Nhận thức được điều này, với sự hướng dẫn của Thầy giáo ……………, em nhận đề tài tốt nghiệp

 “Thiết kế, tính toán hệ thống phanh khí nén cho xe vận tải ”- dựa trên xe cơ sở KAMAZ 5320.

Nội dung gồm những phần sau :

  Chương I    : Tổng quan về hệ thống phanh.

  Chương II   : Tổng quan về hệ thống phanh xe tham khảo.

  Chương III  : Thiết kế tính toán cơ cấu phanh chính.

  Chương IV  : Thiết kế tính toán hệ dẫn động phanh chính.

  Chương V   : Thiết kế tính toán hệ dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng

  Chương VI  : Tính bền một số chi tiết của cơ cấu phanh chính

  Chương VII : Thiết kế hệ thống dẫn động phanh rơmooc.

  Chương VIII : Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết điển hình.

  Chương IX   : Quy trình bảo dưỡng, sửa chữa.

    Trong quá trình tính toán thiết kế đồ án này, được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo ………………, em đã cố gắng tìm hiểu thực tế, tài liệu tham khảo và vận dụng các kiến thức đã học để thực hiện đề tài. Nhưng do thời gian có hạn, kinh nghiệm bản thân còn thiếu, nên không thể tránh được những sai sót trong quá trình làm đồ án.

    Em rất mong được các thầy, cô và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện hơn và sớm có thể áp dụng trong thực tế.

   Em xin chân thành cảm ơn !

        

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH CỦA XE ÔTÔ

   I. CÔNG DỤNG - PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH

     1.1. Công dụng:

   Hệ thống phanh dùng để làm giảm tốc độ của ôtô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đấy. Ngoài ra còn để giữ cho ôtô dừng được trên đường có độ dốc nhất định.

 Đối với ôtô, hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất. Bởi nó đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, do đó tránh được những tai nạn đáng tiếc xảy ra trên đường và nâng cao được năng suất vận chuyển hàng hoá.

  1.2. Phân loại :

   Theo cách điều khiển mà chia ra:

+/ Phanh tay điều khiển bằng tay.

+/ Phanh chân điều khiển bằng chân.

   Theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực mà chia ra phanh bánh xe và phanh truyền lực.

   Theo bộ phận tiến hành phanh : cơ cấu phanh còn chia ra phanh guốc, phanh đĩa,  phanh đai.

   Theo đặc điểm dẫn động mà chia ra các loại : Cơ, thuỷ, khí, điện, liên hợp.

+/Truyền động cơ khí : Được dùng ở phanh tay và phanh chân của một số ôtô trước đây.

     Nhược điểm của phương pháp này là đối với phanh chân do lực tác dụng lên bánh xe không đều và kém nhậy, điều khiển nặng nề, nên hiện nay ít sử dụng, còn riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ôtô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh cấp tốc và thật cần thiết. Cho nên hiện nay nó vẫn được dùng phổ biến trên ôtô.

+/Truyền động bằng thuỷ lực (dầu): được dùng rất phổ biến, đặc biệt trên các xe du lịch, và một số ôtô tải nhỏ của một số hãng, như : Toyota, Ford, Misubishi, Huyndai, Deawoo,....

+/Truyền động bằng khí nén (hơi): được dùng phổ biến trên các ôtô vận tải lớn, như  Kamaz, Maz, Huyndai, Samsung, Belaz,.

+/Truyền động điện : được dùng trên các đoàn ôtô vận tải, tuy nhiên ít dùng

+/Truyền động liên hợp : là sự kết hợp giữa các loại dẫn động khác nhau, trong đó loại thuỷ - khí là được dùng phổ biến.

  1.3. Yêu cầu :

 Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu sau :

-   Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.

-   Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh.

-   Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn. 

-   Dẫn động phanh có độ nhậy cảm lớn, sự chậm tác dụng nhỏ.

-   Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào.

-   Không có hiện tượng tự siết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng.

-   Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.

-   Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao, ổn định trong điều kiện sử dụng.

-   Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe.

-   Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài .

II. SƠ ĐỒ CẤU TẠO MỘT SỐ DẠNG CƠ CẤU PHANH

Nhận xét : Kết cấu chung của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tuỳ thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở bánh xe hoặc hệ thống truyền lực), loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh. Chúng ta có loại phanh guốc, phanh đĩa, được sử dụng rộng rãi trên các ôtô hiện nay.

 2.1.Cơ cấu phanh guốc:

   2.1.1. Cơ cấu phanh kiểu trống. 

    2.1.1.1. Sơ đồ cấu tạo:

 

Hình 1.1: Cấu tạo cơ cấu phanh kiểu trống

Trong đó :

1.  Guốc phanh	8. Má phanh
2.  Xilanh phanh bánh xe	9. Bulông quay cam điều chỉnh
3.  Mâm phanh	10. Lò xo của bánh lệch tâm
4.  Lò xo hồi vị	11. Cam lệch tâm điều chỉnh
5.  Guốc phanh	12. Vòng lệch tâm
6.  Má phanh	13. Trục lệch tâm
7.  Trụ dẫn hướng	14. Đai ốc hãm

2.1.1.2. Nguyên lý làm việc:

Cơ cấu phanh đặt trên giá đỡ hình đĩa hay còn gọi là đĩa phanh. Đĩa này được bắt cố định trên mặt bích của dầm cầu, các guốc phanh được đặt trên các trục lệch tâm (13) dưới tác dụng của lò xo (4) các má phanh luôn ép chặt hai pittông của xilanh phanh làm việc gần nhau. Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm (11). Cam này cùng với trục lệch tâm (13) có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh. Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các tấm ma sát, giữa các pittông của xilanh (2) có lò xo nhỏ để ép các pittông luôn sát vào các guốc phanh.

Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh hao mòn đều nhau thì guốc phanh đằng trước có gắn má phanh dài hơn. Vì hiệu quả của má phanh trước theo kiểu bố trí như hình vẽ sẽ lớn hơn nhiều ở đằng sau và vì phía bên trái bao giờ cũng chịu lực ma sát lớn hơn.

Để giữ cho các guốc phanh có hướng chuyển động ổn định trong mặt phẳng thẳng đứng, trên đĩa phanh có trụ dẫn hướng (7).

Khi tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng với áp suất cao truyền đến xilanh (2) tạo nên lực ép trên các pittông và đẩy các guốc phanh (1) và (5) ép sát vào trống phanh, do đó quá trình phanh được thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo(4) sẽ kéo các guốc phanh (1) và (5) trở lại vị trí ban đầu giữa má phanh và trống phanh có khe hở, vì vậy quá trình phanh kết thúc.

Trong quá trình sử dụng các má phanh sẽ hao mòn, do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh sẽ tăng lên. Muốn giữ cho khe hở trở lại bình thường thì phải điều chỉnh khe hở ở phía trên má phanh. Bằng cách xoay cam lệch tâm (11) và ở phía dưới bằng cách xoay chốt lệch tâm (13).

   2.1.2. Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm .

     2.1.2.1. Sơ đồ cấu tạo :

Trong đó:

1,13 - Xilanh phanh	6,10 - Guốc phanh
2 - Tấm chắn	7 - Cam lệch tâm
3 - Nút xả không khí	8 - Pittông
4 - Đường nối dẫn dầu	9,12 - Lò xo hồi vị
5,14 - Chốt tỳ	11 - Má phanh

Hình 1.2: Cấu tạo cơ cấu phanh kiểu trống đối xứng qua tâm

2.1.2.2. Nguyên lý làm việc :

  Đặc điểm quan trọng : mỗi guốc phanh quay quanh một chốt lệch tâm, được bố trí đối xứng với đường trục của cơ cấu phanh.

