Chơng 1 : Tổng quan về bệ thử phanh dạng quán tính. Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử quán tính: Bệ thử quán tính đợc chia ra làm hai loại chủ yếu sau: -Loại sử dụng lực bám giữa bánh xe với mặt tựa( Bệ tấm phẳng, Bệ con lăn quán tính ) Phơng pháp chuẩn đoán của loại bệ thử này dựa trên cơ sở đo lực quán tính xuất hiện trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt tựa trong quá trình phanh. -Loại không sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa. loại này có thể đo đợc mô men phanh cực đại ở cơ cấu phanh mà không chất tải lên ôtô. 1,Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính: Nguyên tắc chuẩn đoán của bệ thử phanh tấm phẳng quán tính là không sử dụng quán tính của bệ thử mà chỉ dùng khối lợng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của ôtô. Hình 1- 6 Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính 1.Hộp thiết bị đo 2.Tấm phẳng. 3.Cảm biến đo độ dịch chuyển Bao gồm bốn tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám. các cảm biến 3 để đo độ dịch chuyển tấm phẳng2 khi phanh. Hộp đo 1 dùng để biến đổi các tín hiệu nhận đợc từ cảm biến 3. Khi thử nghiệm ngời lái cho ôtô đi vào bệ thử với tốc độ 6- 12 Km/h. Và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng khi phanh. Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với tấm phẳng xuất hiện lực quán tính cân bằng với lực phanh làm các tấm dịch chuyển. Độ dịch chuyển các tấm phẳng đựơc ghi bởi các cảm biến thuỷ lực, cơ khí, hay khí nén. Bệ thử tấm phẳng có u điểm cơ bản là có năng suất chẩn đoán cao, công nghệ chuẩn đoán đơn giản. Nhng nó tồn tại một số nhợc điểm: độ ổn định hệ số bám kém vì bệ thờng xuyên có bụi bẩn và ớt, chiếm diện tích nhà xởng lớn vì phải có đoạn đờng tăng tốc, gây khí thải độc hại cho phân xởng 2,Bệ thử phanh con lăn quán tính: Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi phanh trên đờng. Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô, loại dẫn động từ động cơ điện. Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa. A B C Hình 1-7 Bệ thử con lăn (A,B) và băng tải (C) quán tính 1.Bánh xe 2.6.Con lăn 3.Hộp giảm tốc. 4.Động cơ. 5.Xích truyền động 7.Bánh đà 8.Băng tải. Bệ thử con lăn dẫn động từ động cơ ôtô( Hình 1-7 A) Bao gồm các cụm con lăn 2,6 có liên hệ động học với bánh đà 7 .Các con lăn đợc dẫn động quay từ bánh xe chủ động của ôtô. Bệ thử này kiểm tra đợc tất cả các hệ thống phanh trên các bánh xe trên các cầu. Nhợc điểm của loại này là hao tốn nhiên liệu và khí thải làm ô nhiễm môi trờng không gian sản xuất. A Bệ thử phanh băng tải quán tính ô( Hình 1-7 C).Bao gồm các con lăn trên đó trên đó đặt tấm vải bọc cao su. Bệ cũng đợc dẫn động từ động cơ ôtô, bệ này chỉ dùng để thí nghiệm xe con. Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện(Hình 1- 7 B). Gồm hai cụm bánh đà đặt riêng rẽ dới bánh xe của một trục, các con lăn nhận truyền động từ động cơ điện và dẫn động quay các bánh xe ôtô. Bệ loại này có khả năng kiểm tra lực phanh của từng cầu, các chi phí trong quá trình thử nhỏ, không ô nhiễm môi trờng, do vậy nó đợc sử dụng khá phổ biến ở các xí nghiệp. Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa về bản chất là nh nhau. Sau khi đa xe vào bệ thử , tăng tốc ( bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ ôtô ). Để xe đạt đợc tốc độ từ 50 70 Km/h rồi đạp phanh đột ngột đồng thời cắt côn( hoặc ngắt động cơ điện). Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với con lăn( hoặc băng tải) xuất hiện lực quán tính ngợc chiều lực phanh. Sau một thời gian bánh xe ngừng quay. Trong trờng hợp này quãng đờng phanh có thể xác định bằng máy đếm số vòng quay con lăn kể từ khi bắt đầu phanh, hoặc dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian quay của nó. Trên các loại bệ thử phanh con lăn quán tính co thể đo mô men phanh theo mô men phản lực xuất hiện trên trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn. Do vậy khi thí nghiệm không chất tải lên thùng xe thì phải có thiết bị khống chế lực bàn đạp ở một giá trị nào đó. Sao cho lực phanh không lớn hơn lực bám. Để đảm bảo đợc độ tin cậy của kết quả chẩn đoán thì các loại bệ thử con lăn quán tính phải mô hình hoá đợc quá trình phanh thực tế của ôtô trên đờng và trên bệ thử phải tơng đơng nhau. Đây là một nhợc điểm dẫn đến loại bệ thử này không chẩn đoán đợc cho nhiều loại xe. 3,Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám: Bệ thử quán tính không sử dụng lực bám cho phép đo trực tiếp mô men phanh ở cơ cấu phanh, bệ kiểu này gồm hai loại: -Loại bánh xe ôtô tựa trên con lăn( Hình 1- 8 A).Trong trờng hợp này con lăn chỉ có tác dụng đỡ bánh xe mà không tham gia trong thành phần bệ thử. -Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng(Hình 1- 8 B). Sơ đồ bệ thử quán tính để thử phanh không sử dụng lực bám So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả năng loại trừ đợc sự trợt của bánh xe với con lăn. Khử đợc sự sai khác về cản lăn trên đờng và trên bệ thử A B Hình 1- 8 Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử: động cơ điệ kéo bánh xe ôtô quay đến tốc độ 50 70 Km/h sau đó đạp phanh đột ngột sau đó ngắt điện vào động cơ. Hiệu quả phanh có thể xác định theo thời gian quay của các khối lợng quán tính kể từ khi phanh, gia tốc chậm dần đều hoặc quay trơn. Trên hình 1-9 Trình bầy sơ đồ bệ thử quán tính không sử dụng lực bám, để đo mô men phanh cực đạicủa cơ cấu phanh mà không cần chất tải lên thùng xe. Khi thí nghiệm bánh xe ôtô đợc nâng khỏi mặt đờng và nối với bán trục 5 của hộp vi sai 4. Bán trục 6 đựơc hãm cứng động cơ điện 1 qua bánh đà 2 sẽ dẫn động toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ 60-70 Km/h. Đạp phanh đồng thời cắt động cơ điện 1.Lúc đó các nửa trục 5 và trục 6 bằng nhau. Dùng cảm biến mô men đặt trên trục 6 ta có thể đo đựơc mô men phanh và quãng đờng phanh ở chế độ mô men phanh cực đại ( ngời lái đạp phanh cực đại) Hình () Cơ sở tính toán thiết kế bệ thử cũng dựa trên phơng trình cân bằng động năng khi phanh ôtô trên bệ thử và trên đờng. So với nhóm bệ thử dạng lực hệ thử phanh quán tính thử đợc ở tốc độ cao hơn, tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát bới thực tế hơn ( về nhiệt độ trống phanh, về sự thay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống, về hệ số bám ).Do vậy khả năng phát hiện ra các h hỏng của hệ thống phanh cũng lớn hơn. Nhng tính vạn năng của bệ quán tính không cao