Lời nói đầu Trong ngành giao thông vận tải, ô tô là một phơng tiện quan trọng, nó chiếm một vị trí lớn trong sự nghiệp xây dựng và phát triển nền kinh tế. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật khác, ngành chế tạo ôtô trên thế giới cũng ngày một phát triển và hoàn thiện hơn. Đáp ứng khả năng vận chuyển về tốc độ, tính an toàn cho xe cũng nh đạt hiệu quả kinh tế cao, trong những năm gần đây, nền kinh tế nớc ta từng b- ớc phát triển mạnh, nhu cầu vận chuyển tăng nhanh, vì vậy ngành giao thông vận tải cũng phát triển theo. Bên cạnh đó, chất lợng đờng sá ngày một tốt hơn, cho phép nâng cao tốc độ trung bình của xe. Việc đảm bảo cho ô tô chuyển động đợc an toàn, đòi các hệ thống điều khiển, các cụm chi tiết của xe phải luôn luôn có đủ tình trạng kỹ thuật tốt, trong đó hệ thống phanh của xe chiếm một vị trí hết sức quan trọng, nó là một hệ thống quyết định chính về an toàn cho ô tô chuyển động. Các loại ô tô đợc sử dụng ở nớc ta hiện nay rất đa dạng về chủng loại và do chiều nớcchế tạo, nhng các loại xe của Liên xô cũ vẫn đợc sử dụng rộng rãi ở nớc ta hiện nay. Hệ thông phanh ở trên ô tô hiện nay thờng dùng loại phanh guốc dẫn động bằng khí nén hoặc dầu phanh. Trong đề án đợc giao, em nhận nhiệm vụ cải tiến hệ thống phanh cho xe KPAZ. Hệ thống phanh trên KPAZ (Khi cha cải tiến), có phanh chân đặt ở tất cả các bánh xe và dẫn động bằng khí nén. Hệ thống phanh tay đợc điều khiển bằng cơ khí và đợc đặt ở hệ thống truyền lực (đầu ra trục thứ cấp của hộp số phụ). Sau một thời gian sử dụng, các chi tiết của cơ cấu phanh tay bị mòn, do đó làm giảm hiệu quả phanh. Mặt khác hệ thống phanh trong trên xe KPAZ chỉ dùng trong những trờng hợp phanh cho xe dừng lại ở trên dốc, xe đang chuyển động với tốc độ thấp. Trong trờng hợp xe chạy với tốc độ cao, nếu cần sử dụng phanh tay (khi hệ thống phanh chân bị gặp sự cố) thì hiệu quả phanh thấp và xe có thể bị quay ngang so với chiều đang chuyển động (qua cơ cấu vi sai của cầu làm cho xe bị quay ngang). Để tăng khả năng an toàn và hiệu quả phanh cho xe, em chọn thiết kế cải tiến hệ thống phanh dự phòng, dùng khi hệ thống phanh chính mất tác dụng, hệ thống phanh này sẽ tăng năng suất vận chuyển và tính an toàn cho xe. 1 Chơng I Giới thiệu chung về xe KAPA3 - 256 I.1. Khái quát về KPAZ - 256 - Công suất động cơ : N max = 240 ml - Tải trọng G e = 12.000 KG - Trọng lợng bản thân G 0 = 11.530kg - Trọng lợng của xe khi đầy tải G = 23.530kg - Trọng lợng phân ra cầu trớc G 1 = 4.670kg - Trọng lợng phân ra cầu sau G 2 = 18.860kg - Kích thớc của xe: + Chiều dài xe L 0 = 8.100mm + Chiều rộng xe B 0 = 2.640mm + Chiều cao xe H 0 = 2.830mm - Toạ độ trọng tâm xe + Khoảng cách từ tâm bánh xe trớc đến trọng tâm xe : a = 3847mm + Khoảng cách từ tâm của 2 bánh xe cầu sau đến trọng tâm xe : b = 953mm. + Chiều cao trọng tâm xe: hg = 1.400mm - Kiểu động cơ : M3 - 238 + Đờng kính xi lanh 130mm + Hành trình piston : 140mm + Tỷ số nén : 16,5 + Thứ tự làm việc các xi lanh : 1 - 5 - 4 - 2 - 6 - 3 - 7 - 8 - Hệ thống phanh : Hơi, tang trống + Bán kích thớc trong phanh : r = 220mm + Góc ôm tầm ma sát: B 0 = 120 - Gia tốc cực đại của xe : J max = 6m/S 2 - Tỷ số truyền bàn đạp phanh : i = 3,34 - Hành trình bàn đạp phanh : S bđ = 180mm 2 I.2. Giới thiệu hệ thống phanh xe KPA3 . Hệ thống phanh chân sử dụng trên xe KPA3 là loại phanh guốc đợc đặt tại tất cả các bánh xe và đợc dẫn động bằng khí nén, hệ thống phanh tay đợc điều khiển bằng cơ khí và đợc đặt ở đàu ra trục thứ cấp của hộp số. I - 3 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh chân. I. 3.a. Sơ đồ hệ thống phanh xe KPA3 - 256 cha cải tiến (hình 1) 1 - Máy nén khí. 2 - Van điều chỉnh áp suất 3 - Bình chứa khí. 4 - Van an toàn. 5 - 6- Bầu phanh trớc; sau. 7 - Tổng van. 3 S¬ ®å hÖ thèng phanh xe KPA3 - 256 Ch a c¶i tiÕn 4 3 1 2 5 7 6 H×nh 1 4 I.3.b Nguyên lý làm việc Máy nén khí đợc dẫn động từ động cơ, và bơm khí nén tới các bình chứa khí. áp xuất của khí nén trong bình chứa khí đợc xác định bằng đồng hồ lực đợc đặt ở trong buồng lái (ca bin). Khi cần giảm tốc độ của xe, khi xe xuống dốc, gặp chớng ngại vật trên đờng, hoặc đỗ xe lại ngời lái xe tác động vào bàn đạp phanh, qua hệ thống đòn dẫn động, đến van phân phối (tổng phanh) lúc đó khí nén từ các bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu phanh của xe, màng của bầu phanh đẩy ty phanh làm quay cam ép thực hiện quá trình phanh xe. Khi thôi phanh ngời lái nhả bàn đạp phanh do cấu tạo đặc biệt của tổng phanh khí nén ở các bình chứa khí không đi qua van đến các bầu phanh đợc và các bầu phanh có đờng thông với khí trời. Do đó các khí nén ở các bầu phanh đợc xả ra ngoài bầu phanh, lò xo hồi vị ở các bầu phanh đẩy màng phanh, ty phanh về vị trí ban đầu thực hiện quá trình mở phanh hoàn toàn I.4. Sự cần thiết cải tiến lại hệ thống phanh xe KPA3 I.4.1. Đặc điểm và kết cấu sử dụng xe KPA3. Xe KPA3 là loại xe có đặc điểm tải trọng lớn 12.000KG là loại xe 2 cầu (6x4) có kết cấu phần khung gầm chắc chắn. Trọng lợng bản thân 11.350kG. Hiện nay trong các Xí nghiệp và các mỏ than đang sử dụng rất rộng rãi cho việc vận chuyển đất đá và than. Do bộ phận truyền lực, gầm xe rất chắc chắn nên thờng xuyên đợc sử dụng chở quá tải, mặt khác do địa hình hoạt động phức tạp, đờng xấu, nhiều dốc dài và cua gấp. Nguy hiểm có thể xẩy ra, vì vậy hệ thống phanh phải làm việc liên tục, đòi hỏi hệ thống phanh phải có độ tin cậy cao và an toàn cho xe khi vận hành, không có sự cố xảy ra đối với hệ thống phanh. I.4.2. Những tồn tại của hệ thống phanh khi cha cải tiến. a. Ưu điểm. - Sử dụng đơn giản. - Dễ sửa chữa - Bố trí đơn giản . - Giá thành rẻ. b. Khuyết điểm 5 Do đặc điểm sử dụng xe KPA3 chạy trên địa hình phức tạp, dốc dài và th- ờng xuyên chở quá tải lái nặng cho nên dễ xẩy ra tai nạn, mất an toàn khi hệ thống phanh gặp sự cố nh: - Vỡ đờng ống dẫn khí (do 1 dòng nên hệ thống phanh hơi mất tác dụng toàn bộ) - Màng phanh bị rách, hỏng. - Phanh tay đợc điều khiển bằng cơ khí dễ bị kẹt, dắt dẫn đến hệ thống phanh mất tác dụng, độ tin cậy thấp do đó yêu cầu làm sao nâng cao đợc độ tin cậy cho hệ thống phanh, đảm bảo an toàn cho xe và ngời điều khiển, đòi hỏi chúng ta phải cải tiến lại hệ thống phanh. I.4.3. Các yêu cầu của hệ thống phanh sau khi cải tiến. - Lực phanh trong cả hệ thống phanh chính và phanh dự phòng phải đạt đợc các yêu cầu cần thiết. + Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe. + Độ tin cậy cao. + Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để bảo đảm sự ổn định của xe. + Điều khiển nhẹ nhàng. + Không có hiện tợng tự xiết. - Kết cấu đơn giản, thuận lợi trong chế độ và sử dụng. - Điều chỉnh dễ ràng, đảm bảo điều kiện thuận loại cho xe hoạt động. - Có thể phanh xe trong thời gian dài. - Hệ thống phanh chính khi làm việc bình thờng, thì cơ cấu phanh dự phòng không gây ảnh hởng đến quá trình làm việc của cơ cấu phanh chính. - Giá thành thấp. - Khi hệ thống phanh chính gặp sự cố, thì hệ thống phanh dự phòng phải sử dụng đợc ngay. 6 Ch¬ng II C¶i tiÕn hÖ thèng phanh xe KPA3 7 8 II.1. Phơng án thiết kế Để tận dụng tối đa hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén, để nâng cao độ tin cậy và tính an toàn ta thiết kế thêm hệ thống phanh dự phòng. - Hệ thống phanh dự phòng đợc thiết kế riêng biệt, nên ta phải thiết kế bố trí thêm van chia dòng. + Một dòng cho hệ thống phanh của cơ cấu phanh trớc + Một dòng cho hệ thống phanh của cơ cấu phanh sau và phanh dự phòng. - Van dự phòng (van phanh tay). Đợc điều khiển bằng tay. - Đờng dẫn khí cho van dự phòng, van phanh tay. - Bầu phanh kép có 2 khoang riêng biệt dùng cho 2 hệ thống phanh chính và phanh dự phòng (nâng cao tính an toàn). - Bộ điều hoà lực phanh (để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả phanh). II.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh xe KPA3 - 256 sau cải tiến (hình 2) 1: Máy nén khí 2. Van điều chỉnh áp suất 3. Van chia khí 4-5-6. Bình chứa khí 7-8. Van an toàn 9. Van dự phòng 10. Tổng van (Tổng phanh) 11. Bầu phanh trớc 12. Bầu phanh dự phòng 13. Bộ điều hoà lực phanh 14. Bầu phanh sau 9 11 1 2 3 4 10 12 S¬ ®å hÖ thèng phanh sau c¶i tiÕn 8 6 5 9 7 12 14 14 13 H×nh 2 10 [...]... điều hoà lực phanh Khí nén đến các cơ cấu phanh qua các bầu phanh của xe tác dụng vào màng bầu phanh, đẩy ty phanh làm quay cam, ép các guỗc phanh vào trồng phanh thực hiện quá trình phanh xe Khi không phanh ngời lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh lúc này tổng phanh các Piston trở về vị trí đóng các cửa van không cho khí nén đi qua xuống các bầu phanh đồng thời mở cho khí nén từ các bầu phanh đi ra... bầu phanh đi ra ngoài khí quyển làm cho áp suất trong các bầu phanh giảm, lò xo hồi vị ở các bầu phanh đẩy màng phanh trở về vị trí ban đầu thôi tác dụng vào cam phanh, thực hiện quá trình nhả phanh Khi hệ thống phanh chính gặp sự cố, khí nén không đợc cung cấp cho hệ thống khi đó hệ thống phanh chính không có tác dụng Do bầu phanh dự phòng không có khí nén làm cho lò xo ở khoang dới giãn ra thông... má phanh, tỷ số trong lợng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của má phanh và chế độ làm việc của má phanh Quá trình tính toán cải tiến hệ thống phanh cho xe KPAZ Các cơ câu phanh vẫn đợc giữ nguyên vì vậy ta phải tiến hành kiểm nghiệm lại tất cả các chi tiết III-4-1 Công ma sát riêng Công ma sát riêng đợc xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh. .. sau khi đẩy mép van cao su 26 Chơng III Tính toán - và thiết kế hệ thống phanh cải tiến 27 III-1 Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh - Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh đợc tính toán theo mô men bám trên các bánh xe Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toàn cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh đợc xác định III.1.1 ở một bên cầu trớc: Ta có công thức:... hoạt động của xe ngời lái vặn van xả nớc để xả hết nớc ra khỏi bình tránh cho nớc theo các đờng ống đều các bầu phanh công tác gây ra kẹt, rắt làm mất tác dụng của bầu phanh Khi phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp phanh, thông qua hệ thống dẫn động tác dụng vào tổng phanh Khi nén đợc đi qua tổng phanh chia làm 2 đờng - Một đờng đều các cơ cấu của phanh trớc - Một đờng đều các cơ cấu phanh sau qua bộ... tác dụng của lò xo hồi vị 19 làm cho màng phanh 16 cùng ty đẩy 18 cũng dịch chuyển theo trở về vị trí ban đầu thực hiện quá trình nhả phanh II.3.6 Bộ điều hoà lực phanh Bộ điều chỉnh tự động lực phanh (Bộ điều hoà lực phanh) dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén đợc dẫn động đến các buồng hãm của các bầu phanh củahệ thống phanh đợc điều chỉnh lến phanh trên các bánh xe phù hợp với trọng lợng phân... **************** Phanh có hiệu quả tốt nhất khi lực phanh trên các bánh xe bằng lực bám của bánh xe Nghĩa là khi trên một bánh xe Ppmax = Zbx 23 - Trong đó Zbx là phản lực trên mặt đờng tác động lên bánh xe, nó cũng là trọng lợng đợc phân bổ lên bánh xe - : là hệ số bám của bánh xe với mặt đờng Trong quá trình sử dụng và trong qúa trình phanh, Z bx luôn luôn thay đổi do: + Sự chất tải (bố trí tải trọng) làm cho. .. vị 21 II.3.5.b Nguyên lý làm việc Khi phanh không khí từ khoá hãm đợc dẫn vào hốc ở trên màng 16 làm cho màng 16 võng xuống tác động lên đĩa 17 làm dịch chuyển cần 18 và quay tay đòn đều chỉnh cùng với cam của cơ cấu phanh bằng cách đó các bánh xe sau đợc phanh nh phanh bánh xe trớc bằng buồng hãm bình thờng Khi cài hệ thống phanh dự phòng qua van dự phòng (van phanh tay) khí xả đợc xả ra khỏi hốc dới... không có khí nén làm cho lò xo ở khoang dới giãn ra thông qua ty đẩy tác động lên màng của bầu phanh đẩy ty phanh làm quay cam, ép guốc phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh xe II.3 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của các cụm quan trọng trong hệ thống phanh chính xe KPA3 II.3.1 Van phân phối khí (Tổng van phanh) 3.1.a Cấu tạo (hình 3) 1 Tay đòn 2 Vít chặt tay đòn 3 áo bảo vệ 4 Trục con lăn 11 5... bổ xung sẵn có để đảm bảo phanh ôtô khí có chỗ hở và giảm áp suất trong bình chứa của hệ thống xuống quá mức quy định (nhỏ hơn 4kG/cm 2) thì lúc đó lực đẩy của lò xo 8 thắng lực tác dụng của khí nén tác dụng lên piston 5, con đội 4 làm dịch chuyển màng phanh 16 cùng cần 18 đi xuống qua hệ thống dẫn động làm quay cam ép, ép guốc phanh vào tang trống và xe bị phanh lại Muốn mở phanh ta có 2 cách - Tăng . em nhận nhiệm vụ cải tiến hệ thống phanh cho xe KPAZ. Hệ thống phanh trên KPAZ (Khi cha cải tiến) , có phanh chân đặt ở tất cả các bánh xe và dẫn động bằng khí nén. Hệ thống phanh tay đợc điều khiển. hiệu quả phanh cho xe, em chọn thiết kế cải tiến hệ thống phanh dự phòng, dùng khi hệ thống phanh chính mất tác dụng, hệ thống phanh này sẽ tăng năng suất vận chuyển và tính an toàn cho xe. 1 Chơng. phanh : S bđ = 180mm 2 I.2. Giới thiệu hệ thống phanh xe KPA3 . Hệ thống phanh chân sử dụng trên xe KPA3 là loại phanh guốc đợc đặt tại tất cả các bánh xe và đợc dẫn động bằng khí nén, hệ thống