  Nguyên lý làm việc : khi đạp bàn đạp phanh, dầu được dẫn động từ xilanh tổng phanh qua đường dẫn đi tới các xilanh bánh xe. Dưới tác dụng của áp suất dầu hai pittông 1,13 dịch chuyển đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh do đó quá trình phanh được thực hiện. Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo hồi vị 9 sẽ kéo các guốc phanh 10, 6 trở về vị trí ban đầu, giữa trống phanh và má phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc. Việc điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và má phanh được thực hiện bằng cách xoay cam lệch tâm 7.

*Ưu điểm và nhược điểm :

Nhờ bố trí xilanh làm việc và chốt lệch tâm đối xứng như vậy nên hiệu quả phanh của hai má sẽ bằng nhau khi trống phanh quay bất kỳ chiều nào.

Khi trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ (ôtô tiến) thì hiệu quả phanh tốt, nhưng khi quay theo chiều kim đồng hồ (ôtô lùi) thì hiệu quả phanh thấp hơn khoảng 2 lần.

Nhược điểm này không quan trọng lắm đối với ôtô có tải trọng nhỏ, như xe du lịch. Mặt khác khi ôtô lùi thì có tốc độ thấp do đó mômen phanh đòi hỏi nhỏ.

 2.1.3. Cơ cấu phanh dạng bơi.

   2.1.3.1.Sơ đồ cấu tạo :

 

Hình1.3 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng bơi

Trong đó:

1-Trống phanh 2- Pittông xilanh phanh 3- Guốc phanh

4- Lò xo hồi vị 5- Má phanh 6- Xilanh bánh xe

     2.1.3.2. Nguyên lý làm việc :

  Đặc điểm chính của các loại cơ cấu phanh trên là : Đều có một điểm tựa cố định (chốt lệch tâm) nghĩa là guốc phanh chỉ có một bậc tự do, còn ở cơ cấu phanh dạng bơi ở guốc phanh có 2 bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Cơ cấu phanh dạng bơi hai xilanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh. Nhờ sự áp sát giữa trống phanh và má phanh cho nên khi ép sát vào trống phanh thì má phanh bị cuốn theo chiều quay của trống phanh. Mỗi má phanh lúc đó sẽ tác dụng vào pittông và đẩy ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định, lúc đó hiệu quả phanh sẽ tốt hơn và lực tác dụng nên bàn đạp giảm đi nhiều.

Hiệu quả phanh của ôtô khi tiến và lùi đều bằng nhau đó là ưu điểm nhưng khuyết điểm lớn nhất của cơ cấu phanh là kết cấu phức tạp.

 2.1.4. Cơ cấu phanh dạng cam.

2.1.4.1. Sơ đồ cấu tạo ::

 

Hình 1.4 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam

 Trong đó :       

1- Chốt guốc phanh	6- Khoá hãm	11- Cam ép
2- Mâm phanh	7- Guốc phanh	12- Con lăn
3-Tấm chắn	8- Lò xo hồi vị	13- Đòn điều chỉnh
4- Êcu	9- Tấm ma sát	14-Trục cam phanh
5-Tấm đệm chốt guốc phanh	10-Trục con lăn	15- Đệm lót

      2.1.4.2. Nguyên lý làm việc :

 Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm ma sát 9 có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn của chúng và được lắp trên hai guốc phanh 7. Các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm của chốt 1 lắp trên mâm phanh 2, trục của các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các cơ cấu. Khi phanh cam ép 11 có hành trình S sẽ doãng các guốc phanh ra và chúng ép lên mặt trong của trống, giữa cam ép 11 và guốc 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh, 4 lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh về vị trí nhả phanh.

*Đặc điểm : Cơ cấu phanh này chỉ dùng cho xe có tải trọng lớn và dùng cho hệ thống  phanh dẫn động bằng khí nén.

  2.1.5. Cơ cấu phanh tự cường hoá.

     2.1.5.1. Sơ đồ cấu tạo :

 

Hình 1.5 :  Cấu tạo cơ cấu phanh dạng tự cường hoá

Trong đó :

1-Thanh trung gian     2- Điểm tựa cứng

3,4,5 - Điểm tựa

     2.1.5.2.Nguyên lý làm việc :

·    Hình2.5a: Ở cơ cấu phanh này, lực ma sát giữa má phanh trước và trống phanh được dùng để tự cường hoá hiệu quả phanh cho má phanh sau vì guốc phanh trước được nối với guốc phanh sau nhờ thanh truyền trung gian 1(ứng với chiều quay của trống phanh như hình vẽ). Khi  trống phanh quay theo chiều nào đấy sẽ có một guốc phanh tựa vào một điểm tựa cứng 2. Theo chiều quay của trống phanh như hình vẽ thì hiệu quả phanh của guốc bên phải (guốc phanh được cường hoá và tỳ sát vào điểm tựa cứng) sẽ lớn hơn guốc phanh bên trái nhiều. Đặc điểm của cơ cấu phanh này là hiệu quả phanh khi ôtô tiến hoặc lùi đều như nhau.

·    Hình2.5b: Các pittông của cơ cấu phanh có đường kính khác nhau. Một pittông tác dụng trực tiếp lên guốc phanh trước, còn pittông có đường kính nhỏ tác dụng trực tiếp lên guốc phanh sau qua đòn 1. Đầu dưới đòn 1 được nối với guốc phanh trước qua thanh 2. Nhờ có tỷ số truyền của đòn 1 cho đòn 2 lên lực của pittông nhỏ tác dụng lên guốc phanh sau được tăng lên. Khi thiết kế người ta chọn tỷ số truyền của đòn 1 thế nào để bù lại sự khác nhau giữa đường kính của hai pittông nhờ thế lực tác dụng lên 2 guốc phanh sẽ bằng nhau.

Khi ôtô tiến cả 2 guốc phanh quay cùng với trống phanh để tựa vào điểm 3,4. Khi ôtô quay chạy lùi, guốc phanh bên trái bị trống phanh cuốn theo, rời điểm tựa 3 và tỳ sát vào điểm tựa 5, ở cơ cấu phanh này hiệu quả phanh lúc ôtô tiến lớn hơn lúc ôtô lùi.

·    Tóm lại : Qua phân tích kết cấu phanh loại guốc, chúng ta thấy rằng tuỳ theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh (mômen phanh) khác nhau, mặc dù kích thước guốc phanh như nhau. Hiện nay có xu hướng sử dụng phanh guốc loại bình thường với các điểm tựa ở một phía. Và nếu cần thiết thì làm thêm bộ phận cường hoá ở truyền động phanh.

 2.2. Phanh đĩa :

* Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên ôtô du lịch. Có hai loại phanh đĩa, loại đĩa quay và loại vỏ quay.

   2.2.1.Phanh đĩa loại đĩa quay.

     2.2.1.1. Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.6: Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa loại đĩa quay

Trong đó :	4- Guốc phanh
1-    Đĩa phanh	5- Má phanh
2- Vòng cố định	6- Vòng bít kín
3- Pittông phanh	7- Phớt che bụi bằng cao su

     2.2.1.2. Nguyên lý làm việc :

  Khi tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì dầu tác dụng vào pittông phanh và ép vào guốc phanh, có tấm ma sát 5 ép vào đĩa phanh 11. Quá trình phanh được thực hiện.

      2.2.1.3. Ưu nhược điểm của phanh đĩa loại đĩa quay:

   * Ưu điểm : Loại phanh có đĩa quay với các guốc phanh ở phía ngoài có trọng lực nhỏ thường dùng làm phanh tay ở một số ôtô tải.

  * Nhược điểm : Nhược điểm của loại phanh này là bề mặt ma sát dể bị hư hỏng do bụi bẩn rơi vào khi chạy trên đường đất.

  2.2.2. Phanh đĩa có vỏ quay.

     2.2.2.1. Sơ đồ cấu tạo: 

Hình1.7: Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa loại vỏ quay

Trong đó :

1- Vỏ gang 2-  Moayơ 3-  Đĩa quay 4-  Pittông trong xilanh phanh   5-  Lò xo hồi vị

6-  Ngõng quay 7-  Bi 8-  Hai ống xilanh làm việc 9-  Má phanh

   2.2.2.2. Đặc điểm - Nguyên lý làm việc:

       *Đặc điểm : Cơ cấu phanh đĩa có vỏ quay được đặt trong vỏ gang 1, vỏ gang được nối với moayơ 2 của bánh xe bằng bulông. Các đĩa 3 có các má phanh 9 đặt ở giữa bề mặt ma sát của vỏ và nắp vỏ, các đĩa 3 được áp sát vào vỏ và nắp vỏ nhờ hai ống xilanh 8 truyền động bằng dầu và tấm tròn bi 7 đặt giữa 2 đĩa. để có thể đặt các viên bi trên đĩa có khoét các rãnh ở mặt đối diện với tấm ma sát. Các đĩa này được kéo sát vào nhau nhờ lò xo hồi vị 5. Các xilanh làm việc 8 bố trí tiếp tuyến ở trong cơ cấu phanh và gắn ở trên ngõng quay 6.

      *Nguyên tắc làm việc của cơ cấu phanh đĩa như sau : Khi tác dụng vào bàn đạp phanh, pittông ở các ống xilanh làm việc 8 sẽ đẩy các đĩa 3 dịch chuyển tương đối nhau trong mặt phẳng quay của bánh xe theo hướng ngược chiều nhau nhờ có rãnh nghiêng ở đĩa 3 cho nên các hòn bi chạy theo rãnh để ép các đĩa sát vào vỏ và tiến hành quá trình phanh, lúc đó lò xo 5 bị kéo doãng ra. Khi nhả bàn đạp phanh các lò xo 5 sẽ kéo các đĩa 3 về vị trí ban đầu và đĩa không ép vào vỏ nữa, hệ thống phanh ngừng làm việc.

    2.3. Phanh dải :

       2.3.1. Sơ đồ cấu tạo : 

Hình 1.8: Cấu tạo cơ cấu phanh đai

Trong đó :              1 - Trống phanh                           2- Đai phanh

       2.3.2. Nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm .

·  Nguyên lý làm việc : Nhờ có lực tác dụng lên bàn đạp làm cho đai 2 căng lên và áp sát vào trống 1, sự phanh được thực hiện. Khi nhả không tác dụng lực thì cơ cấu phanh trở về trạng thái ban đầu.

·  Ưu nhược điểm : Lực hướng kính lớn phanh không êm dịu, khó điều chỉnh khe hở giữa đai và trống phanh, phanh không bền vững, chủ yếu lắp trên hệ thống phanh truyền lực.

III. SƠ ĐỒ CẤU TẠO MỘT SỐ DẠNG CƠ CẤU DẪN ĐỘNG PHANH

  3.1.Dẫn động phanh bằng cơ khí :

     3.1.1.Sơ đồ cấu tạo . 

Hình 1.9 : Sơ đồ dẫn động phanh bằng cơ khí

   Trong đó :

1-    Tay phanh 2-    Thanh dẫn     3,5- Con lăn của dây cáp 4- Dây cáp ở phía trước .     6 -Thanh dẫn trung gian

7 - Trục   8,10 - Dây cáp dẫn động phanh    9 - Thanh cân bằng   12-Trục lệch tâm của thanh ép

 

 3.1.2. Đặc điểm và nguyên lý làm việc.

 Chủ yếu áp dụng cho phanh tay (phanh dừng xe).

  Thanh dẫn 2 cùng với tay phanh 1 đặt dưới bảng đồng hồ. Thanh dẫn 2 nối liền với dây cáp 4, Các con lăn 3,5 dẫn hướng cho dây cáp. Dây cáp 4 bắt vào mút thanh dẫn trung gian 6, trục 7 lắp trên thanh dẫn và nối với thanh cân bằng 9, thanh dẫn 6 lắp bản lề trên giá đỡ, thanh cân bằng 9 phân bố đều lực phanh truyền qua dây cáp 8 và 10 tới cơ cấu phanh bánh xe trái và bánh xe phải phía sau. Bên trong cơ cấu các dây cáp được luồn qua ống dẫn hướng 11, ống này hàn vào tấm đáy của phanh. Đòn dây cáp nối với đòn bẩy ép, đòn bẩy này tác động lên guốc phanh thông qua các tấm đỡ, đòn bẩy ép lắc lư trên trục lệch tâm 12 (bắt chặt trên các guốc phanh) bằng cách xoay trục mà điều chỉnh vị trí của cần ép so với tấm đỡ.

Khi kéo tay phanh 1 dây cáp tác động lên đòn bẩy ép và hãm bánh xe sau lại. Khi nhả phanh đòn bẩy ép trở về vị trí ban đầu, dưới tác động của lò xo hồi vị  

  3.2. Dẫn động bằng chất lỏng (dầu):

     3.2.1. Dẫn động bằng thuỷ lực một dòng.

         3.2.1.1.Sơ đồ dẫn động : 

Hình 1.10 : Sơ đồ dẫn động phanh bằng dầu

Trong đó :      1- Bàn đạp phanh 2- Xilanh phanh chính 3- Đường dẫn dầu 4-        Xilanh phanh bánh xe

5-       Má phanh 6-       Lò xo hồi vị 7-       Guốc phanh

  3.2.1.2. Nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm :

    * Nguyên lý làm việc :

 Khi phanh người lái tác dụng lực vào bàn đạp 1 qua thanh đẩy pittông nằm trong xilanh. Do đó dầu bị ép và sinh ra áp suất cao trong xilanh 2 và trong đường ống dẫn 3. Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng lên bề mặt của các pittông ở các xilanh 4. Hai pittông này thắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vào trống phanh 7 và tiến hành phanh ôtô vì trống phanh 7 gắn liền với moayơ bánh xe khi nhả bàn đạp nghĩa là ngừng phanh, lò xo 6 sẽ kéo hai má phanh 5 về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo 6 các pittông trong xilanh làm việc 4 sẽ ép dầu trở lại xilanh chính 2.

     * Ưu nhược điểm :

 Có cấu tạo đơn giản, chủ yếu áp dụng cho xe du lịch, xe tải đời cũ như GAZ 53 ,…Nhưng có nhược điểm là không an toàn vì khi đường ống rò rỉ dầu, hay khi xilanh một bánh xe bị rò rỉ dầu thì hệ thống phanh không làm việc được nữa.

   3.2.2.Dẫn động bằng thuỷ lực hai dòng .

   Để tăng độ an toàn của hệ thống phanh, ngày nay người ta dùng dẫn động hai dòng và vẫn có cơ cấu điều chỉnh chung - bàn đạp được nối với một xilanh chính loại “Tăng đen”.

Dẫn động hai dòng có thể bô trí theo nhiều sơ đồ khác nhau với mục đích đảm bảm độ ổn định và tính lái cực đại của ôtô với cấu tạo dạng này chúng ta có thể dùng một xilanh chính một ngăn sau đó có bộ phận chia dòng hoặc dùng loại xilanh “Tăng đen” hai dòng.

     3.2.2.1.Sơ đồ cấu tạo: 

Hình 1.11 : Sơ đồ dẫn động phanh bằng thuỷ lực hai dòng

Trong đó :     1- Xilanh lực                  2- Bầu trợ lực                   3- Bộ phận chia

4- Bộ phận phân dòng 5- Đường dầu ra bánh xe sau

      3.2.2.2. Ưu và nhược điểm:

 Ưu điểm : Tăng độ tin cậy của hệ thống phanh, khi một dòng hỏng thì dòng còn lại vẫn làm việc, do đó phanh vẫn làm việc và cho một lực phanh nhất định.

 Nhược điểm : Có cấu tạo phức tạp.