so khó thay đổi đợc mô men quán tính của bánh đà, kết cấu của bệ phức tạp và độ ổn định khi thí nghiệm kém. Chơng 2 : Thiết kế thiết bị nâng hạ ra vào Khi thiết kế truyền động, đồ án thiết kế loại bệ thử tự hãm, do đó phải có thiết bị giúp xe đi ra khỏi bệ thử. 2.1.Lựa chọn phơng án thiết kế Thiết bị nâng hạ trong thực tế rất đa dạng, gồm các loại phổ biến sau: 2.1.1.Thiết bị nâng hạ loại cơ khí: Kết cấu của kích nâng cơ khí( Hình 2 - 1): Trong đó: 1. Động cơ điện. 2. Bộ truyền đai. 3-7. Bộ truyền trục vít đai ốc. 4.Tấm nâng phẳng. 5. Cần nâng 6. Bộ truyền đai Nguyên lý hoạt động kích nâng cơ khí: Mô men từ động cơ, đợc truyền thông qua bộ truyền đai, đến các trục vít 3,7.Trục vít chuyển động quay làm đai ốc chuyển động tịnh tiến thực hiện quá trình nâng hay hạ tuỳ thuộc vào chiều quay của động cơ, Trong chiều hạ bộ truyền trục vít êcu thiết kế tự hãm, do đó nâng đến một chiều cao cần thiết, tắt động cơ, thiết bị nâng sẽ dừng lại. Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, Hình (2-1) nâng hạ đợc tải trọng tơng đối lớn . Sơ đồ cấu tạo kích nâng cơ khí Nhợc điểm: Hiệu suất truyền động lớn, thiết bị cồng kềnh, dễ bị mòn, chịu tác động của môi trờng. 2 1 3 4 5 7 6 B h 2.1.1.Thiết bị nâng hạ loại thủy lực, khí nén: Sơ đồ của hệ thống nâng hạ thuỷ lực: máy nén khí hoặc bơm thủy lực, các đờng ống dẫn dầu, xi lanh, tấm nâng phẳng, các van điều kiển, cơ cấu phanh. Nguyên lí làm việc của hệ thống nâng hạ loại thuỷ lực, khí nén: Khí nén đợc dẫn từ máy nén khí hoặc dầu từ bơm thuỷ lực, áp suất của khí nén hoặc của dầu tác dụng lên pittông nâng pittông đi lên và tạo ra một lực phanh tác dụng lên con lăn. Quá trình hạ đợc thực hiện khi đờng dẫn khí nén đến Hình(2-2) xi lanh đợc nối với khí trời ( dầu thuỷ lực Sơ đồ kết cấu của hệ thống đợc đa về bình chứa). nâng hạ ra vào loại thuỷ lực, khí nén Ưu điểm : Chiếm ít diện tích, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, điều kiển dễ dàng. Nhợc điểm: phải đảm bảo đợc độ kín khít. Qua sự phân tích u nhợc điểm của mỗi loại đồ án lựa chọn phơng án thiết kế: thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén 2.2. Thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén: 2.2.1. Tính toán kích thớc bệ thử : 1. Bán kính con lăn: Bán kính con lăn đợc xác định theo điều kiện giảm cản lăn cho các bánh xe chủ động: r cl = ( 0.4 ữ 0.6 ).r bx . Trong đó : r cl bán kính con lăn ( mm ). r bx bán kính bánh xe ( mm ). r bx = 0,935.r 0 ( mm ). r 0 - bán kính thiết kế . Hình (2-3) Từ công thức bánh xe ta có : r 0 = ( 2 d + B ).25,4 = 354,33 ( mm ) . G áp lực khí nén từ máy nén khí hoặc áp lực dầu từ bơm thuỷ lực Pp1 Np1Np2 Pp2 r bx = 0,935 . 354,33 = 315 ( mm ). r cl = 0,4. r bx = 0,4.315 = 10.395 ( mm ) . Chọn r cl = 10( mm ) . 2. Chiều dài toàn bộ con lăn: L cl = B + 2 a Trong đó: a- Hệ số tính đến loại xe, với xe con a =100 ( mm ). B- Bề rộng của lốp . L cl = 300 + 2.100 = 500 ( mm ). Chọn L cl = 500 ( mm ). 3. Chiều rộng bệ thử: Hình(2-4) B Bt = K nmax + 2a=1580 + 2.100 =1780( mm ) . Trong đó : K nmax - Khoảng cách max giữa 2 mép ngoài lốp . K nmax = H max (H 1 ,H 2 )= 1780 ( mm ). 