Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest

LỜI NÓI ĐẦULà sinh viên ngành kỹ thuật, việc làm đồ án môn học là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên. Và đặc biệt, để kết thúc khóa học, mỗi sinh viên cần phải hoàn thành được đồ án tốt nghiệp với những kiến thức đã được học cũng như học hỏi thêm từ các tài liệu sẵn có. Đồ án tốt nghiệp có khối lượng lớn hơn, yêu cầu các sinh viên phải thật sự chăm chỉ, chịu khó tìm, đọc các tài liệu và vận dụng các kiến thức đã học thì mới hoàn thành được. Và mỗi sinh viên khi làm đồ án tốt nghiệp cần có một lịch trình làm việc cụ thể để có thể hoàn thành kịp tiến độ đã đặt ra.Với sự phát triển của kinh tế hiện nay và nhu cầu của con người, kéo theo sự gia tăng phương tiện ô tô tham gia giao thông thì mức độ an toàn cho con người khi tham gia giao thông là rất cần thiết. Là sinh viên ngành cơ khí động lực, việc khảo sát và tính toán hệ thống phanh rất bổ ích. Yêu cầu em phải nắm vững kiến thức về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết, bộ phận trong hệ thống, từ đó giúp em có thể vận dụng các kiến thức đó trong hiện tại và tương lai để đề ra các phương án thiết kế, cải tạo hệ thống phanh sao cho tăng tính ổn định, tính năng dẫn hướng và hiệu quả phanh là cao nhất để đảm bảo an toàn cho con người khi tham gia giao thông.Với mục đích đó em đã chọn đề tài “Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest” để làm đề tài tốt nghiệp. Em hi vọng các thầy cô có thể tận tình giúp đỡ, giải đáp các thắc mắc để em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp và kết thúc khóa học đạt kết quả tốt.Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2015Sinh viên thực hiệnLê Tiến Việt CHƯƠNG 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀICùng với sự phát triển của nền kinh tế hiện nay, ngành công nghiệp ô tô cũng đang thay đổi theo hướng tích cực hơn. Với sự gia tăng về số lượng xe lưu thông hiện nay, những thay đổi, cải tiến hiện đại hơn của các cơ cấu, hệ thống trên xe ôtô là rất cần thiết. Số lượng xe lưu thông nhiều, tốc độ xe ngày càng được thay đổi theo hướng nhanh hơn, mạnh mẽ hơn nên vấn đề an toàn cho người sử dụng luôn được ưu tiên hàng đầu.Hiện nay, các nhà sản xuất vẫn luôn tìm ra các phương án để cải tiến, nâng cao chất lượng của hệ thống phanh để đảm bảo mức độ an toàn cho người sử dụng đến mức tối đa, từ đó để chiếm lấy lòng tin của khách hàng đối với hãng xe của mình.Đối với em là sinh viên ngành cơ khí động lực thì việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu các cơ cấu hệ thống là rất cần thiết, mà cụ thể ở đây là hệ thống phanh. Để hiểu rõ hơn về kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết và từng chi tiết cụ thể trong hệ thống phanh em đã chọn đề tài “ Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest”. Qua việc khảo sát và tính toán này, em có thể xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống phanh thông qua các công thức tính toán hệ thống phanh, đồng thời cũng giúp em quen dần với việc tính toán hệ thống phanh hơn, để từ đó em biết được khả năng của bản thân trong việc tính toán, tìm hiểu về một hệ thống trên ô tô như thế nào.Em hi vọng với đề tài này em có thể tập trung lại những kiến thức cần thiết về hệ thống phanh để phục vụ cho bản thân trong việc nghiên cứu về hệ thống phanh của các loại xe ôtô sau này, cũng như để làm tài liệu có ích cho công việc trong tương lai.CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu2.1.1. Công dụngHệ thống phanh dùng để: Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng: Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe.2.1.2. Yêu cầuHệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: Làm việc bền vững, tin cậy. Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh. Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Có khả năng thoát nhiệt tốt.Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ.Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh là: Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. Phanh dự trữ: dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính hỏng. Phanh dừng: còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay. Phanh chậm dần: trên các ô tô tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách – lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng trong giới hạn cho phép khi xuống dốc.+ Để giảm dần tốc độ của ôtô trước khi dừng hẳn.Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập.Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường.Để có hiệu quả phanh cao: Dẫn động phanh phải có độ tin cậy lớn. Phân phối momen phanh lên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng. Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn.Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe. Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh.Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chính sau: Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất. Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì: Các bánh xe trước trượt sẽ làm ô tô bị trượt ngang; Các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra, các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System – ABS).2.1.3. Phân loại Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc (hình 21a 5), phanh đĩa (hình 21b 5) và phanh dải (hình 21c 5). Theo loại dẫn động phanh, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau). (a)(b)(c)Hình 21. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chínha Phanh trống guốc; b Phanh đĩa; c Phanh dải;2.2. Cơ cấu phanhLà bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép.Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực…Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống – guốc, đĩa hay dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt.2.2.1. Cơ cấu phanh loại trống – guốc2.2.1.1. Thành phần và cấu tạoĐây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm: Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh). Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh. Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại. Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực).2.2.1.2. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giáSố bậc tự do của guốc phanhSố lượng cơ cấu épLoại cơ cấu épXi lanh thủy lựcCamChêmMột1 2 Hai1 2 Hình 22. Các sơ đồ phanh trống guốcCó rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh như hình 22 5. Các sơ đồ này khác nhau ở: Dạng và số lượng cơ cấu ép. Số bậc tự do của các guốc phanh. Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép.Và do vậy, khác nhau ở: Hiệu quả làm việc. Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc. Gía trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe. Mức độ phức tạp của kết cấu. (a)(b) (c)(d)Hình 23. Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụnga Ép bằng cam; b Ép bằng xi lanh thủy lực; c Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự dod Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự doHiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 23a và 23b. Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép. Sau đó là đến các sơ đồ hình 23c và 23d.Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng đặc trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh, là: tính thuận nghịch, tính cân bằng và hệ số hiệu quả. Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị momen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển động của ô tô. Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục của bánh xe.