   3.2.3. Nhận xét chung về hệ thống phanh dầu .

* Đặc điểm chung :

Sự làm việc của phanh dầu dựa trên nguyên lý của thuỷ lực thuỷ tĩnh . Nếu tác dụng lên bàn đạp phanh thì áp suất truyền đến các xilanh làm việc sẽ như nhau, lực phanh trên bánh xe phụ thuộc vào đường kính pittông ở các xilanh công tác. Muốn có mômen phanh ở bánh xe trước khác bánh xe sau chỉ cần làm đường kính các pittông của các xilanh làm việc khác nhau. Lực tác dụng lên cơ cấu phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền động.

Đặc điểm quan trọng nhất của hệ thống phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh áp sát vào trống phanh. Không phụ thuộc vào đường kính xilanh và khe hở giữa trống phanh và má phanh.

  *Ưu điểm của hệ thống phanh dầu :

Ø Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu.

Ø Hiệu suất cao, độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản.

Ø Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh .

  * Khuyết điểm của hệ thống phanh dầu là :

Ø Không thể làm tỷ số truyền lớn vì phanh dầu không có cường hoá, chỉ dùng cho ôtô có tải trọng nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn.

Ø Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc.

Ø Khi nhiệt độ thấp thì hiệu suất truyền động giảm.

   3.2.4. Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không. 

 Hình 1.12: Sơ đồ dẫn động phanh bằng thuỷ lực có cường hoá chân không

    * Đặc điểm chính của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực có trợ lực bằng chân không:

 Để giảm bớt lực tác động lên bàn đạp phanh của người lái và để tăng hiệu quả phanh, thì trong dẫn động phanh thuỷ lực người ta đưa vào hệ thống dẫn động 1 bầu trợ lực chân không kiểu màng ngăn. Nếu bổ trợ lực bị hỏng thì hệ thống phanh vẫn làm việc nhưng lực của người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh lớn lên và quãng đường phanh tăng lên.

 Bổ trợ lực phanh thuỷ lực chân không (trên hình 1.12) gồm có bầu phanh 1 với màng ngăn xilanh thuỷ lực phụ 14 và tổng van phanh (van  điều khiển ) 10. Thân bầu phanh gồm hai nửa, có màng 3 kẹp vào giữa cơ cấu đẩy 4 của pittông xilanh thuỷ lực phụ được bắt chặt vào giữa màng nhờ đĩa 2, vòng đệm và bạc cữ. Lò xo 5 có xu hướng luôn luôn ép màng, về vị trí tận cùng bên trái. Bầu trợ lực phanh nối liền ống nạp của động cơ. Xilanh thuỷ lực phụ nối trực tiếp với bầu phanh. Cơ cấu đẩy 4 của pittông bắt chặt với màng, chui vào xilanh phụ qua vòng đệm kín đặc biệt và tác động vào pittông 16. Bên trong xilanh thuỷ lực phụ đổ đầy dầu phanh. Pittông 16 có van bi 15 có lò xo ép đế van.Tổng van phanh 10 gồm có thân van trong đó đặt van chân không 6 (van giảm áp) và van không khí 8 việc đóng và mở các van này được xác định theo vị trí của màng 7 nằm giữa thân tổng van phanh và thân xilanh.

    3.3. Dẫn động phanh bằng khí nén (Phanh hơi):

Trong cơ cấu dẫn động phanh bằng thuỷ lực, người lái xe đạp lên bàn đạp phanh tạo nên áp suất dầu truyền từ bơm phanh tới phanh công tác, như vậy đòi hỏi người lái phải tác động một lực khá lớn. Trong hệ thống dẫn động bằng khí nén, sử dụng năng lượng không khí nén để tiến hành phanh, do đó lực phanh sinh ra lớn và điều khiển nhẹ nhàng. Khí nén được cung cấp từ máy nén khí do động cơ ôtô dẫn động, cung cấp khí nén vào bình chứa. Người lái đạp lên bàn đạp phanh là tác động tổng van phanh, van này sẽ nối thông bình chứa khí nén với ống dẫn không khí, đưa khí nén tới bầu phanh tương ứng.

  3.3.1.Dẫn động bằng khí nén 1 dòng.

     3.3.1.1.Sơ đồ cấu tạo: 

Hình 1.13: Sơ đồ dẫn động phanh bằng khí nén

Trong đó :

1-    Máy nén khí 2-    Bộ điều chỉnh áp suất 3-    Bầu phanh bánh trước 4-    Bàn đạp phanh

5-   Bình chứa khí nén 6-   Đồng hồ đo áp suất 7-   Tổng van phanh 8-   Bầu phanh sau

     3.3.1.2. Nguyên lý làm việc:

   Máy nén khí 1 được dẫn động bởi động cơ sẽ nén khí lại qua bình ngưng  và đi đến bình chứa 5. Khi áp suất khí nén đạt mức quy định thì bộ điều chỉnh áp suất sẽ ngắt việc cấp khí từ máy nén khí đến các bình khí.

Khi phanh, người lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh 4 thì tổng van phanh 7 mở cho khí nén từ bình chứa 5 đi vào ống dẫn khí, rồi từ đó đi vào bầu phanh 3 bánh trước và bầu phanh 8 bánh sau. Áp suất khí nén tác động lên màng của bầu phanh, đẩy cần đẩy làm xoay cam của cơ cấu phanh. Do đó ép má phanh (guốc phanh) vào trống phanh. Bộ điều chỉnh áp suất 2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn đã xác định. Đồng hồ đo áp suất 6 đặt trong buồng lái, giúp người lái theo dõi áp suất trong bình khí nén.

Khi nhả bàn đạp phanh 4 trở về vị trí ban đầu, tổng van phanh ngắt mối liên hệ giữa bình chứa khí nén với ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển. Khí nén thoát ra khỏi các bầu phanh và guốc phanh được nhả ra. Đồng hồ đo áp suất có 2 kim được nối với đường ống chính cung cấp không khí vào bầu phanh và có nhiện vụ kiểm tra áp suất trong bầu phanh. Bình chứa không khí nén có lắp một van xả để xả nước ngưng tụ.

Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản, lắp ráp dễ dàng, bố trí đơn giản, gọn nhrơmooc.

Nhược điểm : Độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao. Nếu có một chỗ nào đó bị rò rỉ khí nén trên đường ống thì toàn bộ hệ thống phanh xe không làm việc được nữa.

Nhằm mục đích tăng cường sự tin cậy cho hệ thống phanh, trên nhiều ôtô có dùng cơ cấu dẫn động bằng khí nén có 2 dòng với 2 đường ống dẫn riêng biệt tới bầu phanh công tác bánh trước và bánh sau. Tuy nhiên nó có cấu tạo phức tạp và bố trí khó khăn hơn.

    3.3.2.Dẫn động bằng khí nén 2 dòng.

       3.3.2.1.Sơ đồ cấu tạo: 

Hình 1.14 : Sơ đồ dẫn động phanh bằng khí nén hai dòng

Trong đó : 1-    Máy nén khí 2-    Xilanh phanh cầu trước 3-    Bộ điều chỉnh áp suất 4-    Các bình chứa khí nén

5-    Van phanh tay 6-    Van an toàn kép 7-    Tổng phanh khí 8-    Xilanh phanh cầu sau 9-    Bình tích năng

   3.3.2.2.Nguyên lý làm việc:

     Khi chưa phanh : Khí nén được cấp từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất  3 đến bình chứa 4, qua van an toàn kép 6 đến các bình chứa khí nén 4 rồi tới tổng phanh khí 7, áp suất trong hệ thống được quy định bởi bộ điều chỉnh áp suất 3.

      Khi phanh: Người lái tác dụng lực lên bàn đạp, thông qua cơ cấu dẫn động điều khiển van phân phối mở ra. Khi đó, khí nén với áp suất cao đi từ bình chứa 4 qua đường ống dẫn, qua van phân phối 7, qua đường ống dẫn vào trong khoang của các xilanh phanh cầu trước và cầu sau, áp suất khí nén đẩy màng phanh và cần đẩy làm quay trục cam, cam quay đẩy guốc phanh cùng má phanh ép sát vào tang trống và thực hiện quá trình phanh.

     Khi thôi phanh: Người lái thôi tác dụng lực lên bàn đạp phanh, bàn đạp phanh được nhả ra, van phân phối đóng lại. Lúc đó khoang trong của các xilanh phanh thông với khí trời nên áp suất bị giảm đi, nhờ các lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh và bầu phanh kéo cam quay và guốc phanh cùng má phanh trở về vị trí ban đầu.

     Khi khởi hành: Người lái nhả cần phanh tay 5, qua cơ cấu dẫn động mở van phanh tay thông bình chứa với bình tích năng và ngăn bình tích năng với khí trời. Khi đó, khí nén từ bình chứa qua van phanh tay qua đường ống dẫn vào bình tích năng nén lò xo tích năng, nhả cần đẩy, nhờ các lò xo hồi vị trong cơ cấu phanh và xi lanh phanh kéo cam quay và guốc phanh cùng má phanh trở về vị trí ban đầu và thực hiện quá trình thôi phanh tay.

      Khi dừng xe: Người lái kéo cần phanh tay 5, ngăn bình chứa với bình tích năng, và thông bình tích năng với khí trời. Lò xo tích năng được giải phóng đẩy màng phanh và cần đẩy làm quay trục cam, cam quay quay đẩy guốc phanh cùng má phanh ép sát vào tang trống và thực hiện quá trình phanh tay.

      Khi xảy ra hiện tượng hư hỏng hoặc rò rỉ một dòng nào đấy thì sẽ gây ra sự chênh lệch áp suất giữa 2 dòng, sự chênh lệch này làm cho pittông trung tâm của van an toàn kép dịch chuyển và đóng đường khí ra dòng đó, đảm bảo dòng còn lại vẫn hoạt động bình thường.

      Khi xảy ra hiện tượng hư hỏng cả hai dòng thì làm mất áp suất trong hệ thống khi đó lò xo tích năng  được giải phóng đẩy màng phanh và cần đẩy làm  quay trục cam, cam quay đẩy guốc phanh cùng má phanh ép sát vào tang trống và thực hiện quá trình phanh ngay lúc đó.    

          3.3.2.3.Ưu điểm và nhược điểm.

      *Ưu điểm: Với cách bố trí như trên, ngoài những ưu điểm của hệ thống phanh khí nói chung thì nó còn đảm bảo an toàn cho quá trình phanh xe. Nếu một trong hai dòng bị hỏng thì dòng còn lại vẫn hoạt động bình thường, đảm bảo cho xe có thể hoạt động trong khoảng thời gian nhất định nào đó.

      *Nhược điểm: Hệ thống phanh hai dòng có cấu tạo và cách bố trí hệ thống dẫn động phanh phức tạp hơn hệ thống phanh một dòng.

3.3.3. Ưu Nhược điểm của hệ thống phanh khí nói chung.

    * Ưu điểm : Hệ thống phanh khí có ưu điểm là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ vì vậy nó được trang bị trên ôtô tải trọng lớn, có khả năng điều khiển hệ thống phanh rơmoóc bằng cách nối hệ thống phanh rơmooc với hệ thống phanh ôtô kéo. Dẫn động phanh bằng khí nén đảm bảo chế độ phanh rơmooc khác ôtô kéo do đó phanh đoàn xe được ổn định, khi rơmooc bị tách khỏi ôtô kéo thì rơmooc sẽ bị phanh một cách tự động. Ngoài ra hệ thống phanh khí là có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô và có thể sử dụng khí nén cho các bộ phận làm việc như hệ thống theo loại khí v..v

* Nhược điểm : Hệ thống phanh khí có nhược điểm là số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng chúng khá lớn, giá thành cao. Độ nhạy của hệ thống dẫn động phanh khí nén kém, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn.

     3.4. Dẫn động liên hợp thuỷ khí :

             3.4.1. Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh thuỷ khí . 

Hình 1.15 : Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ  khí

Trong đó :

1-    Tổng phanh liên hợp 2-    Đường ống dẫn tới phanh rơmooc 3-    Đường ống dẫn tới phanh ôtô kéo 4,6- xilanh 5,7- Bình chứa dầu

8-  Xilanh của cầu trước và cầu giữa 9-  Guốc phanh của cầu trước 10-   Guốc phanh cầu giữa 11-    Xilanh phanh cầu sau 12-    Guốc phanh cầu sau

   3.4.2. Nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm :

Dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển của hệ thống dẫn động, còn dẫn động thuỷ lực đảm nhận chức năng bộ phận chấp hành. Phần khí nén gồm có : tổng van phanh 1 kết hợp với những cơ cấu tuỳ động kiểu pittông và xilanh 4 và 6, nối với nhau bằng đường ống 3 và với ngăn dưới của tổng van 1. Ngăn trên của tổng van thông qua đường ống dẫn 2 phanh khí nén của rơmooc. Áp suất khí nén tác động lên các pittông ở trong hai xilanh tạo lực đẩy các pittông các xi lanh thuỷ lực khí 4 và 6. Phần thuỷ lực dẫn động gồm 2 đường dẫn dầu độc lập, xi lanh chính 4 nối với bốn xi lanh công tác 8 bằng các đường ống dẫn. Xi lanh công tác này tác động lên guốc phanh 8 và 10 ở cầu giữa và trước, xilanh chính 6 tác động lên hai guốc phanh 12 nhờ xi lanh công tác11.

   *Ưu điểm: Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời được tất cả các bánh xe, điều khiển nhẹ nhàng. Đồng thời đảm bảo được khả năng tuỳ động và khả năng điều khiển phanh rơmooc .

   *Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, giá thành cao, toàn bộ hệ thống phanh ngừng làm việc khi hệ thống khí nén hỏng, khối lượng chăm sóc tăng lên và phức tạp. Đặc biệt hiệu quả sử dụng giảm khi ở nhiệt độ thấp, do đó nó ít được áp dụng trên các ôtô.

    IV.NHẬN XÉT :

Qua phần giới thiệu tổng quan về hệ thống phanh. Chúng ta có thể thấy được  sự áp dụng phanh cho ôtô rất đa dạng và mỗi một kết cấu, loại dẫn động lại có một ưu nhược điểm riêng và nó phù hợp cho từng loại xe : Như xe con chủ yếu là phanh đĩa, xe tải chủ yếu là phanh guốc, xe con và xe tải nhỏ thì hệ thống phanh được dẫn động bằng dầu, còn xe tải lớn và trung bình thì được dẫn động bằng khí nén.

 Với nhiệm vụ đề tài đã được giao và từ những ưu điểm, phạm vi ứng dụng của hệ thống phanh trên ôtô, chúng ta nhận thấy rằng việc áp dụng kết cấu phanh guốc dẫn động khí nén trên các ôtô vận tải cỡ lớn, đặc biệt có kéo rơmooc là hợp lý.

Sau đây là những đặc điểm chung của hệ thống phanh trên xe tham khảo, từ đó đưa ra sự lựa chọn thiết kế, tính toán  hệ thống phanh theo yêu cầu đặt ra.

 

      CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

XE THAM KHẢO

I. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA XE KAMAZ 5320.