4. Khoảng cách giữa các trục con lăn: Chọn loại bệ thử có 2 con lăn chủ động đối xứng qua tâm bánh xe: 2 con lăn trên một bánh xe. Khoảng cách giữa các trục con lăn nhằm đảm bảo cho ôtô không bị chạy ra khỏi bệ thử trong quá trình thử. A = + + 2 1 ) (2 clbx rr 427( mm ) . Hình (2-5) Trong đó: : Hệ số bám giữa bánh xe và con lăn. Chọn = 0.6 r bx = 315 ( mm ). r cl = 100 ( mm ). Vậy Chọn : A cl = 490 ( mm ). 5. Xác định góc lệch giữa con lăn với bánh xe: Từ công thức: A cl = 2.( r bx +r cl ).sin Suy ra: G áp lực khí nén từ máy nén khí hoặc áp lực dầu từ bơm thuỷ lực Pp1 Np1Np2 Pp2 sin = A cl / [2(r bx +r cl )] = 490 / [2( 315 + 100)] = 0.59 Vậy: Hình(2-6) = arcsin 0.59 = 36 0 Suy ra: tg = 0,731 > = 0,6( Thoả mãn điều kiện ổn định trên con lăn). 2.2.2.Thiết kế hệ thống nâng hạ loại khí nén. 1.Thiết kế kích nâng hạ: a.Phân tích trạng thái chịu lực của kích nâng: Khi kích nâng hoạt động, khí nén từ máy nén khí đến kích nâng, tác dụng vào pittông một áp lực, Khi lực tác động vào pittông lớn hơn trọng lựơng G của cầu xe, làm cho cầu xe đợc đẩy đi lên. Ngoài nhiệm vụ đẩy cầu xe. Kích còn phải tạo ra một phản lực đủ lớn G1, G2 để tạo ra lực phanh con lăn. Do kết cấu đối xứng cho nên hai phản lực hớng tâm của hai con lăn bằng nhau G1 = G2, Hình(2-7) dẫn đến hai phản lực tiếp tuyến của cơ cấu phanh tác dụng lên con lăn là bằng Sơ đồ chịu lực của hệ thống nâng hạ nhau Pp1= Pp2 , tổng hai hợp lực của hai lực phanh theo phơng thẳng đứng là bằng không, để đơn giản cho việc tính toán, ta coi cán pittông chỉ chịu tác dụng nén của các lực và chọn kết cấu của hệ thống cần xi lanh nh hình vẽ. Từ phân tích trên, nhận thấy để kích hoạt động bình thờng thì hệ thức sau phải thoả mãn: 0 2 45cos1 4 GGp D t + (2-1) Trong đó : D t -Đờng kính trong của xi lanh p-áp suất của khí nén p = 52.5 N/cm 2 G-Là trọng lợng của cầu ôtô G = 30000N. G1-Phản lực tác dụng từ phanh lên con lăn. Theo hệ số kinh nghiệm chọn G1= 10000N . [...]... trong việc thiết kế ta chọn tấm nâng thừa bền với kích thớc nh hình vẽ Chơng 3: Thiết kế thiết bị Đo ghi 3.1.Lựa chọn phơng án thiết kế 3.1.1 Phơng pháp đo lực mô men bằng hộp cân bằng: Sơ đồ đo lực bằng hộp cân bằng: Trong đó 1-Xi lanh thuỷ lực 4-Động cơ 2-Đồng hồ chỉ thị 5-Gối đỡ 3-Thanh cân bằng Hình (3-1) Nhuyên lý đo: Khi phanh, mô men tơng tác giữa ro to và vỏ động cơ đợc truyền ra ngoài, mô men phản... lệ với mô men phanh, dẫn đến áp lực của dầu trong cảm biến tỷ lệ với mô men phản lực, mô me xuất hiện trên khung cân bằng đợc chỉ trên đồng hồ 2 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 bằng cảm biến lực phanh: Sơ đồ đo lực bằng cảm biến lực phanh Tron đó: 1- Nguồn điện 2- Đồng hồ... thớc của kích nâng: *Hành trình của pittông kích nâng L: L rbx + rcl ; 1 cos Trong đó rbx-Bán kính bánh xe rbx= 315 rcl-Bán kính con lăn rcl = 100 - Góc lệch của đờng nối tâm bánh xe và con lăn so với phơng thẳng =360 đứng Thay số ta có L 80.3(mm) L= 110 mm *Tính đờng kính trong của xi lanh: Từ công thức (2-1) ta có D 4 (G / 2) + 2.G1 cos 450 p D 231 mm Chọn D = 250 mm *Tính đờng kính cán pittông... mô men tác dụng thì R1, R2,R3, R4 đợc mắc thành cầu cân bằng, hiệu điện thế đầu ra bằng không Dới tác dụng mô men xoắn, dẫn đến làm biến đổi điện trở R1, làm cầu mất cân bằng, gây ra một hiệu điện thế tại đầu ra và hiệu điện thế này đợc khuyếch đại qua bộ khuyếch đại 3,hiệu điện Hình(3-2) thế đó tỷ lệ với mô men, số đo của mô men đợc chỉ ra trên đồng hồ 2 3.2 .Thiết kế thiết bị đo ghi 3.2.2.Tính toán... biến dạng của mặt mà biến trở gắn lên Gọi l là chiều dài biến trở, Điện trở của biến trở: R= l s (3-2) Trong đó -Điện trở suất của biến trở S- là diện tích tiết diện của biến trở a Tính chiều dài của cảm biến đợc gắn trên trục chịu mô men xoắn : *Tính chuyển vị góc giữa hai mặt cắt A,B vuông góc của một trục chịu mô men xoắn M1 Sơ đồ chịu lực của một trục chịu tác dụng mô men xoắn và biểu đồ mô men... lực của bệ thử 1.Các lực tác dụng lên con lăn và bánh xe: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe và con lăn * Mômen phanh tác dụng lên trục con lăn : M 1= Pp1.rcl , M 2= Pp2.rcl M = M 1+M 2 =(Pp1+Pp2)rcl=Prcl (3-1) Trong đó M- Tổng mô men tác dụng lên hai con lăn P-lực phanh 2.Tính cảm biến lực phanh: Cảm biến lực phanh thực chất là một điện trở có tiết diện nhỏ (b*h=5*1), làm bằng đồng, có khả năng biến dạng. .. Đờng kính của cán pittông Dt2-Đờng kính trong của kích nâng Dt = 250mm n- Hệ số an toàn n=1.5 ch - Giới hạn chẩy ch = 24000 N/cm2 p -áp suất máy nén khí p = 52.5 N/cm2 d 14.3 mm Chọn d= 60 mm c Tính bền Để thuận lợi cho quá trình tính toán ta đa ra một số giả thiết sau: * Coi lớp vỏ này là chi tiết loại ống tròn vỏ mỏng chịu áp lực phân bố đều bên trong; *Chọn vật liệu chế tạo: Xi lanh nâng hạ đợc... Trong đó M1- mô men xoắn tác dụng lên trục z chiều dài đo n trục chịu tác dụng mô men xoắn -Tốc độ quay của trục chịu xoắn G-mô duyn đàn hồi trợt G = 8000 kN/cm2 (3-4) I- Đặc trng hình học cua trục I= Hình r 4 2 r- bán kính trục chịu xoắn AB = 2M 1 z Gr 4 (3-4) *Tính chiều dài của đo n trục có gắn cảm biến z Trên trục chịu xoắn để đo đợc biến dạng góc của một đo n trục, cảm biến đợc gắn nghiêng đi một... 450.là sơ đồ dán cảm biến đợc dải dài theo chu vi của trục: (3-5) Trong đó l-là chiều dài của điện trở khi trục không biến dạng l-là chiều dài của điện trở khi trục biến dạng z = lcos450= l 2 (3-5) *Tính chiều dài của điện trở khi trục biến dạng Từ công thức (3-5) ta có: AB-AC = ABr =(l-l)/ 2 Từ công thức (3-1),(3-5),(3-6) Ta có 2M 1 l ' = l 1 + 3 Gr (3-7) b.Tính điện trở cảm biến: Từ công thức... mạch đo: (3-8) (3-6) Hình Sơ đồ mạch đo: Trong đó: 1-Nguồn điện 1 chiều 2-Đồng hồ cảm biến 3-Bộ khuyếch đại 4-Điện trở Hình(3-6) 5-Trục xoắn 6-Cổ góp R1-Cảm biến lực phanh R2, R3, R4 - điện trở Mạch đo đợc nối theo sơ đồ mạch cầu Wattơn, Cảm biến R 1 đợc dán nghiêng một góc 450 so với đờng tâm của trục, có chiều hớng từ phải xang trái cùng chiều với chiều quay của trục Điện trở R4,R2,R3 đợc dán vuông . Thiết kế thiết bị nâng hạ ra vào Khi thiết kế truyền động, đồ án thiết kế loại bệ thử tự hãm, do đó phải có thiết bị giúp xe đi ra khỏi bệ thử. 2.1.Lựa chọn phơng án thiết kế Thiết bị nâng hạ. xởng 2 ,Bệ thử phanh con lăn quán tính: Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của tô khi phanh trên. án lựa chọn phơng án thiết kế: thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén 2.2. Thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén: 2.2.1. Tính toán kích thớc bệ thử : 1. Bán kính con lăn: Bán kính con lăn đợc