång hồ đo hiệu điện có đặc tính sau: * Thang đo tuyến tính * Hiệu điện cực đại đo đợc 30 V * Góc quay cực đại 900 Tõ c«ng thøc (3-12) ta cã: UR5 = B.P = U max ϕ ϕ max ⇒ P U max 30 = = = = const ϕ B.ϕ max 90.B 3.B Giá trị lực phanh lớn cần đo : Pmax = Nguyễn Xuân Hoà 17 (3-14) G Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn Trong đó: G- Trọng lợng cầu ôtô G = 14525 N ϕ - HƯ sè b¸m ϕ = 0,6 14525.0,6 = 4497,5 ( N ) P P max 4497,5 = = ≈ 50 Tõ c«ng thøc (3-13) ta cã: ϕ ϕ max 90 ⇒ Pmax = §Ĩ tû sè truyÒn P = 50 H»ng sè B phải thoả mÃn B = 150 Khắc vạch lại đồng hồ đo theo giá trị lực phanh * Kể từ góc quay kim , khắc vạch đặm vị trí góc quay cách 100, ghi giá trị lực phanh lên vạch đậm theo công thức Giá trị lực phanh = 500*Số vạch đậm kể từ vị trí vạch đậm góc quay kim = đến vạch đậm ®ang xÐt * KĨ tõ gãc quay cđa kim b»ng , khắc vạch nhạt vị trí góc quay cách 10 * Giá trị lực phanh đợc tính theo công thức sau: Giá trị lực phanh = Giá trị ghi vạch đậm phía gốc góc quay +.50*Số vạch nhạt kể từ vị trí vạch đậm nói đến vạch nhạt xét Nguyễn Xuân Hoà 18 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn f/ Tính giá trị mạch đo: * Chän ngn ®iƯn cã hiƯu ®iƯn thÕ UAD = 48 V * Chän Tranzito cã kÝ hiÖu AD464 Cã hÖ số khuếch đại = 20, giá trị điện trở hai mặt tiếp xúc R0= 1.5.103 * Kích thớc hình học R1,R2,R3,R4 Do theo cách tính, giá trị đo không phụ thuộc vào điện trở xuất điện trở, phụ thuộc vào kích thớc hình học điện trở, để thoả mÃn ta chọn thông số hình học điện trở, chọn vật liệu chế tạo đồng Tiết diện điện trở: b.h=5.1 Chiều dài cđa ®iƯn trë: l = 3.14.r = 3.14*15 = 50 mm * Giá trị điện trở R5: Đợc tính cho tû sè trun P = 50 Khi ®ã h»ng sè C =1/150; ϕ Tõ c«ng thøc (3-12) ta cã B R β U rcl = R0 2πEr ⇒ R5 = 2πBR0 Er βrclU Thay sè E = 8.106 N/cm2,B = 1/150,R0=1.5.103,r = 1.5 cm,rcl=19,32 cm,U=48 V Đợc R5 = 2.3,14 1,5.10 3.8.10 6.1,53 91420 () 150 = 20.19,32.48 Kết luận Từ phân tích tầm quan trọng hệ thống phanh ô tô, đặc biệt loại xe khach 15 chỗ chất lợng phanh tiêu quan trọng thiếu đợc ,đồng thời qua việc phân tích đánh giá u nhợc điểm bệ tình hình thực tế nớc ta Em đà chọn bệ thử phanh loại lăn lực làm phơng án thiết kế Thiết bị đo ghi cảm biến mô men, giá thành chế tạo rẻ, diện tích chiếm chỗ , tiêu hao điện nặng không lớn, dễ kết hợp với công việc chuẩn đoán sâu điều chỉnh Nguyễn Xuân Hoà 19 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn Tài liệu tham khảo 1: Bảo dỡng kỹ thuật chẩn đoán ôtô ( ĐH GTVT ) 2: Kết cấu tính toán ô tô ( §H GTVT ) 3: ThÝ nghiƯm «t« ( §H GTVT ) 4: Lý thuyết ôtô máy kéo ( ĐH BKHN) 5: Thiết kế chi tiết máy ( Nhà xuất giáo dục) Mục Mục lục Trang Chơng I: Lựa chọn phơng án thiết kế 1.1 Chẩn đoán phanh bệ thử quán tính _ 1.1.1 BƯ thư phanh dạng quán tính có sử dụng lực bám 1.1.2 BƯ thư phanh qu¸n tÝnh không sử dụng lực bám _ 1.2 Chẩn đoán phanh bệ thử dạng lực _ 1.2.1 Bệ thử dạng lực đo trực tiếp lực phanh trạng thái tĩnh 1.2.2 Bệ thử lực đo lực phanh trạng thái động _ Ch¬ng II: Tính toán động học động lực học BƯ thư phanh lăn dạng lực đô trực tiếp mô men hÃm nhờ cảm biến mômen 2.1 Tính toán động häc 2.2 Tính toán động lực học Chơng III: Thiết kế thiết bị ®o ghi _ 3.1 Lùa chän ph¬ng ¸n thiÕt kÕ _ 3.2 ThiÕt kế thiết bị đo ghi KÕt luËn Tài liệu tham khảo Môc lôc _ Nguyễn Xuân Hoà 20 1 5 10 12 15 15 16 22 22 23 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 TKMH: Chẩn đoán kỹ thuật ôtô Nguyễn Xuân Hoà GVHD: PGS TS Nguyễn Đức Tuấn 21 Lớp Cơ khí ôtô B- K42 ... thống phanh Từ thực tế yêu cầu ta chọn phơng án thiết kế bệ thử phanh lăn loại lực đo hiệu phanh cảm biến lực phanh áp dụng để chẩn đoán cho xe SORD TRANSIT (xe khách 16 chỗ) Các thông số ôtô thử. .. định dạng lực bệ thử đo trực tiếp lực phanh bánh xe ôtô Nó gồm loại sau: 2.2.1/ Bệ thử dạng lực đo trực tiếp lực phanh trạng thái tĩnh: Sơ đồ bệ lực đo lực phanh trạng thái tĩnh A- Bệ thử lực với... nâng giúp ôtô khỏi bệ thử dễ dàng Giá trị lực hÃm đo đợc lớn phụ thuộc vào lực bám bánh xe với lăn b /Bệ thử lăn dạng lực đo hiệu phanh động hồ so kiểu lực kế Bệ thử lăn dạng lực có nhiều loại: