ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2023
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2023
MỤC LỤC
MỤC LỤC.. i
DANH MỤC HÌNH ẢNH.. iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU.. vi
LỜI NÓI ĐẦU.. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.. 2
1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh. 2
1.1.1 Nhiệm vụ. 2
1.1.2 Phân loại2
1.1.3 Yêu cầu. 2
1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh dẫn động thủy lực. 3
1.3 Nguyên lí làm việc hệ thống phanh dẫn động thủy lực. 5
1.4 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa. 8
1.5 Ưu nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa. 11
1.6 Cơ sở lí thuyết về tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh đĩa. 12
1.6.1 Nhiệm vụ. 12
1.6.2 Số liệu ban đầu. 12
1.6.3 Trình tự tính toán. 13
1.7 Kết luận chương 1. 16
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH ĐĨA VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÔ PHỎNG.. 18
2.1 Giới thiệu về Toyota Camry 2023. 18
2.1.1 Giới thiệu chung. 18
2.1.2 Thông số kĩ thuật của xe. 19
2.2 Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh đĩa trên xe Toyota Camry 2023. 23
2.2.1 Thông số tính toán. 23
2.2.2 Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát.24
2.2.3 Xác định mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra.26
2.2.4 Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh.26
2.2.5 Tính toán xác định công ma sát riêng.28
2.2.6 Tính toán xác định áp lực trên bề mặt má phanh.29
2.3 Trình tự các bước thực hiện bài toán. 30
2.4 Sơ đồ khối cấu trúc mô phỏng cơ cấu phanh đĩa. 31
2.4.1 Khái niệm sơ đồ khối31
2.4.2 Quy tắc vẽ sơ đồ khối32
2.4.3 Xây dựng sơ đồ khối cho bài toán mô phỏng. 33
2.5 Kết luận chương 2. 35
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG KIỂM BỀN ĐĨA PHANH CẦU TRƯỚC TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2023. 36
3.1 Giới thiệu phần mềm thực hiện mô phỏng. 36
3.1.1 Giới thiệu phần mềm NX Siemens. 36
3.1.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS. 38
3.2 Mô phỏng bài toán kiểm bền. 39
3.2.1 Xác định mục đích mô phỏng. 39
3.2.2 Thiết lập mô hình cơ cấu phanh. 40
3.2.3 Thiết lập điều kiện biên. 41
3.2.4 Mô phỏng. 42
3.2.5 Kết quả mô phỏng. 52
3.3 Các trường hợp mô phỏng. 52
3.4 Phân tích kết quả mô phỏng. 58
3.5 Kết luận chương 3. 61
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH.. 62
4.1 Phương pháp kiểm tra và chẩn đoán hư hỏng thường gặp. 62
4.2 Phương pháp bảo dưỡng và sửa chữa hư hỏng. 63
4.2.1 Sửa chữa hư hỏng trên phanh đĩa. 63
4.2.2 Kiểm tra bộ trợ lực chân không. 65
4.2.3 Quy trình xả air hệ thống phanh. 65
4.3 Tổng kết chương 4. 68
KẾT LUẬN.. 69
TÀI LIỀU THAM KHẢO.. 70
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu tạo hệ thống phanh dẫn động thủy lực.3
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực.5
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lí cấu tạo của xy lanh chính.6
Hình 1.4: Cơ cấu phanh đĩa.8
Hình 1.5: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.9
Hình 2.1: Các kích thước cơ bản của Toyota Camry 2023 2.5Q.18
Hình 2.2: Toyota Camry 2023 2.5Q.. 19
Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi phanh.23
Hình 2.4: Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh.23
Hình 3.1: Phần mềm NX.36
Hình 3.2: Phần mềm ANSYS.38
Hình 3.3: Thông số, kích thước đĩa phanh. 40
Hình 3.4: Hình chiếu chính diện má phanh trong NX.41
Hình 3.5: Hình chiếu cạnh má phanh trong NX.41
Hình 3.6: Điều kiện biên.42
Hình 3.7: Biến dạng của đĩa phanh bằng.53
Hình 3.8: Ứng suất của đĩa phanh bằng gang xám.53
Hình 3.9: Biến dạng đàn hồi của đĩa phanh bằng gang xám.53
Hình 3.10: Biến dạng của đĩa phanh bằng thép carbon.55
Hình 3.11: Ứng suất của đĩa phanh bằng thép carbon.55
Hình 3.12: Biến dạng đàn hồi của đĩa phanh bằng thép carbon.55
Hình 3.13: Biến dạng của đĩa phanh bằng hợp kim nhôm.56
Hình 3.14: Ứng suất của đĩa phanh bằng hợp kim nhôm.57
Hình 3.15: Biến dạng đàn hồi của đĩa phanh bằng hợp kim nhôm.57
Hình 3.16: Tổng độ biến dạng. 58
Hình 3.17: Ứng suất vật liệu. 59
Hình 3.18: Biến dạng đàn hồi vật liệu. 60
Hình 4.1: Máy chuẩn đoán phát hiện lỗi62
Hình 4.2: Quy trình xả AIR.. 66
Hình 4.3: Tháo bánh xe. 67
Hình 4.4: Bình dầu phanh. 68
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2023 2.5Q.19
Bảng 2.2: Ký hiệu của các khối sẽ sử dụng và ý nghĩa.32
Bảng 3.1: Kích thước đĩa phanh. 40
Bảng 3.2: Kết quả mô phỏng đĩa phanh.52
Bảng 4.1: Hư hỏng thường gặp cơ cấu phanh đĩa. 64
LỜI NÓI ĐẦU
Giao thông vận tải chiếm vị trí vô cùng quan trọng trong nền kinh tế quốc gia, đặc biệt là ở những quốc gia có nền kinh tế phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất định phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải. Đặc biệt là giao thông đường bộ, mà trong đó ô tô là phương tiện vận chuyển người và hàng hóa chiếm tỉ trọng lớn nhất và hiệu quả nhất.
Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất, có vai trò đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách trên xe.Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao để nâng cao được năng suất vận chuyển hàng hoá và điều quan trọng nhất là đảm bảo được an toàn khi lưu thông trên đường.
Đề tài này có nhiệm vụ “Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh đĩa” dựa trên xe tham khảo là xe Camry của hãng TOYOTA. Sau 8 tuần nghiên cứu tính toán, mô phỏng dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầyđã giúp em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên do điều kiện thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầyđã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh
1.1.1 Nhiệm vụ
Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định để đảm bảo an toàn giao thông khi xe vân hành trên đường.
Giảm tốc độ của ôtô 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 ôtô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt 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 ôtô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ thế ôtô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển.[1]
1.1.2 Phân loại
Theo mục đích sử dụng, hệ thống phanh trên ô tô được phân chia thành: phanh chính, phanh dừng và phanh dự phòng.
Theo các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh người ta phân loại như sau
- Theo cơ cấu phanh: phanh guốc, phanh đĩa, phanh dải.
- Theo dẫn động phanh: dẫn động khí nén, dẫn động thủy lực, dẫn động thủy khí, dẫn động cơ khí, dẫn động điện.
1.1.3 Yêu cầu
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất, quãng đường phanh ngắn nhất, thời gian phanh nhỏ nhất.
- Phanh êm dịu và đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao.
- Điều khiển nhẹ nhàng, êm dịu (lực tác động nhỏ).
- Phân bố mô men phanh phải hợp lý dể đảm bảo tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh.
- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.
- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng.
- Lực phanh trên các bánh xe tỉ lệ thuận với lực điều khiển trên bàn đạp.
- Có khả năng giữ ô tô dừng trên dốc trong thời gian dài.
1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh dẫn động thủy lực
Hình 1.1: Cấu tạo hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
|
1. Cơ cấu phanh trước |
5. Xi lanh phanh chính |
9. Cần kéo phanh tay |
|
2. Ống dẫn dầu mềm |
6. Bình chứa dầu |
10. Dây cáp |
|
3. Đầu nối |
7. Bộ trợ lực |
11. Bộ điều chỉnh lực phanh |
|
4. Ống dẫn dầu cứng |
8. Bàn đạp phanh |
12. Cơ cấu phanh sau |
Trên hình 1.1 trình bày cấu tạo hệ thống phanh dẫn động thủy lực điển hình. Khả năng phanh của ô tô được thực hiện thông qua các cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe: trên cầu trước bố trí cơ cấu phanh đĩa 1, trên cầu sau bố trí cơ cấu phanh tang trống 12.
- Cơ cấu phanh được dẫn động bởi:
Dẫn động điều khiển phanh bằng bàn đạp (phanh chân), thông qua lực từ bàn đạp phanh 8 và các ống dẫn dầu phanh tới cơ cấu phanh.
Dẫn động điều khiển bằng cần kéo (phanh tay), thông qua lực kéo trên cần phanh 9 và dây cáp đến điều khiển phanh các bánh xe sau.
Trong hệ thống phanh chung trên xe ô tô còn chia thành các khái niệm: phanh chính (thường xuyên sử dụng), phanh dừng (sử dụng khi muốn dừng lâu tại một vị trí) và phanh dự phòng (sử dụng khi cấp thiết).
- Phanh chính phải là một hệ thống hoàn chỉnh, độc lập với các hệ thống phanh khác. Nó có nhiệm vụ giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe đang chuyển động khi cần thiết. Hệ thống phanh này được điều khiển bằng chân và thường được dẫn động bằng hệ thống khí nén hoặc thủy lực.
- Phanh dừng có nhiệm vụ giữ ô tô ở trạng thái dừng trong thời gian dài, nó phải có khả năng giữ được ô tô đứng yên được trên độ dốc nhất định (tùy theo tiêu chuẩn quy định). Phanh dừng thường được dẫn động bằng hệ thống cơ khí cơ khí, điều khiển bằng tay.
- Phanh dự phòng có nhiệm vụ thay thế tạm thời cho phanh chính khi hệ thống phanh này gặp phải sự cố trên đường. Phanh dự phòng và phanh dừng có thể sử dụng chung một hệ thống.
- Ngoài ra trên một số loại ô tô thường có bố trí hệ thống phanh chậm dần, nó có tác dụng giảm tốc độ của xe ở các dốc dài mà không phải sử dụng tới phanh chính hay các phanh khác. Hệ thống phanh này có thể là hệ thống phanh thủy lực, được bố trí ở trục thứ cấp của hộp số hoặc phanh băng động cơ với một van điều khiển đặt trên đường xả khí của động cơ.
Khi không phanh, các bánh xe lăn trơn. Khi phanh, các cơ cấu phanh 1, 12 thực hiện phanh bánh xe, giảm tốc độ ô tô.
1.3 Nguyên lí làm việc hệ thống phanh dẫn động thủy lực
Sơ đồ nguyên lý của một hệ thống dẫn động phanh bằng thuỷ lực điển hình sử dụng phổ biến trên ô tô được thể hiện trên hình 1.2. Hiện nay, do yêu cầu về an toàn chuyển động ngày càng cao nên dẫn động phanh chính của ôtô thường được thiết kế có 2 dòng độc lập, nếu một trong 2 dòng gặp sự cố thì dòng còn lại phải đảm bảo được hiệu quả phanh nhất định để đảm bảo an toàn cho người lái và mọi người xung quanh.
Một trong những giải pháp phổ biến hiện nay để tạo 2 dòng dẫn động độc lập là sử dụng xi lanh chính có 2 khoang công tác riêng biệt như thể hiện trên hình 1.2:
- Dòng thứ nhất bắt đầu từ khoang sau của xi lanh chính 3 theo đường ống 4 dẫn tới các xi lanh công tác 5 để điều khiển các cơ cấu phanh đĩa của các bánh xe cầu trước 6.
- Dòng thứ hai đi từ khoang trước của xi lanh chính 3 theo đường ống 7 đi qua bộ điều hoà lực phanh 8 tới các xi lanh công tác 9 điều khiển các cơ cấu phanh guốc của các bánh xe cầu sau 10.
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực.
Dẫn động của hệ thống phanh hoạt động theo nguyên lý thuỷ tĩnh: xi lanh chính tiếp nhận và biến đổi lực điều khiển của người lái thành áp suất chất lỏng và truyền tới các xi lanh công tác tại các bánh xe. Với nguyên lý hoạt động như vậy, toàn bộ năng lượng dùng để phanh ô tô đều do người lái sinh ra nên nếu yêu cầu về lực phanh lớn thì người lái sẽ không thể đáp ứng được hoặc nhanh chóng bị mệt mỏi. Vì vậy, hệ thống dẫn động thuỷ lực chỉ sử dụng trên các dòng ô tô con và ô tô tải loại nhỏ. Để giảm nhẹ lực mà người lái phải tác động khi phanh, trong hệ thống dẫn động thường có bố trí bộ phận trợ lực bằng chân không 2.
Ngoài ra, trong hệ thống còn có bộ điều hoà lực phanh nằm trên dòng dẫn động phanh cầu sau. Bộ điều hoà có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất chất lỏng trong dòng dẫn động của phanh cầu sau, sao cho lực phanh ở đây không vượt quá lực bám để tránh cho các bánh xe khỏi bị hiện tượng bị trượt lết trong mọi điều kiện phanh.
Trên đây chỉ là một ví dụ điển hình, trong thực tế, dẫn động phanh thuỷ lực có kết cấu và cách bố trí các phần từ rất đa dạng. Cách chia dòng dẫn phanh cũng có thể khác nhau tuỳ theo từng loại ô tô cụ thể.
Phần tử cơ bản trong hệ thống dẫn động phanh bằng thuỷ lực là xi lanh chính. Trên hình 1.3 thể hiện sơ đồ nguyên lý làm việc của xi lanh chính.
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lí cấu tạo của xy lanh chính.
Các bộ phận cơ bản của xi lanh chính gồm: có bầu chứa dầu 11, vỏ xi lanh 1, pít tông 2 và van một chiều 8. Pít tông chia xi lanh thành 2 khoang: khoang bên phải (a) thông với bình chứa dầu qua lỗ bù dầu 10; còn khoang bên trái (b) nối với bình qua lỗ 12.
Khi phanh, lực tác động của người lái từ bàn đạp được truyền qua các đòn dẫn động đi tới tay đẩy 14 làm pít tông 2 dịch chuyển. Khi mép của phớt làm kín 5 bịt lỗ bù dầu 10 thì áp suất trong khoang (a) bắt đầu tăng, lò xo 7 bị nén lại, van 9 mở ra và chất lỏng được dồn vào đường ống dẫn tới các xi lanh công tác tại các bánh xe để thực hiện quá trình phanh.
Khi nhả phanh, pít tông 2 lùi trở lại vị trí ban đầu, áp suất cao trong hệ thống tạo nên lực nén lò xo 6 lại để chất lỏng hồi về xi lanh chính qua van một chiều 8. Lò xo 6 được thiết kế sao cho khi áp suất trong hệ thống còn khoảng 0,1 Mpa thì van một chiều đóng lại, tạo nên áp suất dư. Áp suất này có tác dụng ép chặt mép các phớt làm kín vào thành xi lanh để chống rò rỉ chất lỏng, đồng thời nó đảm bảo cho không khí không lọt được vào trong hệ thống.
Khi nhả phanh đột ngột, lò xo 6 đẩy pít tông 2 về vị trí ban đầu trong một thời gian rất ngắn nên chất lỏng công tác trong hệ thống không kịp hồi về để điền vào đầy khoang a theo sự dịch chuyển của pít tông. Vì vậy, trong khoang a xuất hiện độ chân không tạo nên sự chênh áp suất giữa 2 khoang (a) và (b). Do có sự chênh áp suất này, chất lỏng từ bình chứa dầu đi qua lỗ bù dầu 12 vào khoang (b) và từ đây đi qua các lỗ nhỏ 3 trên pít tông, mở van lá 4, uốn cong mép của phớt làm kín 5 rồi đi sang khoang (a), bù cho lượng chất lỏng còn thiếu tại đây. Sau đó, khi chất lỏng tiếp tục hồi về từ trong hệ thống, lượng chất lỏng thừa trong khoang (a) sẽ đi qua lỗ bù dầu 10 để trở về bình chứa. Như vậy, bằng cách cấp chất lỏng từ khoang (b) sang khoang (a) người ta có thể tránh được hiện tượng không khí bị hút vào trong khoang (a) của xi lanh chính khi nhả phanh đột ngột.
Hơn nữa, nhờ có lượng chất lỏng bù tức thời vào khoang (a) khi nhả phanh đột ngột, người ta có thể dồn được nhiều dẫu hơn vào trong hệ thống bằng cách đạp phanh 2 lần liên tục. Điều này là thực sự cần thiết khi trong hệ thống có không khí lọt vào, hoặc khi khe hở giữa má phanh và trống phanh quá lớn.
1.4 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa
Phanh đĩa có sơ đồ nguyên lý cấu tạo được thể hiện trên hình 1.4: phần quay của cơ cấu phanh được nối với đĩa 1, toàn bộ cụm phanh được bố trí trên giá đỡ 5 gồm có các má phanh 2 và xi lanh công tác 3. Khi phanh, áp suất chất lỏng tác động lên các pít tông 4 trong các xi lanh công tác và đẩy các má phanh ép vào đĩa 1 thực hiện quá trình phanh.
Phanh đĩa thường có cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh.
Phanh đĩa được sử dụng chủ yếu trên các loại ô tô nhỏ và được dẫn động bằng thuỷ lực.
vCấu tạo phanh đĩa có giá đỡ di động
Hình 1.5: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động.
|
1. Giá cố định |
4. Giá di động |
7. Đĩa phanh |
9.Lỗ dẫn dầu |
|
2. Lò xo lá |
5. Má phanh |
8. Pit tông |
10. Phớt bao |
|
3. Chốt trượt |
6. Lò xo |
|
|
- Một số chi tiết chính trong cơ cấu phanh đĩa:
Đĩa phanh
Đĩa phanh thường được làm từ gang cầu hoặc gang xám, với bề mặt mài phẳng để đảm bảo hiệu suất làm việc tốt nhất và tránh các vết xước. Mặc dù dạng đĩa phẳng dễ chế tạo hơn, nhưng ít được sử dụng do gây nóng ổ lăn của moayơ bánh xe, làm cho việc bôi trơn khó khăn hơn. [2]
Ngược lại, dạng đĩa không phẳng được ưa chuộng hơn vì giúp hạn chế nhiệt độ của ổ lăn và dễ dàng bố trí xi lanh công tác.
Ngoài ra, đĩa không phẳng có thể có các lỗ hướng kính, giúp làm mát hiệu quả hơn.
Má phanh
Cụm má phanh bao gồm các tấm ma sát và xương má phanh. Tấm ma sát dày khoảng 9 đến 10mm, trong khi xương má phanh là tấm thép có độ dày từ 2 đến 3mm.
Hai thành phần này được ghép lại và gắn trên giá xi lanh công tác thông qua rãnh hướng tâm và được định vị bằng các chốt trượt hoặc mảnh hãm. Mỗi bộ má phanh đều được trang bị chốt báo hết má phanh.
Khi tấm ma sát mòn đến khoảng còn từ 1 đến 4 mm, chốt báo hết sẽ tiếp xúc với đĩa phanh và thông báo về tình trạng của má phanh.
vXi lanh công tác
Bộ phận xi lanh công tác của cơ cấu phanh đĩa bao gồm xi lanh, có thể được tích hợp sẵn vào giá đỡ hoặc được sản xuất riêng, pít tông, phớt kín và vành chắn bụi. Trên phần trên của xi lanh có một lỗ xả không khí trong hệ thống dẫn động.
- Cấu tạo của phanh đĩa có giá đỡ xi lanh di động được trình bày trên hình 1.5:
Giá đỡ xi lanh 4 có thể di chuyển trượt ngang được theo chốt trượt 3 và được bắt cố định với giả cố định 1. Trong giá di động 4 khoét lỗ tạo thành xi lanh và được bố trí pít tông 8. Pít tông tỳ trực tiếp vào một má phanh 5. Má phanh ở phía đối diện được lắp trực tiếp trên giá đỡ di động 4. Các má phanh được định vị nhờ các rãnh định vị trên giá di động, hoặc nhờ chốt trượt và các lò xo giữ 2, 6. Giá cố định được bắt với giá đỡ trục quay của bánh xe và là nơi tiếp nhận các phản lực sinh ra khi thực hiện phanh.
Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di chuyển tự do lựa dọc theo trục quay trên chốt trượt, nên khoảng cách giữa hai má phanh hai bên với đĩa phanh là như nhau.
Khi phanh, dầu theo ống dẫn đi vào xi lanh 8. Ban đầu, pit tông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh bên phải ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía bên phải, ép má phanh bên trái vào đĩa. Khi tiếp tục tăng áp suất dầu, các má phanh được ép sát lại, thực hiện quá trình phanh. Các lực ép từ hai phía có tác dụng tương tự với loại có hai pit tông (giá cố định). Giá di động được dịch chuyển và dẫn hướng dựa trên chốt trượt do tác dụng của dầu có áp suất trong khoang kín.
Như vậy đĩa 7 được ép bởi cả hai má phanh, thực hiện quá trình phanh bánh xe.
Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ, các phớt bao kín 10 có khả năng đàn hồi kéo pít tông trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh quay trơn với độ đảo rất nhỏ tách các má phanh với đĩa. Do bề mặt ma sát phẳng nên khe hở ban đầu của một cặp má phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0,03 ÷ 0,1 mm). Điều này giúp cho cơ cấu phanh đĩa có khe hở ban đầu rất nhỏ, tăng độ nhạy của cơ cấu khi phanh.
Giá trị mô men phanh sinh ra trong cơ cấu phanh phụ thuộc vào giá trị lực điều khiển P. Trên các cơ cấu phanh cần mô men phanh lớn có thể dùng từ 2 đến 3 pit tông được điều khiển đồng thời.
1.5 Ưu nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa
Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh tang trống - guốc như sau:
- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,050,15 mm nên rất nhạy, giảm được thời gian phanh chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
- Áp suất phân bố đều trên toàn bộ bề mặt má phanh, do đó má phanh có thể mòn đều.
- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở.
- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ dàng bố trí trong bánh xe.
- Hiệu quả của phanh không bị phụ thuộc vào chiều quay và ổn định hơn. (tính thuận xe)
- Khả năng tản nhiệt tốt hơn, nhất là đối với loại đĩa quay.
Tuy vậy, phanh đĩa vẫn còn một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là :
- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín.
- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm cho các má phanh bị mòn nhanh.
- Dưới áp suất làm việc cao nên dẫn đến các má phanh dễ bị nứt, xước.
- Thường phải sử dụng cùng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động nên khi động cơ không hoạt động thì hiệu quả dẫn động của phanh bị giảm xuống dẫn đến khó sử dụng và khó áp dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng.
1.6 Cơ sở lí thuyết về tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh đĩa
1.6.1 Nhiệm vụ
- Xác định các kích thước và các thông số cơ bản.
- Xác định các lực ép thiết.
- Xác định mô men phanh thực tế và mô men phanh yêu cầu.
- Tính toán mài mòn.
1.6.2 Số liệu ban đầu
Khi tính toán cơ cấu phanh cần biết trước các số liệu sau:
- Trọng lượng toàn bộ của xe: G
- Các tọa độ trọng tâm: a, b và hg. Nếu không có số liệu về hg thì có thể
tính gần đúng theo công thức:
- hg = 0,5B (đối với xe du lịch)
- hg= (0,70,8) B (đối với xe tải và khách)
Ở đây:
- B - Chiều rộng cơ sở của xe.
- Chiều dài cơ sở L.
- Kích cỡ lốp, để từ đó tính ra bán kính bánh xe và kích thước vành.
1.6.3 Trình tự tính toán
1, Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát.
- Cơ cấu phanh trước :
Lực ép tác dụng lên tấm ma sát của phanh đĩa :
(1.1)
Trong đó : Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh trước.
: Đường kính xi lanh phanh bánh xe.
: Áp suất trong xi lanh phanh chính cũng là áp suất dầu trên đường ống dẫn với xi lanh phanh bánh xe. (N/)
(1.2)
Với Q : Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp phanh Q = 300. (N)
D : Đường kính của xi lanh phanh chính. [ cm ]
: Hiệu suất truyền động thuỷ lực.
: Lực của trợ lực phanh. [ N ]
Trong đó: (1.3)
: Độ chênh lệch áp suất giữa không khí với độ chân không.
(1.4)
Với : Đường kính bên trong của bộ trợ lực chân không.
: Đường kính của van điều khiển.
2, Xác định mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra.
- Đối với cơ cấu phanh bánh trước:
(1.5)
Trong đó : hệ số ma sát của tấm ma sát.
: Lực ép má phanh vào đĩa (N).
: Bán kính trung bình của đĩa phanh.
: Số lượng bề mặt ma sát của một cơ cấu phanh.
- Tương tự đối với cơ cấu phanh sau :
3, Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh.
- Để đảm bảo khi thực hiện phanh xe đạt hiệu quả tốt nhất trong bất kỳ điều kiện nào, lực phanh yêu cầu tác dụng trên các bánh xe được xác định như sau:
- Lực phanh cực đại tác dụng lên một bánh xe cầu trước và cầu sau là :
Theo tài liệu [4] ta có :
và (1.6)
Trong đó : Trọng lượng phân bố trên cầu trước và cầu sau (N).
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước và cầu sau khi phanh.
Hệ số bám giữa lốp và mặt đường.
- Như vậy lực phanh yêu cầu trên hai bánh xe cầu trước và cầu sau là:
và (1.7)
- Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh là:
+ Đối với cơ cấu phanh banh trước
(1.8)
+ Đối với cơ cấu phanh bánh sau
(1.9)
Trong đó: (1.10)
Ở đây là bán kính thiết kế của bánh xe :
(mm) (1.11)
Hệ số phân bố tải trọng lên các cầu khi phanh , theo tài liệu [3] ta có :
(1.12)
(1.13)
Trong đó : : Chiều cao trọng tâm ô tô.
a, b: Khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô đến các cầu.
: Gia tốc chậm dần khi phanh.
g : Gia tốc trọng trường.
: Hệ số đặc trưng cường độ phanh.
4, Tính toán xác định công ma sát riêng.
- Công ma sát riêng được xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô ở vận tốc nào đó.
Theo tài liệu [5] ta có :
(1.14)
Trong đó : G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải.
: Vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh (m/s).
g : Gia tốc trọng trường.
: Tổng diện tích toàn bộ má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ô tô.
- Theo tài liệu [5] - Trị số cho phép công ma sát riêng đối với cơ cấu phanh như sau :
Ô tô du lịch [Lms ] = 4000 15000
5, Tính toán xác định áp lực trên bề mặt của má phanh.
- Giả thiết áp suất trên bề mặt má phanh phân bố đều. Theo tài liệu [4] ta có :
(1.15)
Trong đó : : Mô men sinh ra ở một cơ cấu phanh (Nm).
: Hệ số ma sát.
: Diện tích má phanh ().
- Giá trị cho phép áp suất trên bề mặt má phanh theo tài liệu [4] thì :
[q]q=1,22,0 [/].
1.7 Kết luận chương 1
Để đáp ứng được nhu cầu ngày một cao của con người về hệ thống phanh phải ngày càng ổn định, vận hành nhẹ nhàng và hơn hết là đảm bảo an toàn cho bản thân và những người cũng tham gia giao thông, hệ thống phanh trên các mẫu xe đang được cải tiến một cách nhanh chóng để có thể đáp ứng được nhu cầu của con người. Chương I đã trình bày một cách tổng quát nhất về hệ thống phanh đang được sử dụng trên xe Toyota Camry 2023, nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh. Ngoài ra còn nêu ra cơ cấu, nguyên lý, các ưu, nhược điểm và các công nghệ mới hiện đang được áp dụng trên hệ thống phanh hiện nay. Qua đó giúp người đọc có thể hình dung một bức tranh toàn cảnh nhất về hệ thống phanh. Cũng là tiền đề để có thể bước sang chương tiếp theo là “tính toán cơ cấu phanh”.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH ĐĨA VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC MÔ PHỎNG
2.1 Giới thiệu về Toyota Camry 2023
2.1.1 Giới thiệu chung
Toyota Camry 2023 2.5Q là mẫu sedan cao cấp nhất của nhà Toyota và là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hãng bao gồm: Camry, Corolla Altis, Vios.
Toyota Camry 2023 2.5Q mang phong cách thiết kế hoàn toàn mới của dòng Camry thế hệ thứ 8 với thiết kế sang trọng nhưng không kém phần thể thao và mạnh mẽ với kích thước vượt trội và mặt ga-lăng cỡ lớn, mẫu xe được sản xuất vào năm 2023. Toyota Camry 2.5Q được trang bị động cơ xăng A25A-FKS với dung tích 2.5 lít, đi kèm với hộp số tự động 8 cấp và ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại nên tăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc độ mà vẫn đảm bảo độ êm dịu, tiện nghi và an toàn cho người ngồi trên xe.
Thiết kế nội và ngoại thất mới của xe mang phong cách thể thao trẻ trung với nhiều điểm nhấn sang trọng và cao cấp hơn. Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ thống an toàn và tiện nghi: hệ thống túi khí, cảm biến, camera 360°, hệ thống an toàn chủ động Toyota Safety Sense 2, hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS,… nên xe Toyota Camry 2023 2.5Q là mẫu xe được ưa chuộng nhất của nhà Toyota và là mẫu xe sedan phổ biến nhất trên thế giới với 21,4 triệu xe được bán ra trên toàn cầu (tính đến hết năm 2020).
Hình 2.1: Các kích thước cơ bản của Toyota Camry 2023 2.5Q.
Hình 2.2: Toyota Camry 2023 2.5Q
2.1.2 Thông số kĩ thuật của xe
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2023 2.5Q.
|
Toyota Camry 2023 2.5Q |
|||
|
Số chỗ ngồi |
5 |
||
|
KÍCH THƯỚC VÀ TRỌNG LƯỢNG |
|||
|
Kích thước tổng thể (Dài x Rộng x Cao) |
mm |
4885 x 1840 x 1445 |
|
|
Chiều dài cơ sở |
mm |
2825 |
|
|
Chiều rộng cơ sở |
Trước/Sau |
mm |
1580 x 1605 |
|
Bán kính vòng quay tối thiểu |
|
m |
5,8 |
|
Trọng lượng |
Không tải |
kg |
1560 |
|
Toàn tải |
kg |
2030 |
|
|
Dung tích bình nhiên liệu |
lít |
60 |
|
|
ĐỘNG CƠ |
|||
|
Kiểu |
A25A-FKS |
||
|
Loại
|
4 xylanh thẳng hàng, 16 van, DOHC, VVT-iW (Van nạp) và VVT-i (Van xả), D-4S |
||
|
Dung tích công tác
|
cc |
2.487 |
|
|
Công suất tối đa (SAE-Net)
|
Hp/rpm |
207/6600 |
|
|
Kw/rpm |
154/6600 |
||
|
Mô men xoắn tối đa (SAE-Net)
|
kgf.m/rpm |
25.5/4400 |
|
|
Nm/rpm |
250/4400 |
||
|
Tiêu chuẩn khí thải |
Euro 5 w OBD |
||
|
KHUNG GẦM |
|||
|
Hộp số |
8 số tự động |
||
|
Hệ thống treo |
Trước |
Kiểu MacPherson |
|
|
Sau |
Tay đòn kép |
||
|
Hệ thống phanh |
Trước |
Đĩa thông gió 15` |
|
|
Sau |
Đĩa đặc 15` |
||
|
Trợ lực tay lái |
Trợ lực điện (EPS) |
||
|
Vỏ và mâm xe |
235/45R18, mâm đúc |
||
|
TRANG THIẾT BỊ CHÍNH |
|||
|
Ngoại thất |
|||
|
Đèn trước |
LED |
||
|
Đèn sương mù trước |
Kiểu LED |
||
|
Cụm đèn sau |
LED |
||
|
Kính chiếu hậu |
Cùng màu thân xe, gập chỉnh điện,tích hợp đèn báo rẽ, nhớ 2 vị trí, tự động điều chỉnh khi lùi. |
||
|
Hệ thống gạt mưa |
Gián đoạn/ điều chỉnh thời gian |
||
|
Tấm ốp hướng gió cản trước |
Có |
||
|
Tấm ốp hướng gió cản sau |
Có |
||
|
Chụp ống xả mạ Crôm |
Có |
||
|
Nội thất |
|||
|
Vị trí người lái |
|
||
|
Tay lái |
Loại |
3 chấu, bọc da có lẫy chuyển số |
|
|
Điều chỉnh 4 hướng |
Có |
||
|
Các nút điều chỉnh |
Âm thanh |
Có |
|
|
Màn hình hiển thị đa thông tin |
Có |
||
|
Bảng đồng hồ |
Loại |
Optrion |
|
|
Cửa sổ điều chỉnh điện |
Có – 1 chạm bên ghế người lái |
||
|
Khóa cửa trung tâm |
Có – tự động khóa theo tốc độ xe |
||
|
Khóa cửa từ xa |
Có |
||
|
Tay nắm cần số |
Ốp gỗ, mạ bạc |
||
|
Bảng điều khiển |
|
||
|
Hệ thống âm thanh |
AM/FM,MP3, WMA, 9 loa JBL |
||
|
Hệ thống điều hòa nhiệt độ |
Tự động 3 vùng độc lập |
||
|
Ghế |
|
||
|
Chất liệu ghế |
Bọc da |
||
|
Hàng ghế trước |
Trượt |
Có |
|
|
Ngả |
Có |
||
|
Điều chỉnh độ cao mặt ghế |
Có |
||
|
Hàng ghế thứ hai |
Gập, ngả, có tựa đầu |
||
|
An toàn |
|||
|
An toàn chủ động |
|||
|
Hệ thống chống trộm |
Có |
||
|
ABS, BA và EBD |
Có |
||
|
Camera 360°, camera lùi |
Có |
||
|
Cảm biến trước sau |
Có |
||
|
Chốt an toàn cho trẻ em |
Có |
||
|
Hệ thống an toàn Toyota Safety Sense 2 |
Có |
||
|
An toàn bị động |
|||
|
Hệ thống túi khí
|
Túi khí người lái và hành khách phía trước.Túi khí bên hông phía trước.Túi khí rèm.Túi khí đầu gối người lái. |
||
|
Dây đai an toàn |
Tất cả các ghế |
||
|
Khung xe hấp thụ xung lực GOA |
Có |
||
2.2 Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh đĩa trên xe Toyota Camry 2023
Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi phanh.
Hình 2.4: Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh.
2.2.1 Thông số tính toán
- Chiều dài cơ sở : L = 2825 mm
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước a = 1275 mm
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b = 1550 mm
- Chiều cao trọng tâm xe Hg = 620 mm
- Trọng lượng toàn bộ xe G (toàn tải) = 2030 kg
- Trọng lượng phân bố ra cầu trước = 1115 kg
- Trọng lượng phân bố ra cầu sau = 915 kg
- Khoảng cách từ tâm bàn đạp đến khớp quay = 240 mm
- Khoảng cách từ tâm khớp quay tới đường tâm thanh đẩy píttông xi lanh chính = 88 mm
- Đường kính xi lanh phanh chính D = 25,4 mm
- Đường kính xi lanh công tác trước = 50 mm
- Đường kính xi lanh công tác sau = 50 mm
- Đường kính trong của đĩa phanh trước =170 mm
- Đường kính ngoài của đĩa phanh trước = 300 mm
- Đường kính trung bình của đĩa phanh trước = 241 mm
- Đường kính trong của đĩa phanh sau = 160 mm
- Đường kính ngoài của đĩa phanh sau =300 mm
- Đường kính trung bình của đĩa phanh sau = 237 mm
- Góc ôm của má phanh trước là = 1,04 rad
- Góc ôm của má phanh sau là = 1,04 rad
- Bán kính ngoài của tấm ma sát R = 145 mm
- Bán kính trong của tấm ma sát r = 85 mm
- Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb = 126,1 mm.
2.2.2 Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát.
- Cơ cấu phanh trước :
Lực ép tác dụng lên tấm ma sát của phanh đĩa :
(1.1)
Trong đó : Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh trước.
: Đường kính xi lanh phanh bánh xe.
: Áp suất trong xi lanh phanh chính cũng là áp suất dầu trên đường ống dẫn với xi lanh phanh bánh xe (N/)
(1.2)
Với Q : Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp phanh Q = 300 (N)
D : Đường kính xi lanh phanh chính (cm)
: Hiệu suất truyền động thuỷ lực
: Lực của trợ lực phanh (N)
Trong đó: (1.3)
: Độ chênh lệch áp suất giữa không khí với độ chân không
= 1- 0,4=0,6 () = 5,886 ( )
(1.4)
Với : Đường kính bên trong của bộ trợ lực chân không,
=300 mm = 30 (cm)
: Đường kính của van điều khiển,
= 30 mm = 3 (cm)
Thay các giá trị vào công thức (1.4), (1.3), (1.2) ta xác định được :
=699,79
699,79.5,886= 4119,1 (N)
=921,02 (N/cm2)
Thay các giá trị vào công thức (1.1 ) ta xác định được:
(N)
Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh trước là : 11326,43 (N)
- Tương tự đối với cơ cấu phanh sau :
(N)
Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh sau là : 18075,02 (N)
2.2.3 Xác định mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra.
- Đối với cơ cấu phanh bánh trước:
(1.5)
Trong đó :0,3 , hệ số ma sát của tấm ma sát.
: Lực ép má phanh vào đĩa (N).
: Bán kính trung bình của đĩa phanh= 120.5mm
= 0,1205m.
: Số lượng bề mặt ma sát cho một cơ cấu phanh (=2).
Thay các giá trị vào công thức (1.5) ta được :
= 0,42.18075,02.0,1205.2 = 1829,54 (Nm )
Vậy mô men ở cơ cấu phanh bánh trước là : 1829,54 (Nm).
- Tương tự đối với cơ cấu phanh sau :
= 0,42.18075,02.0,1185.2= 1799,2 (Nm)
Vậy mô men ở cơ cấu phanh bánh sau là : 1799,2 (Nm).
Vậy mô men phanh thực tế ở toàn xe là :
N = 1829,54 + 1799,2 = 3628,74 (Nm)
2.2.4 Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh.
- Để đảm bảo phanh xe có hiệu quả nhất trong bất kỳ điều kiện nào , lực phanh yêu cầu trên các bánh xe được xác định như sau:
- Lực phanh cực đại tác dụng lên một bánh xe cầu trước và cầu sau là :
- Theo tài liệu [4] ta có :
và (1.6)
Trong đó : Trọng lượng phân bố trên cầu trước và cầu sau [N].
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước và sau khi phanh.
Hệ số bám giữa lốp và mặt đường ,0.7
- Như vậy lực phanh yêu cầu trên hai bánh xe cầu trước và cầu sau là:
và (1.7)
- Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh là:
+ Đối với cơ cấu phanh banh trước
(1.8)
+ Đối với cơ cấu phanh bánh sau
(1.9)
Trong đó 1115 (kg) = 10927 (N) ; 915 (kg) =8967 (N).
(1.10)
- Ở đây là bán kính thiết kế của bánh xe :
(mm) (1.11)
- Với bánh trước : dùng lốp 235/45R18
B =235 mm : Chiều rộng của lốp, 45% : Tỉ lệ giữa chiều cao so với chiều rộng của lốp => ta có: H =45235/100 = 105,75 mm
d : Đường kính vành bánh xe , d = 18 inch = 1825,4 = 457,2 mm.
: Hệ số biến dạng của lốp ,xem gần đúng biến dạng của lốp là như nhau
chọn 0,93
- Vậy ta có : (mm)
Hệ số phân bố tải trọng lên các cầu khi phanh, theo tài liệu [4], ta có:
(1.12)
(1.13)
Trong đó : : Chiều cao trọng tâm ô tô , = 620 mm
a , b : Khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô đến các cầu
: Gia tốc chậm dần khi phanh , = 6,86 ()
g : Gia tốc trọng trường , g = 9,81 ()
: Hệ số đặc trưng cường độ phanh
- Thay các giá trị vào công thức (1.12) v à (1.13) ta được :
= 1 + = 1,280
= 1 - = 0,660
- Thay các giá trị đã tính toán được vào công thức (1.8) và (1.9) ta có :
= 2524,4 (Nm)
= 1098,3 (Nm)
- Vậy mô men phanh yêu cầu của toàn xe là :
2524,4 + 1098,3
3622,7 (Nm)
- Mô men phanh thực tế : N = 3628,74 Nm > 36227,7 Nm
- Mô men do cơ cấu phanh sinh ra lớn hơn mô men phanh yêu cầu của phanh. Vậy mô men của phanh đạt yêu cầu đặt ra.
2.2.5 Tính toán xác định công ma sát riêng.
- Công ma sát riêng được xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô ở vận tốc nào đó.
- Theo tài liệu [5] ta có :
(1.14)
Trong đó : G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải
G =2030.9,81= 1989,4N = 19,89 (KN)
Vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh ( m/s ).
( Lấy = 80 km/h = 22,2 m/s ).
g : Gia tốc trọng trường , g = 9,81 m/.
: Tổng diện tích toàn bộ má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ô tô.
- Thay các giá trị vào công thức (1.14) ta có :
= 49920 = 0.05 ()
= 9992,4 ()
- Theo tài liệu [4] - Trị số cho phép công ma sát riêng đối với cơ cấu phanh như sau :
Ô tô du lịch [Lms ] = 4000 15000
- Do vậy công ma sát riêng tính trên thoả mãn điều kiện cho phép.
- Thời hạn phục vụ của má phanh phụ thuộc vào công ma sát riêng, công ma sát càng lớn thì nhiệt độ phát ra càng lớn má phanh chóng bị hỏng.
2.2.6 Tính toán xác định áp lực trên bề mặt má phanh.
- Giả thiết áp suất trên bề mặt má phanh phân bố đều . Theo tài liệu [4] ta có :
(1.15)
Trong đó : : Mô men sinh ra ở một cơ cấu phanh (Nm).
: Hệ số ma sát.
: Diện tích má phanh (rad).
==
=
==
=
+ Đối với cơ cấu phanh bánh trước :
()
+ Đối với cơ cấu phanh bánh trước :
()
- Giá trị cho phép áp suất trên bề mặt má phanh theo tài liệu [4] thì :
[q]q=1,22,0 (/).
- Do đó áp suất trên bề mặt tính toán các má phanh thoả mãn.
2.3 Trình tự các bước thực hiện bài toán
- Để cài đặt chính xác bài toán chúng ta cần hiểu biết về phần mềm thiết kế (CAD), và phần mềm mô phỏng (Ansys). Trong bài toán dưới đây em chọn sử dụng phần mềm NX Siemens để thiết kế mô hình và phần mềm Ansys Workbench để kiểm nghiệm bài toán mô phỏng kiểm bền cơ cấu phanh.
- Bưới 1: Thiết kế mô hình dựa vào thông số của xe tham khảo.
Chú ý: Thiết kết sát với kích thước của nhà sản xuất.
- Bước 2: Đưa mô hình thiết kế vào trong phần mềm để kiểm nghiệm.
Chú ý: file mô hình khi cho vào phần mềm mô phỏng nên để đuôi “step”.
- Bước 3: Lựa chọn vật liệu sử dụng cho đĩa phanh
Chú ý: Sử dụng vật liệu phổ biến để thu được kết quả có tính xác thực hơn.
- Bước 4: Thiết lập điều kiện biên ( điều kiện ban đầu của bài toán: Lực tác dụng lên đĩa phanh, áp suất phanh,...)
Chú ý: Lựa chọn các vị trí ngàm, trục trung tâm và vị trí đặt áp suất phanh.
- Bước 7: Cho chạy bài toán, thu thập kết quả và mô phỏng lại các trường hợp khác.
Chú ý: Lựa chọn các kết quả chính xác và cần chú ý các vị trí phân bố nhiệt độ.
- Bước 8: So sánh và nhận xét kết quả.
2.4 Sơ đồ khối cấu trúc mô phỏng cơ cấu phanh đĩa
Sơ đồ khối là một cách rất hiệu quả để mô tả các bài toán, thuật toán trong lập trình. Và mục đích chính của sơ đồ khối là giúp cho người xem hiểu và nhận biết rõ hơn về các thành phần của bài và quá trình bài toán diễn ra. Nó tạo ra một hình ảnh rõ ràng và dễ hiểu, giúp cho việc giải quyết các vấn đề liên quan đến bài toán trở nên dễ dàng hơn.
2.4.1 Khái niệm sơ đồ khối
Sơ đồ khối là một công cụ để mô tả và trực quan hóa quá trình hoạt động của thuật toán hoặc hệ thống. Nó thường được sử dụng trong lĩnh vực khoa học máy tính và kỹ thuật để mô tả các bước thực hiện hoặc luồng dữ liệu trong một hệ thống hoặc chương trình. Sơ đồ khối thường chỉ sử dụng các khối, mũi tên và các ký hiệu đơn giản để biểu thị các phép toán, điều kiện và dữ liệu, giúp cho người xem dễ dàng hiểu các bước và quá trình bài toán diễn ra. Mục đích của sơ đồ khối là giúp cho người sử dụng hoặc người đọc có được cái nhìn tổng quan và rõ ràng về chương trình hoặc hệ thống đang được miêu tả.
Cùng với sự phát triển của công nghệ và quy trình làm việc, sơ đồ khối cũng đã được cải tiến và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất, kỹ thuật, công nghệ thông tin, v.v... Từ đó, giúp chúng ta tăng cường sự hiểu biết và chính xác trong việc áp dụng các quy trình và thuật toán vào trong thực tế.
2.4.2 Quy tắc vẽ sơ đồ khối
Quy tắc vẽ sơ đồ khối khá đơn giản. Về cơ bản, có thể vẽ sơ đồ khối tương tự như một lưu đồ. Trước hết, cần vẽ các hình khối đại diện cho các bộ phận, chức năng cụ thể trong hệ thống. Sau đó tùy vào mối liên hệ của từng bộ phận mà bạn vẽ thêm các đường nối để thể hiện rõ đầu vào cho đến đầu ra của hệ thống.
Bảng 2.2: Ký hiệu của các khối sẽ sử dụng và ý nghĩa.
|
STT |
Ký hiệu |
Ý nghĩa |
|
1 |
Bắt đầu/ kết thúc chương trình |
|
|
2 |
Điều kiện rẽ nhánh (lựa chọn) |
|
|
3 |
Luồng xử lý |
|
|
4 |
Nhập |
|
|
5 |
Xuất |
|
|
6 |
Xử lý/ tính toán/ gán |
|
|
7 |
Trả về giá trị (return) |
|
|
8 |
Điểm nối liên kết |
Lưu đồ thuật toán được duyệt lưu đồ thuật toán theo trình tự sau:
- Duyệt từ trên xuống
- Duyệt từ trái qua phải
2.4.3 Xây dựng sơ đồ khối cho bài toán mô phỏng
Bài toán nghiên cứu kiểm nghiệm bền của đĩa phanh được thực hiện theo cách sau:
Đầu tiên, ta cần xác định mục đích mô phỏng để định hướng cho bài toán cần giải quyết những vấn đề, tình huống khác nhau. => Sử dụng khối
Tiếp theo là cây dựng mô hình phù hợp để chạy các bài toán trường hợp đã được đưa ra => Sử dụng khối
Sau đó là các bước thiết lập điều kiện như vật liệu, mô hình, điều kiện biên và cần được thiết lập cụ thể và đúng tình huống mô phỏng. => sử dụng khối
Tiếp đến là chạy bài toán và đánh giá kết quả thu được sau khi mô phỏng. Bước đánh giá kết quả rất quan trọng vì nó ảnh hưởng tới kết luận sau cùng của bài toán. => sử dụng khối
Kiểm nghiệm bền đĩa phanh đánh giá bằng việc so sánh ứng suất, bến dạng của đĩa phanh với ứng suất và biến dạng giới hạn của vật liệu làm đĩa phanh. So sánh ứng suất và biến dạng của 2 loại vật liệu đĩa phanh khác nhau. Lúc này ta sẽ sử dụng một luồng sử lý bắt đầu từ khối đánh giá kết quả cho tới khối thiết lập vật liệu thông qua khối thay đổi vật liệu. => Sử dụng khối
|
Thiết kế mô hình cơ cấu phanh đĩa |
|
Xác định mục đích mô phỏng |
|
Bắt đầu |
|
Thiết lập điều kiện biên |
|
Mô phỏng |
|
Kết thúc |
|
Thiết lập vật liệu |
|
Thông số vật liệu |
|
Đánh giá kết quả |
Dưới đây là sơ đồ khối em đã xây dựng để thực hiện bài toán mô phỏng cho đề tài “Nghiên cứu tính toán kiểm ngiệm cơ cấu phanh đĩa”:
2.5 Kết luận chương 2
Qua chương này ta đã tìm hiểu được thêm về hệ thống phanh được sử dụng trên xe Toyota Camry và các thông số kỹ thuật của xe. Qua đó, bằng phương pháp họa đồ, có thể thiết kế, tính toán tìm ra cơ cấu phanh hiệu quả, đáp ứng yêu cầu cho xe Toyota Camry 2023. Ngoài ra, dựa vào các giá trị: Công ma sát riêng; Áp suất lên bề mặt má phanh; Tỷ số [p] và Chế độ làm việc của cơ cấu phanh, ta có thể xác định được kích thước má phanh. Ngoài ra, ta còn xây dựng được sơ đồ khối cấu trúc của bài toán mô phỏng từ đó nắm bắt được quy trình các bước thực hiện trước khi bắt tay vào làm chương 3: “Mô phỏng kiểm bền đĩa phanh cầu trước Toyota Camry 2023” giúp ta giải quyết bài toán mô phỏng một cách khoa học, hiệu quả và dễ hiểu nhất.
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG KIỂM BỀN ĐĨA PHANH CẦU TRƯỚC TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2023
3.1 Giới thiệu phần mềm thực hiện mô phỏng
3.1.1 Giới thiệu phần mềm NX Siemens
NX Siemens là một phần mềm thiết kế sản phẩm đầy đủ tính năng, cho phép thực hiện tất cả các quy trình thiết kế trong một môi trường tích hợp. Điều này cho phép người dùng tối ưu hóa quy trình thiết kế và chuyển đổi từ ý tưởng thành sản phẩm đồng thời tăng cường chất lượng sản phẩm.
Hình 3.1: Phần mềm NX.
Với tính năng mô phỏng tích hợp, NX Siemens cung cấp một bộ công cụ vượt trội cho các kỹ sư và thiết kế viên nhằm giảm thiểu thời gian và chi phí trong môi trường sản xuất. Từ pre-processing đến post-processing, NX Siemens cho phép các kỹ sư và nhà phát triển sản phẩm mô phỏng các quá trình sản xuất trong một môi trường tích hợp và hỗ trợ cho các quy trình sản xuất phức tạp.
Phần mềm NX ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực như: Cơ khí, Hàng không & Quốc phòng, Giao thông vận tải, Máy móc & Thiết bị công nghiệp, Điện tử & Công nghệ Cao. NX được sử dụng trong các tập đoàn công nghệ lớn trên thế giới như GM, Nissan, Moog, GE, Pratt & Whitney,... Phần mềm NX được sử dụng trong 90% số xe được trưng bày tại triển lãm Ô tô Quốc tế Bắc Mỹ. Tại thị trường Việt Nam, NX được tin dùng trong nhiều doanh nghiệp, tiêu biểu như: Boeing, Suzuki,Samsung, Canon, Panasonic, Nissan, Foster, Vinfast,…[8]
Bên cạnh đó, NX Siemens còn cung cấp các công cụ vượt trội cho phân tích động lực học và độ cứng vật liệu, giúp người sử dụng dự đoán và giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp trước khi sản phẩm được sản xuất.
Ngoài ra, NX Siemens cũng hỗ trợ các quy trình quản lý sản phẩm, bao gồm quản lý bản vẽ và dữ liệu sản phẩm. Điều này đảm bảo quản lý tiến trình thiết kế sản phẩm chặt chẽ, linh hoạt và an toàn.
Với những tính năng và công cụ vượt trội, NX Siemens đã trở thành một công cụ kỹ thuật hiệu quả nhất cho các sản phẩm phức tạp trong các ngành công nghiệp như hàng không, ô tô, sản xuất và năng lượng.
Những điểm nổi bật của phần mềm NX:
- Khả năng thiết kế nhanh: NX cung cấp cho người dùng tính linh hoạt trong thiết kế bởi kỹ thuật Synchronous, giúp chúng ta dễ dàng hơn trong việc thiết kế, chỉnh sửa trực tiếp trong quá trình xây dựng mô hình. Sự tự do trong thiết kế trên nền Direct Modeling kết hợp kỹ thuật mới Synchronous này giúp cho việc thiết kế nhanh hơn hàng chục lần lần so với trước đây.
- Khả năng hiệu chỉnh dữ liệu: NX cung cấp khả năng đọc và chỉnh sửa toàn bộ dữ liệu 2D (dxf, dwg) và 3D ( Text,step,parasolid, fem,par, pms…).[8]
Thông thường qua đó các kỹ sư có thể mở dữ liệu và chỉnh sửa trực tiếp.
- Liên kết dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau: Phần mềm thiết kế CAD/CAM NX cho phép người dùng mở trực tiếp và chỉnh sửa dữ liệu từ các phần mềm như: Inventor, Solidwork, Catia, PTC-Creo… Như vậy sẽ tiết kiệm thời gian đáng kể cho việc chuyển đổi dữ liệu.
- Năng suất: NX cung cấp giải pháp tổng thể phần mềm thiết kế CAD/CAM/CAE. Công cụ quản lý dữ liệu giúp kỹ sư và người quản lý nâng cao năng suất. Tận dụng được dữ liệu cũ vào việc phát triển các sản phẩm mới…
- Sức Mạnh – NX xử lý được những bài toán cực kỳ phức tạp thông qua giải pháp CAD/CAM/CAE toàn diện.
3.1.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS
ANSYS là một phần mềm toàn diện và bao quát hầu hết các lĩnh vực vật lý, giúp can thiệp vào thế giới mô hình ảo và phân tích kỹ thuật cho các giai đoạn thiết kế. Hầu hết các nhà đầu tư rất thích phần mềm phân tích kỹ thuật này so với những gì chúng làm được và số tiền họ phải bỏ ra.
Phần mềm phân tích mạnh này giúp quá trình thiết kế kỹ thuật qua một cấp độ mới, không chỉ làm việc với những môi trường, thông số biến động, các hàm nhiều cấp bậc, mà còn hỗ trợ làm việc mang tính thích nghi với những mô hình kỹ thuật mới, nhưng công cụ CAE nhiều tính năng. Dĩ nhiên Ansys sẽ giúp nâng cao hiệu quả khi thiết kế, nâng cao tính sáng tạo, giảm bớt ràng buộc, hạn chế vật lý, thực hiện các bài kiểm tra mô phỏng mà không thể thực hiện trên những phần mềm khác.
Hình 3.2: Phần mềm ANSYS.
Ansys phát triển và tiếp thị phần mềm phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng các vấn đề kỹ thuật. Phần mềm này tạo ra các mô hình máy tính mô phỏng cấu trúc, thiết bị điện tử hoặc linh kiện máy để mô phỏng ứng suất, độ dẻo dai, độ đàn hồi, phân bố nhiệt độ, điện từ, lưu lượng chất lỏng và các thuộc tính khác. Ansys được sử dụng để mô phỏng cách một sản phẩm hoạt động với các thông số kỹ thuật khác nhau, mà không cần làm các sản phẩm thử nghiệm hoặc tiến hành các thử nghiệm va chạm. Ví dụ, phần mềm Ansys có thể mô phỏng một cây cầu sẽ ra sao sau nhiều năm sử dụng, cách xử lý tốt nhất cá hồi trong thùng để tránh lãng phí, hoặc cách thiết kế một tấm ván trượt sử dụng ít vật liệu hơn mà không bị mất an toàn.
Hầu hết các mô phỏng trong Ansys được thực hiện bằng phần mềm Ansys Workbench, là một trong những sản phẩm chính của công ty. Thông thường, người dùng Ansys phá vỡ các cấu trúc lớn hơn thành các thành phần nhỏ được mô phỏng và thử nghiệm riêng lẻ. Người dùng có thể bắt đầu bằng cách xác định kích thước của đối tượng, và sau đó thêm trọng lượng, áp suất, nhiệt độ và các đặc tính vật lý khác. Cuối cùng, phần mềm Ansys mô phỏng và phân tích chuyển động, sự mỏi, tiêu chuẩn phá hủy, lưu lượng chất lỏng, phân bố nhiệt độ, hiệu quả điện từ và các hiệu ứng khác theo thời gian.
Ansys cũng phát triển phần mềm để quản lý và sao lưu dữ liệu, nghiên cứu và giảng dạy học thuật. Phần mềm này được bán trên cơ sở thuê bao hàng năm.[9]
3.2 Mô phỏng bài toán kiểm bền
3.2.1 Xác định mục đích mô phỏng
Bài toán mô phỏng kiểm nghiệm bền cơ cấu phanh đĩa cầu trước:
- Mô phỏng kiểm bền cơ cấu phanh đĩa cầu trước.
- Phân tích ứng suất, biến dạng của đĩa và má phanh, so sánh với ứng suất và biến dạng giới hạn của vật liệu.
- Thay đổi vật liệu của đĩa phanh, phân tích và so sánh kết quả mô phỏng của 3 loại vật liệu đĩa phanh: Gang xám, Thép carbon và Hợp kim nhôm.
3.2.2 Thiết lập mô hình cơ cấu phanh
Từ phần chươnng 3, ta lựa chọn được bảng thông số sau:
Bảng 3.1: Kích thước đĩa phanh
|
Thông số |
Kích thước(mm) |
|
Bán kính trong r1 |
141 |
|
Bán kính ngoài r2 |
272 |
|
Độ đầy đĩa phanh |
5 |
|
Chiều cao đĩa |
80 |
Sử dụng phần mềm NX để thiết kế mô hình 3D đĩa và má phanh. Mô hình được thiết kế trong cơ cấu phanh đĩa là mô hình đĩa phanh. Mô hình được thiết kế theo kích thước được tham khảo từ cơ cấu phanh xe Toyota Camry 2023. Các kích thước thiết kế được thể hiện ở hình dưới đây.
Hình 3.3: Thông số, kích thước đĩa phanh
Hình 3.4: Hình chiếu chính diện má phanh trong NX.
Hình 3.5: Hình chiếu cạnh má phanh trong NX.
Để vẽ phanh đĩa trên phần mềm NX, thì làm theo các bước sau:
− Mở phần mềm NX và tạo một tài liệu mới.
− Chọn mục "Sketch" trên thanh công cụ
− Chọn mặt phẳng mà bạn muốn vẽ phanh đĩa lên.
− Sử dụng các công cụ như "Circle" hoặc "Arc" để vẽ phanh đĩa. -----Bạn có thể tham khảo bản thiết kế hoặc kích thước cụ thể của phanh đĩa để đảm bảo tính chính xác và đúng kích thước.
Sau khi hoàn thành thiết kế phanh đĩa, chọn "Extrude" để chuyển đổi thiết kế 2D sang 3D.
3.2.3 Thiết lập điều kiện biên
Áp lực phanh: 0,69 (MPa).
Lực tác dụng lên bề mặt đĩa phanh: 11326 (N).
Thời gian mô phỏng 1s.
Hình 3.6: Điều kiện biên.
3.2.4 Mô phỏng
Phanh là bộ phận an toàn quan trọng nhất trên xe. Nói chung tất cả các phương tiện đều có thiết bị an toàn riêng để dừng xe. Chức năng của phanh là làm chậm lại và dừng chuyển động quay của bánh xe. Để dừng bánh xe, má phanh được tác động cơ học vào đĩa rôto trên cả hai bề mặt. Hệ thống phanh là bắt buộc đối với tất cả các phương tiện hiện đại và hoạt động an toàn của phương tiện.
Hầu hết năng lượng cơ học của xe chuyển động được chuyển thành nhiệt thông qua ma sát giữa đĩa phanh và má phanh trong quá trình phanh và 99% năng lượng nhiệt được tiêu tán qua đĩa phanh và má phanh. Trong quá trình phanh các đơn vị ma sát của phanh rất phức tạp. Trong quá trình phanh, tất cả các thông số của quá trình (vận tốc, tải trọng, nhiệt độ và điều kiện tiếp xúc) đều thay đổi theo thời gian.
Thông thường, phân tích ứng suất nhiệt đã được thực hiện đối với bất kỳ vật liệu nào liên quan đến quá trình nhiệt để giám sát hành vi và đặc tính của vật liệu. Bất kỳ sự bất thường nào liên quan đến đầu vào nhiệt sẽ cho giá trị cao về cường độ ứng suất của vật liệu được nghiên cứu.[7]
vTrình tự thực hiện mô phỏng:
Bước 1: Mở phần mềm Ansys Workbenh.
Bước 2: Trên giao diện chính của phần mềm tại mục analysis system, nhấn giữ Static structural và kéo thả vào vùng đồ họa.
Bước 3: Nhấn chuột phải vào Geometry, chọn file mô hình 3D và nhấn đúp vào Model để mở bản thiết kế.
Bước 4: Chọn Mesh để chia lưới, trong hộp thoại Detail, thiết lập Sizing tại dòng Span Angle Center thiết lập tùy chọn là Medium:
Trên chi tiết lúc này, lưới đã được tự động cập nhật và chia lại với các kích thước đều và mịn như hình:
vThiết lập bài toán kiểm bền:
Cài đặt các điều kiện để chạy bài toàn mô phỏng
Cài đặt các điều kiện đầu vào như: Rotational Velocity, Pressure, Fixed Support.
- Rotational Velocity
Trong bài toán kết cấu tĩnh phanh đĩa trên Ansys, rotational velocity là thông số cho biết vận tốc quay của phanh đĩa. Thông thường, vận tốc quay này sẽ được nhập vào như một thông số đầu vào của bài toán và được sử dụng để tính toán các thông số khác của bài toán, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, lực, moment xoắn, v.v. Các giá trị tính toán được sử dụng để đánh giá tính an toàn và độ bền của phanh đĩa trong các điều kiện hoạt động khác nhau. Theo như tính toán ở chương 2 ta vận tốc quay của phanh đĩa là 50 rad/s.[10]
- Pressure
Trong bài toán kết cấu tĩnh phanh đĩa trong Ansys, áp suất phanh trên bề mặt phanh đĩa được áp dụng thông qua tính năng "Pressure" trong phần "Loads" của mô hình. Áp suất phanh thường được xác định bởi công thức tính toán dựa trên thông số kỹ thuật của hệ thống phanh. Sau khi xác định áp suất phanh, ta có thể áp dụng nó lên bề mặt phanh đĩa thông qua tính năng "Pressure" và chạy phân tích để xem hiệu ứng của áp suất phanh lên kết cấu phanh đĩa.[10]
Theo chương 2, áp lực phanh q= 11326 Pa. Ở đây ta chọn mặt có piston má phanh áp vào đó là mặt sau đĩa như hình.
- Fixed support
Trong bài toán static structural phanh đĩa, Fixed support là một loại hỗ trợ cố định được đặt trên một điểm, một cạnh hoặc một mặt của vật liệu để ngăn chặn bất kỳ sự di chuyển nào ở hướng đó. Khi áp dụng Fixed support, phần tử bị khóa lại và không thể di chuyển theo hướng xác định được chỉ định bởi hệ tọa độ. Loại hỗ trợ này được sử dụng để mô hình các vật liệu chịu được sự giới hạn di chuyển hoặc vật liệu được gắn chặt vào cố định. ở đây ta chọn mặt sau của đáy phanh đĩa làm điểm cố định, không cho phanh đĩa di chuyển.[11]
Tiếp theo ta thiết lập các các phương pháp giải thuật cho bài toán kết cấu tĩnh như: Total Deformation, Equivalent Stress, Equivalent Elastic Strain.
- Total deformation
Total deformation ở phần solution trong bài toán kết cấu tĩnh phanh đĩa trong Ansys là độ lệch so với hình dạng ban đầu của vật thể sau khi chịu tải trọng. Nó được tính toán bằng sự thay đổi độ dài và hình dạng của vật thể dưới tác dụng của tải trọng. Total deformation được tính toán dưới dạng vector và đại diện cho sự thay đổi của tất cả các hướng trong không gian. Nó được tính bằng đơn vị độ dài, thường là mét (m). Total deformation cũng có thể được hiển thị dưới dạng hình ảnh màu sắc, giúp người dùng dễ dàng đánh giá các vùng của vật thể bị biến dạng mạnh hơn so với các vùng khác.[11]
- Equivalent stress
Equivalent stress là một chỉ số dùng để đánh giá độ bền của vật liệu trong điều kiện tải trọng. Đây là một giá trị ứng suất tương đương được tính toán từ các ứng suất thực tế tại mỗi điểm trên vật liệu dựa trên một phép đo nào đó, giúp đơn giản hóa việc đánh giá độ bền của vật liệu và tối ưu hóa thiết kế kết cấu.
Trong bài toán kết cấu tĩnh phanh đĩa trên Ansys Workbench, equivalent stress được tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA) và hiển thị trong phần Solution. Giá trị này thường được so sánh với giới hạn độ bền của vật liệu để đánh giá tính an toàn của thiết kế.[10]
- Equivalent elastic strain
Trong bài toán kết cấu tĩnh phanh đĩa ở Ansys Workbench, Equivalent Elastic Strain là một thông số để đánh giá sự biến dạng của vật liệu dưới tác dụng của lực tải.
Equivalent elastic strain (Độ co giãn đàn hồi tương đương) là một thông số để đánh giá độ bền cơ học của vật liệu trong bài toán kết cấu tĩnh. Độ co giãn đàn hồi tương đương được tính toán dựa trên độ co giãn của vật liệu và tải trọng tác động lên nó, và được tính toán bằng công thức:
Equivalent elastic strain = (Equivalent stress) / (Modulus of elasticity)
Trong đó, Modulus of elasticity là hằng số đàn hồi của vật liệu, còn Equivalent stress là độ căng tương đương tính toán được từ bài toán kết cấu tĩnh. Cụ thể ở bài toán phanh đĩa thông qua độ co giãn đàn hồi tương đương, chúng ta có thể đánh giá được sự biến dạng của đĩa phanh và dự đoán được độ bền của đĩa phanh trong quá trình sử dụng.[10]
Cài đặt vật liệu cho đĩa phanh tại mục Material, tại ô tìm kiếm điền loại vật liệu mà bạn mong muốn và add lại để thay đổi vật liệu trong quá trình mô phỏng, thông sô vật liệu hiện ra khi bạn click vào tên vật liệu.
Trong bài, em sẽ mô phỏng 3 loại vật liệu khá phổ biến sử dụng trong chế tạo đĩa phanh. Chúng ta sẽ tập trung khai thác vào độ bền nén của vật liệu.
- Gang xám
Gang xám (gray cast iron) là hợp kim Fe – C trong đó cacbon tồn tại dưới dạng grafit tấm, có thành phần các nguyên tố hợp kim nằm trong giới hạn 2,8 – 3,5% C; 1,5 – 3% Si; 0,5 – 1% Mn; 0,1 – 0,2% P; S ≤ 0,08% với các vật đúc nhỏ và 0,1 – 0,12% đối với vật đúc lớn.
Gang xám có độ bền kéo vào khoảng 137 Mpa – 431 Mpa và độ bền nén vào khoảng từ 572 Mpa – 1293 Mpa[13], giá trị bền của vật liệu này theo ứng dụng Ansys là 1000 Mpa, nên ta sẽ lấy giá trị 1000 Mpa làm giá trị giới hạn.
- Thép carbon
Thép thường được sử dụng trong phanh là thép cacbon, Thép carbon có hai thành phần cơ bản chính là sắt và carbon, trong khi các nguyên tố khác có mặt trong thép carbon là không đáng kể. Thành phần phụ trợ trong thép carbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%) và đồng (tối đa 0,6%).
Thép cacbon có độ bền kéo vào khoảng 620 Mpa – 780 Mpa và độ bền nén vào khoảng từ 355 Mpa – 440 Mpa. Trong Ansys hiển thị giá trị giới hạn của độ bền kéo và nén của vật liệu này là 460 Mpa nên ta sẽ lấy 460 Mpa làm giới hạn bền.
- Hợp kim nhôm
Nhôm được sử dụng trong phanh ô tô thường là hợp kim nhôm silic (Al-Si), với tỷ lệ phần trăm thành phần khác nhau tùy thuộc vào các yêu cầu kỹ thuật cụ thể của ứng dụng. Thông thường, hợp kim nhôm silic chứa khoảng từ 5 đến 25% Si, từ 0,2 đến 2% Cu, từ 0,1 đến 1,2% Mg, từ 0,1 đến 1% Fe và các nguyên tố khác như Ni, Zn, Mn, Cr.
Hợp kim nhôm silic có khả năng chịu độ bền kéo từ khoảng 100 đến 300 MPa và độ bền nén từ khoảng 250 đến 400 Mpa. Ví dụ trên một số mẫu xe đua như Ferrari F50 và McLaren F1 hay trên các mẫu xe hơi cao cấp như Audi R8, Porsche 911 và BMW M3. Trong Ansys giá trị bền của nhôm hợp kim là 310 Mpa, nên ta sẽ lấy giá trị giới hạn của loại vật liệu này là 310 Mpa.[14]
3.2.5 Kết quả mô phỏng
Bảng 3.2: Kết quả mô phỏng đĩa phanh.
|
Thông số
Vật liệu |
Total deformation (m) |
Equivalent stress(Pa)
|
Equivalent elastic strain(m/m)
|
|
Gang xám |
Max: 2.7774e-6 Min: 0 |
Max: 2.0086e6 Min: 4142.5 |
Max: 1.8275e-5 Min: 1.6377e-7 |
|
Thép carbon |
Max: 1.5433e-6 Min: 0 |
Max: 2.0002e6 Min: 4745.1 |
Max: 1.001e-5 Min: 1.1943e-7 |
|
Hợp kim nhôm |
Max: 3.8494e-6 Min: 0 |
Max: 2.0185e6 Min: 2150.7 |
Max: 2.8461e-5 Min: 6,3534e-8 |
3.3 Các trường hợp mô phỏng
- Trường hợp 1: Đĩa phanh bằng vật liệu gang xám
Kết quả mô phỏng trường hợp 1:
Hình 3.7: Biến dạng của đĩa phanh bằng.
Hình 3.8: Ứng suất của đĩa phanh bằng gang xám.
Hình 3.9: Biến dạng đàn hồi của đĩa phanh bằng gang xám.
Ứng suất của đĩa phanh bằng vật liệu gang xám lớn nhất là 2,0086 MPa. Ứng suất này nằm trong giới hạn cho phép (1000 MPa). Như ta thấy trên hình 3.8, ứng suất tập trung ở vành ngoài của đĩa phanh. Thông số quan trọng của hệ thống phanh là phân tích ứng suất.Chủ yếu là nguyên nhân gây ra sự cố của hệ thống phanh vàđã được quan sát thấy ở mức tối đa ở phần bên ngoài nhất của đĩaphanh. Giá trị phân bố ứng suất trên toàn bộ kết cấu ít hơn có nghĩa là tuổi thọ tốt hơn và ít nguy cơ bị hỏng hệ thống phanh hơn. Ứng suất trên đĩa tương đối nhỏ cho thấy khả năng làm việc tốt của đĩa trong thời gian dài, tuổi thọ cao, hiệu quả phanh tốt.
Biến dạng tổng lớn nhất được quan sát thấy ở phần ngoài cùngphần của đĩa phanh là 0,0028 mm như trên hình 3.7. Cấu trúc càng ít biến dạng thì càng tốt cho sự ổn định của kết cấu. Biến dạng của đĩa phanh càng thấp thì giảm được hiện tượng đĩa cong vênh, mòn không đều nên hiệu quả phanh cao hơn.
Biến dạng đàn hồi là thông số biểu hiện cho độ biến dạng của vật liệu khi chịu tải. Nếu độ biến dạng vượt quá giới hạn chấp nhận được, thì đĩa phanh sẽ bị méo và dẫn đến hiện tượng rung khi phanh và gây ảnh hưởng đến hiệu suất. Trên hình 3.9, độ biến dạng đàn hồi của đĩa phanh làm từ gang xám là 1.8275mm, ở mức nhỏ và chấn nhận được.
- Trường hợp 2: Đĩa phanh bằng vật liệu thép carbon
Kết quả mô phỏng trường hợp 2:
Hình 3.10: Biến dạng của đĩa phanh bằng thép carbon.
Hình 3.11: Ứng suất của đĩa phanh bằng thép carbon.
Hình 3.12: Biến dạng đàn hồi của đĩa phanh bằng thép carbon.
Như hình 3.11, ta thấy ứng suất max của đĩa là 2,0002 MPa nằm trong ứng suất giới hạn của vật liệu đĩa phanh với thép carbon là 460 MPa. Ứng suất tập trung ở phần rìa ngoài của đĩa phanh tương tự đĩa phanh bằng vật liệu gang xám. Giá trị phân bố ứng suất trên toàn bộ kết cấu ít hơn có nghĩa là tuổi thọ tốt hơn và ít nguy cơ bị hỏng hệ thống phanh hơn. Ứng suất trên đĩa tương đối nhỏ cho thấy khả năng làm việc tốt của đĩa trong thời gian dài, tuổi thọ cao, hiệu quả phanh tốt.
Biến dạng lớn nhất theo tất cả các phương của đĩa phanh quan sát trên hình 3.10 là 0,0015 mm. Cho thấy biến dạng của đĩa rất là nhỏ đảm bảo tính ổn định của kết cấu đĩa phanh.
Trên hình 3.12, mức độ biến dạng đàn hồi của cơ cấu phanh làm từ thép carbon là 1.001mm rất nhỏ, vì thế không gây ra tình trạng biến dạng đĩa phanh và không gây ảnh hưởng đến quá trình và hiệu suất phanh.
- Trường hợp 3: Đĩa phanh bằng vật liệu hợp kim nhôm
Kết quả mô phỏng trường hợp 3:
Hình 3.13: Biến dạng của đĩa phanh bằng hợp kim nhôm.
Hình 3.14: Ứng suất của đĩa phanh bằng hợp kim nhôm.
Hình 3.15: Biến dạng đàn hồi của đĩa phanh bằng hợp kim nhôm.
Như hình 3.14, ta thấy ứng suất max của đĩa là 2,0185 MPa nằm trong ứng suất giới hạn của vật liệu đĩa phanh với hợp kim nhôm là 310 MPa. Ứng suất tập trung ở phần rìa ngoài của đĩa phanh tương tự đĩa phanh bằng vật liệu gang xám và thép carbon. Giá trị phân bố ứng suất trên toàn bộ kết cấu ít hơn có nghĩa là tuổi thọ tốt hơn và ít nguy cơ bị hỏng hệ thống phanh hơn. Ứng suất trên đĩa tương đối nhỏ cho thấy khả năng làm việc tốt của đĩa trong thời gian dài, tuổi thọ cao, hiệu quả phanh tốt.
Biến dạng lớn nhất theo tất cả các phương của đĩa phanh quan sát trên hình 3.13 là 0,0038 mm. Cho thấy biến dạng của đĩa rất là nhỏ đảm bảo tính ổn định của kết cấu đĩa phanh.
Trên hình 3.15, mức độ biến dạng đàn hồi của cơ cấu phanh làm từ hợp kim nhôm là 2.8461mm rất nhỏ, vì thế không gây ra tình trạng biến dạng đĩa phanh và không gây ảnh hưởng đến quá trình và hiệu suất phanh.
3.4 Phân tích kết quả mô phỏng
Hình 3.16: Tổng độ biến dạng
Phần Total deformation thể hiện sự biến dạng của đĩa phanh do tác động của nhiệt và lực lên đĩa phanh.Khi giá trị Total deformation lớn, điều này cho thấy đĩa phanh bị biến dạng mạnh, có thể dẫn đến các vấn đề về tính toán và sử dụng đĩa phanh. Nếu giá trị Total deformation quá lớn, đĩa phanh có thể bị vỡ hoặc gây ra các vấn đề an toàn khi tham gia giao thông.Tuy nhiên, khi giá trị Total deformation nhỏ, điều này cho thấy đĩa phanh không bị biến dạng quá nhiều và có thể sử dụng được một cách an toàn. Ở đây bài toán sử dụng 3 vật liệu : Gang xám, thép carbon, hợp kim nhôm. Kết quả ở đây cho thấy rằng với cùng điều kiện ban đầu thì thép carbon có độ biến dạng nhỏ nhất, sau đó lần lượt là gang xámvà hợp kim nhôm và vị trí chịu biến dạng nhiều nhất thường là vị trí biên vành ngoài đĩa phanh. Giá trị này khá là nhỏ và không cách nhau quá nhiều nên độ biến dạng của 3 vật liệu vẫn phù hợp để làm đĩa phanh ( thông thường độ biến dạng đĩa phanh của các nhà sản xuất thường không quá 0,5% đường kính đĩa).[15]
Hình 3.17: Ứng suất vật liệu
Equivalent Stress là một chỉ số dùng để đánh giá ứng suất tác động lên một bề mặt. Nó được tính toán bằng cách chuyển đổi các ứng suất tác động từ các hướng khác nhau trên bề mặt thành một giá trị ứng suất đơn. Giá trị này được so sánh với giới hạn chịu đựng của vật liệu để xác định xem liệu bề mặt đó có thể chịu được tải trọng đó hay không.Trong trường hợp đĩa phanh, Equivalent Stress được tính toán dựa trên tải trọng từ hệ thống phanh và phản ứng của vật liệu đĩa phanh với nhiệt độ. Khi Equivalent Stress vượt quá giới hạn chịu đựng của vật liệu, đĩa phanh có thể bị biến dạng hoặc gãy, gây nguy hiểm cho phương tiện và người lái. Theo tổng cục đo lường chất lượng thì giới hạn bền nén của thép carbon thường từ 355 Mpa – 440 Mpa, của gang xám là 572 Mpa – 1293 Mpa, còn đối với hợp hợp kim nhôm là 250 đến 400 Mpa. Từ kết quả đồ thị, hình ảnh cũng như bảng biểu ta thấy ứng suất của hợp kim nhôm là cao nhất, còn với gang xám và thép carbon thì ứng suất nằm trong vùng an toàn nên là độ bền đĩa trong trường hợp làm bằng hợp kim nhôm sẽ không bền bằng so với hai vật liệu còn lại. Dễ dấn đến mài mòn pháp hủy chi tiết trong quá trình phanh.
Hình 3.18: Biến dạng đàn hồi vật liệu
Equivalent elastic strain là chỉ số đo độ biến dạng của vật liệu khi chịu tải. Khi đĩa phanh bị nén do lực phanh, phần này sẽ cho ta biết độ biến dạng của vật liệu phanh. Nếu độ biến dạng vượt quá giới hạn chấp nhận được, thì đĩa phanh sẽ bị méo vặn và dẫn đến hiện tượng rung khi phanh, ảnh hưởng đến hiệu suất phanh của xe.Equivalent elastic strain đo lường độ biến dạng tương đương trên toàn bộ cấu trúc của đĩa phanh, được tính bằng cách kết hợp các ảnh hưởng của tải trọng ngoại lực và tính đàn hồi của vật liệu. Đại lượng này thường được sử dụng để đánh giá tính đàn hồi và khả năng trả lại hình dạng ban đầu của đĩa phanh sau khi tải trọng được loại bỏ. Ở bài toán này đối với ba vật liệu ta có thể thấy độ đàn hồi đối với từng vật liệu thì hợp kim nhôm có độ đàn hồi lớn nhất tiếp đó là gang cuối cùng là thép carbon.
vNhận xét chung
Từ kết quả phân tích cho ta thấy, Thép Carbon và vật liệu có các thông số: biên độ biến dạng, ứng suất, biên độ biến dạng đàn hồi thấp nhất từ có có thể đáp ứng được yêu cầu tốt nhất và là vật liệu phù hợp nhất để chế tạo đĩa phanh.
Gang xám là vật liệu ổn định thứ hai với các thông số luôn ổn định ở mức trung bình và có thể đáp ứng được yêu cầu vận hành của đĩa phanh.
Hợp kim nhôm là vật liệu kém ổn định nhất trong cả ba loại, với các thông số như: biên độ biến dạng, ứng suất, biên độ biến dạng đàn hồi luôn cao vượt trội hơn nếu như so sanh với 2 vật liệu còn lại. Vì vậy, tuy hợp kim nhôm vẫn có thể sử dụng làm vật liệu chế tại đĩa phanh nhưng độ tin cậy và đảm bảo sẽ không được bằng 2 vật liệu còn lại.
3.5 Kết luận chương 3
Khi sử dụng phần mềm NX để vẽ phanh đĩa thì có thể thiết kế được chi tiết dễ dàng và có độ chính cao so với thực tế. Với các lệnh với tool đa dạng dễ sử dụng nên được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực thiết kế chi tiết cơ khí.
Phân tích kết quả bài toán Static Structural của đĩa phanh ô tô trên Ansys Workbench cho phép đưa ra những đánh giá và kết luận sau:
- Dựa trên kết quả tính toán Equivalent Stress, ta có thể đánh giá khả năng chịu tải của đĩa phanh trong quá trình phanh xe,từ các vật liệu khác nhau như ở trong bài toán này là : gang xám, thép, hợp kim nhôm. Từ đó có thể xác định được các vùng nguy cơ bị phá hủy hay biến dạng khi sử dụng các vật liệu khác nhau.
- Từ kết quả tính toán Total Deformation và Equivalent Elastic Strain, ta có thể đánh giá khả năng biến dạng của đĩa phanh và xác định các vùng có nguy cơ bị hư hỏng thông qua ba vật liệu khác nhau.
- Sau khi phân tích xong bài toán Static Structural, ta có thể đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu cho đĩa phanh, giảm thiểu khả năng bị hư hỏng do nhiệt và lực phanh.
Tóm lại, kết quả tính toán của bài toán Static Structural cho đĩa phanh ô tô trên Ansys Workbench giúp ta đánh giá được khả năng chịu tải và biến dạng của đĩa phanh trong quá trình phanh xe, từ đó phát triển các giải pháp thiết kế tối ưu và đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách.
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHANH
4.1 Phương pháp kiểm tra và chẩn đoán hư hỏng thường gặp
Việc sửa chữa hệ thống phanh thường bắt đầu bằng việc sử dụng máy chẩn đoán để đọc mã lỗi. Từ đó, các kỹ thuật viên (KTV) có thể xác định nguyên nhân của vấn đề và tiến hành kiểm tra cụ thể trên hệ thống phanh của xe khách hàng.
Các KTV sau đó tháo rời bánh bị lỗi mà không cần phải tháo toàn bộ ra. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sửa chữa. Sự hỗ trợ từ các thiết bị như máy đo kiểm và máy chẩn đoán đa năng giúp tăng hiệu suất và chính xác trong quá trình sửa chữa hệ thống phanh.Với sự hỗ trợ như máy đo kiểm, máy chẩn đoán đa năng… thời gian và chi phí sửa phanh ABS được cắt giảm hơn rất nhiều so với những gara không chuyên.
Sau khi khắc phục lỗi, các KTV thường sẽ thực hiện Roadtest để đảm bảo rằng hệ thống phanh hoạt động bình thường. Họ cũng sẽ xóa mã lỗi trên máy chẩn đoán để đèn báo lỗi trên bảng điều khiển không còn sáng lên, và hệ thống hoạt động trở lại như bình thường. Điều này đảm bảo rằng xe của khách hàng được sửa chữa một cách đáng tin cậy và an toàn.
Sau khi đã khắc phục lỗi, các KTV sẽ chạy lại Roadtest và xóa đèn báo lỗi để hệ thống hoạt động lại bình thường.
Hình 4.1: Máy chuẩn đoán phát hiện lỗi
4.2 Phương pháp bảo dưỡng và sửa chữa hư hỏng
Quy trình bảo dưỡng chuẩn cho hệ thống phanh ABS sau khi đã khắc phục các lỗi cơ học có thể bao gồm các bước sau:
- Kiểm tra và vệ sinh cảm biến ABS**: Đảm bảo rằng các cảm biến ABS không bị bẩn hoặc hỏng hóc. Vệ sinh cảm biến để đảm bảo chúng hoạt động chính xác.
- Kiểm tra hệ thống thủy lực: Kiểm tra các thành phần thủy lực như xi lanh chính, ống dẫn dầu, và bất kỳ rò rỉ nào. Thực hiện sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận bị hỏng.
- Kiểm tra các van điều khiển thủy lực: Đảm bảo các van điều khiển hoạt động chính xác và không bị kẹt hoặc hỏng hóc. Thực hiện sửa chữa hoặc thay thế nếu cần thiết.
- Kiểm tra bơm và hệ thống điều khiển bơm: Kiểm tra hiệu suất của bơm và hệ thống điều khiển, đảm bảo chúng hoạt động đúng cách và không có lỗi.
- Kiểm tra lại và đổ thêm dầu phanh nếu cần: Đảm bảo mức dầu phanh trong hệ thống ở mức đủ và không có rò rỉ. Đổ thêm dầu phanh nếu cần thiết và thực hiện kiểm tra lại lần cuối.
Khi hoàn tất quy trình bảo dưỡng, KTV sẽ tiến hành kiểm tra lại toàn bộ hệ thống phanh để đảm bảo rằng mọi vấn đề đã được giải quyết và hệ thống hoạt động ổn định.
4.2.1 Sửa chữa hư hỏng trên phanh đĩa
Ngoài các hư hỏng đối với hệ thống dẫn động phanh thủy lực cơ cấu phanh đĩa có các hiện tượng hư hỏng riêng như sau:
Bảng 4.1: Hư hỏng thường gặp cơ cấu phanh đĩa
|
STT |
Hiện tượng hư hỏng |
Nguyên nhân |
Cách khắc phục |
|
1 |
Bàn đạp phanh rung khi phanh |
Đĩa phanh bị vênh, bề dày đĩa phanh không đều |
Thay đĩa phanh mới |
|
2 |
Phanh kêu khi phanh |
a. Má phanh mòn quá mức làm pít tông dịch chuyển quá xa |
Thay má phanh mới |
|
b. Má phanh lỏng trên giá lắp xi lanh con |
Sửa chữa hoặc thay má phanh mới |
||
|
|
c. Đĩa phanh chạm vào giá đỡ xi lanh con |
Kiểm tra xiết chặt lại bu lông lắp giá xi lanh con |
|
|
3 |
Phanhkhông nhả sau khi nhả bàn đạp phanh |
Bộ trợ lực hỏng, bàn đạp cong, cần đẩy xy lanh chính điều chỉnh không đúng |
Kiểm tra sửa chữa và điều chỉnh lại |
Các chú ý khi tháo lắp cơ cấu phanh đĩa
a, Chú ý khi tháo
- Chuẩn bị dụng cụ hứng dầu khi tháo giá di động khỏi ống dẫn dầu.
- Khi tháo pít tông khỏi xy lanh, chú ý không gõ và không làm xước hay gây hư hỏng pít tông.
- Khi tháo pít tông từ xy lanh ra chú ý không làm rách phớt, cao su chắn bụi, không làm xước mặt trong xy lanh.
- Các chi tiết tháo ra cần được rửa trong dầu phanh sạch.
b,Chú ý khi lắp
- Không dùng lại phớt, cao su chắn bụi.
- Vệ sinh sạch sẽ các chi tiết trước khi lắp đặc biệt là má phanh, đĩa phanh không được để dầu mỡ dính vào.
- Trước khi lắp pít tông vào xy lanh cần bôi dầu phanh hoặc mỡ chỉ định vào các bề mặt trượt của pít tông và mặt trong xy lanh.
- Lắp lại pít tông
- Nếu lắp ngược chiều thay phớt mới.
- Xả air sau khi lắp.
4.2.2 Kiểm tra bộ trợ lực chân không
Không nổ máy, đạp cần đạp phanh 1,2,3 lần. Kiểm tra xem chân phanh có cao dần lên theo số lần đạp phanh hay không.
Ở trạng thái xe không nổ máy, đạp phanh vài lần và giữ nguyên chân phanh. Nổ máy và kiểm tra xem chân phanh có hạ thấp xuống một đoạn nhỏ nữ, chứng tỏ hệ thống trợ lực làm việc tốt
Cảm nhận lực đặt trên bàn đạp tới khi đạt hết hành trình phanh, so với giá trị tiêu chuẩn. Nếu lực bàn đạp lớn thì chứng tỏ hệ thống có hư hỏng ở phần nguồn chân không hay van một chiều trợ lực hỏng (mòn, nở, nứt)
Khi phanh mất cảm giác đạp phanh chứng tỏ vị trí trợ lực bị sai lệch.
Nổ máy, đạp phanh, giữ nguyên chân phanh và tắt máy. Kiểm tra sau khoảng 30 giây sau chân phanh có bị đẩy lên cao không.
4.2.3 Quy trình xả air hệ thống phanh
Dụng cụ
- Dầu phanh
- Con đội
- Bộ xả air gồm cờ lê, tô vít, ống nhựa..
- Khăn lau.
Hình 4.2: Quy trình xả AIR
Những điều cần lưu ý khi xả air phanh ô tô: Luôn trang bị đầy đủ các dụng cụ bảo hộ như: găng tay cao su, giày bảo hộ và đặc biệt là kính bảo hộ khi làm việc. Các bước thực hiện việc xả air trên hệ thống phanh ô tô như sau:
B1: Đưa xe đến vùng có nền bằng phẳng đồng thời kéo phanh tay
B2: Mở nắp capo khoang động cơ xe, xác định bình chứa dầu phanh và vị trí xi lanh chính
B3: Xả dầu phanh cũ trong bình chứa dầu phanh ra, vệ sinh bình chứa dầu, sau đó thay thế dầu phanh mới vào.
B4: Sử dụng con đội để nâng xe lên khỏi mặt đất ở cả 4 bánh.
B5: Van xả air thường được gắn vào thân xi lanh trên cụm phanh, nên các bạn tìm kiếm khá nhanh và xác định vị trí của nó
B6: Lấy ống nhựa đã chuẩn bị sẵn gắn lên van xả, đồng thời đầu ống nhựa còn lại nối với bình đựng dầu phanh bên ngoài.
Hình 4.3: Tháo bánh xe
B7: Thực hiện thao tác xả air hệ thống phanh ô tô với hai người. Một người hỗ trợ nhồi bàn đạp phanh nhiều lần và sau đó giữ yên bàn đạp ở vị trí thấp nhất.
B8: Sau khi đã nhồi bàn đạp phanh và vẫn giữ bàn đạp ở vị trí thấp nhất, bạn từ từ mở van xả. Lúc này, dầu cũ và bọt khí sẽ đi theo ống nhựa ra ngoài. Các bạn đợi đến khi dầu phanh không còn chảy nữa thì đóng ốc xả air lại và nhả bàn đạp ra.
* * Lưu ý: Trong lúc mở van xả air, người hỗ trợ không được nhả bàn đạp phanh ra cho đến khi nào đóng van xả air lại.
B9: Các bước tiếp theo, các bạn chỉ việc lặp lại quy trình trên cho đến khi trong dầu phanh mới chảy ra khỏi van xả và không còn bọt khí nữa.
B10: Sau khi xả air xong, xiết chặt van xả và rút ống nhựa ra khỏi van.
B11: Làm vệ sinh và lau sạch khu vực xung quanh cũng như dầu phanh dính trên van xả.
B12: Kiểm tra mức dầu trong bầu đựng dầu phanh, Không được để mức dầu quá thấp. Nếu thấy có dấu hiệu hụt dầu lớn cần phải châm thêm, để thực hiện thao tác xả air cho 3 bánh còn lại. Vì nếu hụt dầu nó có thể làm cho không khí đi vào xi lanh chính khi xả air các bánh xe khác.
Hình 4.4: Bình dầu phanh
B13: Đối với các bánh tiếp theo: Lặp lại quá trình xả air như trên theo từng bước cho đến bánh xe cuối cùng
B14: Sau khi hoàn thành, tiếp tục kiểm tra mức dầu phanh và chiều cao bàn đạp phanh. Sau đó hạ xe xuống và chạy thử để kiểm tra.
4.3 Tổng kết chương 4
Kết thức chương 4, cũng là chương cuối của đề tài đã giúp em biết được các phương pháp chuẩn đoán hư hỏng thường gặp và các công nghệ đang được áp dụng để giúp việc chuẩn đoán các hư hỏng công trở nên dễ dàng hơn.
Ngoài ra em cũng đã được tìm hiểu về các hư hỏng thường gặp của hệ thống phanh, cách tháo lắp và sửa chữa các chi tiết trong hệ thống phanh. Qua đó hiểu thêm được về tầm quan trọng của việc bảo dưỡng hệ thống phanh và ảnh hưởng của việc bảo dưỡng đến hiệu suất phanh và mức độ an toàn của hệ thống phanh. Việc sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ là một trong những công việc quan trọng nhất giúp hệ thống phanh luôn hoạt động ổn định và sớm phát hiện ra các hư hỏng có thể sảy ra từ đó tránh sảy ra các tình huống nguy hiểm khi tham gia giao thông trên đường.
KẾT LUẬN
Đĩa phanh là bộ phận quan trọng trên xe ô tô, đảm bảo an toàn cho người lái, hành khách và các phương tiện xung quanh. Do đó phải tuân theo các yêu cầu nghiêm ngặt về vật liệu và hiệu suất. Sự kết hợp giữa nhiệt độ cao và ứng suất do má phanh tác dụng tạo ra các điều kiện thuận lợi cho việc làm đĩa phanh biến dạng. Vì vậy, đĩa phanh cần phải đảm bảo yêu cầu về độ bền cũng như biến dạng nằm trong giới hạn cho phép của vật liệu và đảm bảo hiệu suất phanh, tính kính tế tối ưu.
Sau quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp đề tài “ Nghiên cứu tính toán mô phỏng hệ thống phanh trên xe Toyota Camry 2023” đến nay đã hoàn thành.
Trong quá trình tìm hiểu tài liệu, giáo trình cũng như kiến thức đã được học trên nhà trường đã giúp em hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của hệ thống phanh, những đặc điểm kết cấu, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh nói chung và cơ cấu phanh đĩa trên xe Toyota Camry 2023 nói riêng . Đặc biệt hiểu thêm cơ sở lý thuyết, những công thức, tiêu chuẩn trong việc tính toán, kiểm nghiệm cơ cấu phanh đĩa từ đó tối ưu hóa được hiệu suất phanh, phát triển và cải tiến hệ thống phanh trên ô tô, giúp cải thiện độ an toàn và giảm thiểu tai nạn giao thông.Đây là bước khởi đầu quan trọng giúp cho em có thể nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô hiện nay của nước ta.
Trong quá trình làm đồ ngoài tìm hiểu trên tài liệu em được thầy giáo hướng dẫn là thầy TH.S Trịnh Đắc Phong hướng dẫn chỉ bảo những kiến thức chuyên ngành, giải đáp thắc mắc và giúp em sửa lại những phần kiến thức chưa chính xác. Từ đó em có thể hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn thầy đã tận tình, chỉ bảo giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỀU THAM KHẢO
[1] Lê Hồng Quân (2015),”Giáo trình thí nghiệm gầm ô tô”, NXB Khoa học và Kĩ thuật.
[2] PGS.TS Lê Văn Anh (2015),‘’Kỹ thuật Bảo dưỡng và sửa chữa ô tô’’ ,NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[3] Nguyễn Văn Chưởng, Hồ Hữu Hải, Nguyễn Trọng Hoan, Trịnh Minh Hoàng, Phạm Huy Hường,Nguyễn Khắc Trai (2010), ‘’Kết cấu ô tô’’.
[4] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Ðình Kiên(1985), ‘’Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo’’, Nhà xuất bản Ðại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội.
[5] Nguyễn Hoàng Việt(1998),’’Kết cấu và tính toán ô tô’’,Tài liệu lưu hành nội bộ khoa Cơ Khí Giao Thông,Đại Học Đà Nẵng.
[6] Lê Văn Anh, Nguyễn Can, Hoàng Quang Tuấn, Nguyễn Huy Tưởng(2019),’’Giáo trình Tính toán Kết cấu ô tô’’ ,Nhà xuất bản Thống Kê, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội.
[7]. Investigation of temperature and thermal stress in ventilated disc brake based on 3D thermomechanical coupling model, Ali Belhocine, Mostefa Bouchetara, Available online 5 July 2013.
[8]. A computational study on structural and thermal behavior of modified disk brake rotors, M.H. Pranta a , M.S. Rabbi a, S.C. Banik a , M.G. Hafez b , Yu-Ming Chu, Available online 27 July 2021.
[9]. Structural and Thermal Analysis of Disc Brake With and Without Cross Drilled Rotor, Vijay Dadi, 2 Koteswara Rao K, 3J Hari Narayana Rao 1M. Tech. Student, 2Asst. Professor, Dept of Me, KITS , Divili. Research Scholar. International Journal of Science Engineering and Advance Technology, IJSEAT, Vol. 3, Issue 9.
[10] DESIGN OPTIMIZATION OF BRAKE DISC GEOMETRY, Abhijeet Durgude Aditya Vipradas Sharan Kishore Swapnil Nimse MAE 598-2016-11 Final Report May 3, 2016.
[11] Topology Optimization of Disc Brake Rotor, Mit Patel, Vinay Khatod, Akash Patel, Nitesh Radadiya, Rajnikant Patel.
[12] Anup Kumar and R. Sabarish (2014), “Structural and Thermal Analysis of Brake Drum”, Middle-East Journal of Scientific Research, 20 (8): 1012-1016.
[13]. Nguyễn Hoàng Việt (2003), “Bộ điều chỉnh lực phanh -hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS”. Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa cơ khí Giao Thông, Ðại Học Ðà Nẵng.
[14]. Anup Kumar and R. Sabarish (2014), “Structural and Thermal Analysis of Brake Drum”, Middle-East Journal of Scientific Research, 20 (8): 1012-1016.
[15] DESIGN OPTIMIZATION OF BRAKE DISC GEOMETRY, Abhijeet Durgude Aditya Vipradas Sharan Kishore Swapnil Nimse MAE 598-2016-11 Final Report May 3, 2016.