- Tải trọng chuyên trở hàng hoá của xe	:	8000   KG
- Trọng lượng moóc	:	11500   KG
- Trọng lượng khi không tải	:	7080   KG
+ Phân bố trọng lượng ra cầu trước	:	3320   KG
+ Phân bố trọng lượng ra cầu sau	:	3760   KG
- Trọng lượng khi đầy tải	:	15305   KG
+ Phân bố trọng lượng ra cầu trước	:	4375   KG
+ Phân bố trọng lượng ra cầu sau	:	10930   KG
- Vận tốc cực đại khi đầy tải	:	80 km/h
- Công suất động cơ	:	210ml(2600v/ph)
- Mômen xoắn động cơ	:	65KGm(1400¸1700v/ph)
- Đường kính xilanh và hành trình pittông (D´S)	:	120´120 mm
- Chiều dài cơ sở (L)	:	3850 mm
- Chiều rộng cơ sở(B)	:	2010 mm
- Chiều cao (H)	:	2910 mm
- Chiều cao trọng tâm (hg)	:	1360 mm
- Khoảng sáng gầm xe : +) Cầu Trước                                        +) Cầu sau	: :	285 mm 295 mm
- Độ dốc lớn nhất xe có thể vượt được khi đầy tải	:	30 %
- Góc thoát trước	:	300
- Góc thoát sau	:	300
- Kích thước cơ bản của cơ cấu phanh	:
+ Đường kính tang trống phanh	:	400 mm
+ Trọng lượng tang trống phanh	:	27 kg
+ Kích thước tấm ma sát (má phanh) : d´b	:	19 ´ 140 mm
+ Tổng diện tích tấm ma sát    :          Få	:	6300 cm2
+ Kiểu lốp sử dụng	:	260 – 508P

 II. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH XE KAMAZ 5320 :

 Ôtô và ôtô kéo rơmooc KAMAZ được trang bị bốn hệ thống phanh độc lập, đó là : Hệ thống phanh công tác, phanh dự phòng, phanh dừng và phanh phụ. Tuy rằng có những phần tử chung nhưng làm việc độc lập và bảo đảm hiệu quả cao khi phanh trong mọi điều kiện vận hành. Ngoài ra, ôtô còn được trang bị cơ cấu dẫn động nhả phanh sự cố, đảm bảo khôi phục chuyển động của ôtô (của đoàn ôtô kéo rơmooc) khi nó bị tự động phanh vì hở khí nén, trang bị hệ thống tín hiệu sự cố về các đồng hồ kiểm tra cho phép theo dõi hoạt động của cơ cấu dẫn động bằng khí nén.

2.1. Hệ thống phanh công tác:

Hệ thống phanh công tác dùng để giảm tốc độ chuyển động của ôtô hoặc để dừng hẳn ôtô. Các cơ cấu phanh của hệ thống phanh công tác được lắp trên toàn bộ 6 bánh của ôtô. Cơ cấu dẫn động của hệ thống phanh công tác thuộc loại hai dòng sử dụng khí nén, nó điều khiển hoạt động của các cơ cấu phanh tách riêng của cầu trước và cầu sau của xe. Cơ cấu dẫn động được điều khiển bằng bàn đạp liên kết cơ khí với tổng van phanh. Bộ phận chấp hành cơ cấu dẫn động thuộc hệ thống phanh công tác là các bầu phanh.

2.2. Hệ thống phanh dự phòng:

Hệ thống phanh dự phòng dùng để giảm từ từ tốc độ hoặc dừng hẳn khi ôtô đang chuyển động mà hệ thống phanh công tác bị hỏng hoàn toàn hoặc một bộ phận nào đó.

2.3. Hệ thống phanh dừng :

Đảm bảo phanh ôtô khi đã đứng yên trên bề mặt nằm ngang cũng như khi ôtô đỗ ở khoảng dốc và khi vắng mặt người lái. Hệ thống phanh dừng trên ôtô KAMAZ được làm thống nhất với hệ thống phanh dự phòng và muốn cài phanh dừng, cần phải chuyển tay gạt của van phanh tay vào vị trí hãm ngoài cùng (bên trên).

Vậy xe ôtô KAMAZ, các cơ cấu phanh cầu sau được làm chung cho các hệ thống phanh công tác, hệ thống phanh dự phòng và hệ thống phanh dừng.

2.4. Hệ thống phanh phụ :

Hệ thống phanh phụ của ôtô dùng để giảm tải và nhiệt độ cho các cơ cấu phanh của hệ thống phanh công tác. Hệ thống phanh phụ trên ôtô KAMAZ là phanh động cơ chậm dần, khi cài phanh này thì các ống xả của động cơ bị đóng lại và ngắt tiếp nhiên liệu vào động cơ.

 2.5. Hệ thống nhả phanh sự cố :

  Hệ thống này dùng để nhả bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo khi bộ tích luỹ tự động làm việc và dừng ôtô vì rò khí nén trong cơ cấu dẫn động. Ngoài cơ cấu dẫn động bằng khí nén còn có các vít nhả phanh sự cố trong cả bốn bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo, do đó còn có thể nhả phanh bằng hệ thống cơ.

 2.6. Hệ thống tín hiệu sự cố và kiểm tra :

Hệ thống tín hiệu sự cố và kiểm tra gồm có hai phần :

a)    Hệ thống tín hiệu ánh sáng và âm thanh về hoạt động của các hệ thống phanh và các cơ cấu dẫn động của chúng. Trên các điểm khác nhau của cơ cấu dẫn động khí nén có lắp các cảm biến điện – khí nén, các cảm biến này sẽ đóng mạch điện của đèn “tín hiệu dừng” khi một trong bất kỳ các hệ thống phanh  hoạt động, trừ hệ thống phanh phụ. Các cảm biến giảm áp suất được lắp trong các bình chứa của cơ cấu dẫn động và khi áp suất giảm quá mức quy định thì chúng sẽ đóng mạch các đèn tín hiệu lắp trên bảng đồng hồ của ôtô cũng như đóng mạch tín hiệu âm thanh.

b)    Các van của các đầu ra kiểm tra nhằm để chẩn đoán trạng thái kỹ thuật của cơ cấu dẫn động phanh khí nén cũng như trích khí nén (nếu cần thiết). Trên ôtô kéo KAMAZ còn có lắp bộ thiết bị để điều khiển các cơ cấu phanh của rơmooc với cơ cấu dẫn động một dòng và hai dòng. Vì có cơ cấu dẫn động này mà các ôtô kéo có thể liên hợp với bất kì một loại rơmooc nào có trang bị cơ cấu dẫn động khí nén của các cơ cấu phanh.

III.  ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ BỘ PHẬN TRONG HỆ THỐNG PHANH XE KAMAZ 5320 .

        3.1. Cơ cấu phanh :

3.1.1.Sơ đồ cấu tạo .

 

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh

Trong đó :    1- Chốt guốc phanh	8- Lò xo hồi vị
2- Mâm phanh	9- Tấm ma sát
3-Tấm chắn	10- Trục con lăn
4- Êcu	11- Cam ép
5- Tấm đệm chốt guốc phanh	12- Con lăn
6- Khoá hãm	13- Tay đòn điều chỉnh
7- Guốc phanh	14- Trục cam phanh
	15- Đệm lót

   3.1.2.Nguyên lý làm việc .

Cơ cấu phanh kiểu tang trống được lắp trên tất cả 6 bánh của ôtô, cụm chính của cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh  2 nối cứng với mặt bích cầu. Các tấm ma sát 9 có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn của chúng và được lắp lên hai guốc phanh 7, các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm của chốt 1 lắp trên mâm phanh 2. Chốt các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép địng tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các cơ cấu phanh. Trống phanh được bắt chặt bằng năm bulông lên moayơ bánh xe. Khi phanh, cam ép 11 sẽ doãng các guốc phanh ra và chúng ép lên mặt trong của trống phanh. Giữa cam ép 11 và guốc phanh 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh. Bốn lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh trở về vị trí nhả phanh. Cam ép 11 quay được trên giá cam ép bắt chặt lên mâm phanh  bằng các bulông. Bầu phanh cũng được lắp trên giá cam ép này. Ở đầu mút trục cam ép có lắp tay đòn điều chỉnh 13 kiểu trục vít và được liên kết với cần bầu phanh nhờ có đĩa và chốt. Tấm chắn được bắt chặt bằng bulông lên gía đỡ bảo vệ cho cơ cấu phanh không bị bụi bẩn lọt vào .

3.2. Tay đòn điều chỉnh  khe hở :

Dùng để giảm khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh bởi vì khe hở này ngày càng tăng lên do các tấm ma sát bị mài mòn. Cấu tạo của tay đòn điều chỉnh được thể hiện như sau:Tay đòn điều chỉnh có thân 3 bằng thép và ống lót . Trong thân có bánh răng vít vô tận có các lỗ then hoa để lắp lên cam ép và trục vít có ép trục 5. Thiết bị hãm dùng để định vị trục vít, thiết bị này có viên bi 8 có thể chui vào được lỗ tròn trên trục 5 của trục vít dưới tác động của lò xo 7 được tỳ một đầu lên bulông hãm 6.

Nắp 1 được bắt chặt lên thân 3 của tay đòn, giữ cho bánh răng không bị rơi. Khi quay trục 5 (quay qua đầu vuông) thì trục vít quay bánh 2 và cùng với nó thì cam ép cũng quay làm doãng các guốc phanh để giảm bớt khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh. Trước khi điều chỉnh cần phải nới bulông 6 ra khoảng 1-2 vòng, sau khi điều chỉnh xong, cần phải xiết chặt.

IV. HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH XE KAMAZ 5320.

 4.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống dẫn động phanh xe KAMAZ5320 :

 

 

Trong đó:

1-    Bầu phanh trước 2-    Van điều khiển HT phanh dừng 3-    Van nhả phanh khẩn cấp HT phanh dừng 4-    Van điều khiển HT phanh phụ 5-    Áp kế hai kim 6-    Đèn kiểm tra và bộ phận phát tín hiệu âm thanh 7-    Van của các đầu ra kiểm tra 8-    Van hạn chế áp suất 9-    Máy nén khí 10-     Xilanh khí nén cơ cấu dẫn động 11-     Bộ điều chỉnh áp suất 12-     Bộ bảo hiểm chống đóng băng 13-     Van kép bảo vệ 14-     Cảm biến bật van điện từ cơ cấu phanh rơmooc 15-     Bộ ắc quy 16-     Tổng van phanh 17-     Van bảo vệ ba nhánh 18-     Cảm biến giảm áp suất trong bình chứa 19-     Van trích không khí 20-     Bình chứa ngưng tụ 21-     Van lựa chọn không khí 22-     Bình chứa khí dòng II 23-     Xilanh khí nén cơ cấu dẫn động bướm điều tiết hệ thống phanh phụ

24,25- Bình chứa khí dòng I và III 26- Bầu phanh sau 27- Cảm biến bật đèn kiểm tra HT phanh dừng 28- Bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo 29- Van tăng tốc 30- Bộ điều hoà lực phanh cầu sau     31- Van điều khiển các cơ cấu phanh rơmooc có cơ cấu dẫn động 2 dòng 32-     Van hai đường dẫn. 33-     Cái cảm biến bật tín hiệu phanh 34-     Van điều khiển các cơ cấu phanh của rơmooc có cơ cấu dẫn động 1dòng. 35-     Van đơn bảo vệ. 36-     Đèn sau. 37-     Khóa ngắt. 38,39- Đầu nối kiểu A và kiểu “ẽàùM”dòng I.    E- Van các đầu ra kiểm tra của dòng III.    C- Đầu ra kiểm tra của dòng I.    D- Đầu ra kiểm tra của dòng II.    N- Đường dẫn chính điều khiển phanh dẫn động 2 dòng.    P- Đường dẫn chính liên kết dẫn động 1 dòng.    R- Đường dẫn chính cung cấp dẫn động 2 dòng.

 

*Nguyên lý làm việc:

Nguồn cung cấp khí nén trong hệ dẫn động là máy nén khí 9. Bộ điều chỉnh áp suất 11, bộ bảo hiểm chống đóng băng 12 và bình chứa ngưng tụ 20 tạo thành phần cung cấp của hệ dẫn động. Từ đây, không khí đã được lọc sạch, được tiếp dưới áp suất quy định và với số lượng cần thiết vào những phần còn lại của hệ thống dẫn động phanh khí nén và tới các nguồn tiêu thụ khí nén khác, hệ thống dẫn động phanh khí nén được chia ra thành các dòng độc lập ngăn cách lẫn nhau bởi các van bảo vệ. Mỗi dòng hoạt động không phụ thuộc vào các dòng khác, kể cả khi có sự hỏng hóc. Hệ thống dẫn động phanh khí nén có 5 dòng được ngăn cách nhau bởi một van bảo vệ kép và một van bảo vệ ba nhánh.

ØDòng I : Dòng I dẫn động các cơ cấu phanh công tác cầu trước gồm có một phần của van bảo vệ ba nhánh 17, bình chứa 24 với sức chứa 20 lít có khoá xả nước ngưng đọng và cảm biến 18 báo giảm áp suất trong bình chứa, một phần áp kế hai kim 5, khoang dưới của tổng van phanh 16, van 7 kiểm tra lối ra (C), van hạn chế áp suất 8, hai bầu phanh 1, các cơ cấu phanh ở cầu trước của xe và các ống dẫn và ống mềm nối giữa các thiết bị này.

Ngoài ra, trong dòng I còn có ống dẫn từ khoang dưới của tổng van 16 đến  các van điều khiển các hệ thống phanh rơmooc.

Ø Dòng II : Dòng II dẫn động  các cơ cấu phanh công tác thuộc cầu sau của ôtô gồm có : Một phần van bảo vệ ba nhánh 17, hai bình chứa 22 với sức chứa tổng cộng là 40 lít, các van 19 để xả nước ngưng và cảm biến giảm áp suất 18 trong bình chứa, một phần áp kế kim 5, khoang trên của tổng van phanh 16, van kiểm tra cửa ra (D) của bộ điều hoà lực phanh 30 có phần tử đàn hồi, bốn bầu phanh 26, còn có các ống dẫn và ống mền nối giữa các thiết bị này. Trong dòng điều khiển này còn có đường dẫn từ khoang trên tổng van 16 đến van 31 điều khiển phanh rơmooc.

Ø Dòng III : Dòng III dẫn động hệ thống phanh dự phòng, phanh dừng và phanh rơmooc gồm có : Một phần van bảo vệ kép 13, hai bình chứa 25 với sức chứa là 40 lít có khoá 19 để xả nước ngưng và cảm biến giảm áp suất trong bình chứa 18, van tăng tốc 29, một phần van thông hai dòng 32, bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo 28 của các bầu phanh 28, cảm biến giảm áp suất 27 của bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo, van 31 điều khiển các cơ cấu phanh rơmooc, van đơn bảo vệ 35, ba khoá ngắt 37 của ba đầu liên kết, đầu nối 38 kiểu A của cơ cấu dẫn động một dòng của các cơ cấu phanh thuộc rơmooc và hai đầu nối 39 kiểu “ẽaậỡ”của cơ cấu dẫn động hai dòng trong cơ cấu phanh rơmooc, cảm biến điện khí nén “bật tín hiệu phanh”, có các đường khí và các ống mềm  nối giữa các thiết bị này.

Ø Dòng IV: Đây là dòng của cơ cấu dẫn động hệ thống phanh phụ và các đối tượng tiêu thụ khác không có bình chứa riêng, nó bao gồm : Một phần van bảo vệ kép 13, khoá khí nén 4, hai xilanh 23 của cơ cấu dẫn động bướm điều tiết, xilanh 10 của cơ cấu dẫn động tay đòn dừng động cơ, cảm biến điện khí nén 14, các ống dẫn và ống mềm nối giữa các thiết bị này.

     Khí nén từ dòng IV của cơ cấu dẫn động thuộc hệ thống phanh phụ được dẫn tới các đối tượng tiêu thụ bổ sung (không thuộc các hệ thống phanh ) như : Tín hiệu khí nén, bộ tăng áp khí nén thuỷ lực của bộ trợ lực của ly hợp, cơ cấu điều khiển các thiết bị của trục truyền động …vv.

Ø Dòng V: Dòng V dẫn động nhả phanh sự cố không có bình chứa riêng và các bộ thừa hành. Nó có một phần van bảo vệ 17, van khí nén 4, một phần van thông hai dòng 32, các ống dẫn, các ống mềm giữa các thiết bị trên .

Ø Các cơ cấu dẫn động phanh khí nén của xe kéo và rơmooc được liên kết bởi ba đường dẫn : đường dẫn của cơ cấu dẫn động hai dòng, nó nuôi và điều khiển (phanh) các đường dẫn của cơ cấu dẫn động một dòng. Trên các xe kéo rơmooc các đầu nối 38 và 39 nằm ở đầu mút các ống mềm của các đường dẫn nói trên và được bắt chặt lên giá đỡ. Trên các ôtô kéo các đầu nối 38,39 được lắp trên dầm ngang sau của khung ôtô. Để tăng cường khử ẩm trong phần cung cấp của hệ thống dẫn động phanh của ôtô KAMAZ 5320, trên đoạn máy nén đến bộ điều chỉnh áp suất có lắp thêm bộ khử ẩm ở trên dầm ngang thứ nhất của khung ôtô.

Ø Cũng nhằm mục đích này trên tất cả các mẫu ôtô KAMAZ, trên đoạn từ bộ bảo hiểm chống đóng băng đến các van bảo vệ có lắp bình chứa ngưng tụ với sức chứa 20 lít. Để theo dõi hoạt động của hệ thống dẫn động phanh khí nén và để phát tín hiệu báo kịp thời về trạng thái của nó và những hư hỏng xảy ra, trên bảng đồng hồ đo trong khoang lái có lắp 5 đèn tín hiệu, áp kế hai kim chỉ áp suất khí nén trong các bình chứa của các dòng I và II, máy “con ve” phát tín hiệu về giảm áp suất sự cố của khí nén trong các bình chứa ở bất kỳ dòng nào của cơ cấu dẫn động phanh.

   4.2.Cơ cấu phanh phụ:

 

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh phụ

Trong các ống của ống giảm thanh có lắp thân 1 và bướm điều tiết 3 bắt chặt trên trục 4. Trên trục của bướm điều tiết còn có lắp cần chuyển hướng 2 liên kết với cần của xilanh khí nén. Cần 2 và bướm điều tiết nối với nó có hai vị trí. Hốc trong của thân có dạng hình cầu. Khi ngắt hệ thống phanh phụ, bướm điều tiết 3 nằm dọc theo luồng đi của khí thải. Khi cài phanh, nó nằm chắn vuông góc với luồng khí thải tạo nên một sự đối áp nào đó trong các ống xả, đồng thời ngừng tiếp nhiên liệu cho động cơ.

4.3. Máy nén khí:

Xe KAMAZ dùng máy khí kiểu pittông, hai xilanh, nén một bậc. Máy nén khí lắp trên mặt mút trước của cacte bánh đà động cơ. Cơ cấu dẫn động của máy nén làm việc từ trục khuỷu động cơ qua các bánh răng của cơ cấu dẫn động của các tổng thành. Không khí từ ống nạp của động cơ đi vào các xilanh máy nén qua van lá nạp ở đỉnh xilanh. Khối xilanh và nắp được làm mát bằng chất lỏng dẫn từ hệ thống làm mát của động cơ. Áp suất đẩy dầu nhờn qua vật bít kín mặt mút từ đường dẫn dầu của động cơ đến mặt mút sau của trục khuỷu máy nén vào theo các rãnh của trục khuỷu đến các ổ thanh truyền.

 

Hình2.5: Sơ đồ cấu tạo máy nén khí

Khi áp suất trong hệ thống khí nén đạt (7 ¸ 7,5 KG/cm²), bộ điều chỉnh áp suất sẽ thông đường dẫn cao áp với khí quyển nhằm ngừng tiếp không khí vào hệ thống khí nén. Khi áp suất không khí trong hệ thống khí nén giảm xuống đến 6,2- 6,5 KG/cm² thì bộ điều chỉnh đóng lối ra khí quyển và máy nén lại nén không khí vào hệ thống khí nén.

    4.4. Bộ làm mát và khử ẩm.

Bộ làm mát và khử ẩm dùng để làm nguội không khí từ máy nén chuyển tới, tách nước và tự động xả nước ra ngoài phần cung cấp của hệ thống dẫn động.

Khí từ máy nén được chuyển đến cửa II vào ống làm mát bằng nhôm có gân (bộ tản nhiệt) 1, ở đây, khí luôn luôn được làm mát bằng luồng không khí thổi ngược chiều. Sau đó không khí theo các đĩa dẫn hướng ly tâm của máy dẫn hướng 4 đi qua lỗ của vít rỗng 3 trong thân 2 đến lối ra I và đi đến hệ thống dẫn động phanh khí nén. Nước được thải ra nhờ hiệu ứng nhiệt động, nó chảy qua bộ lọc 5 và đọng lại ở đáy nắp 7. Khi bộ điều chỉnh làm việc, áp suất trong bộ khử ẩm giảm xuống, lúc này, màng 6 dịch chuyển lên trên, van 8 xả nước đọng được mở, khi đó nước cùng dầu ngưng tụ được chuyển ra ngoài qua lối III.   

 

Hình2.6: Sơ đồ cấu tạo bộ khử ẩm

     4.5.Bộ điều chỉnh áp suất:

 

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo bộ điều chỉnh áp suất

Dùng để điều chỉnh áp suất khí nén trong hệ thống khí nén, phòng ngừa hiện tượng quá tải vì áp suất dư cho hệ thống khí nén, ngoài ra còn khử nước và dầu cho khí nén, bơm các bánh xe.

Khí nén từ máy nén đi qua cửa ra IV của bộ điều chỉnh, bộ lọc 2, rãnh 11vào rãnh vòng 8. Qua van một chiều 9, khí nén đi đến cửa ra II và sau đó vào các bình chứa hệ thống khí nén của ôtô. Đồng thời, khí nén theo rãnh 7 vào hốc E chứa pittông 6 được ép bằng lò xo cân bằng 5. Lúc này, van thải 4 liên kết hốc B ở dưới pittông giảm tải 12 với khí quyển qua cửa I được mở, còn van nạp 10 để cho khí nén đi vào hốc B thì lại đóng dưới tác động của lò xo. Cũng dưới tác động của lò xo, van giảm tải 1 lúc này cũng đóng. Trong trạng thái này, bộ điều chỉnh được chứa đầy khí nén từ máy nén dẫn tới khi áp suất trong hốc E bằng 7 ¸ 7,5 KG/cm² thì pittông 6 thắng lực ép của lò xo cân bằng 5 để dịch chuyển lên trên, van 4 đóng lại, van 10 mở ra và khí nén từ hốc E đi vào hốc B.

Dưới tác động của khí nén, pittông giảm tải 12 dịch chuyển xuống dưới, van giảm tải 1 mở ra và khí nén từ máy nén qua cửa III đi ra ngoài khí quyển cùng với nước ngưng tụ ở trong hốc. Lúc này, áp suất trong rãnh vòng 8 giảm và van một chiều 9 đóng. Như thế máy nén làm việc ở chế độ giảm tải không có đối áp. Khi nào áp suất ở cửa II và hốc E giảm xuống đến 6,2 ¸ 6,5 KG/cm² thì dưới tác động của lò xo 5, pittông 6 dịch chuyển xuống dưới, van 10 đóng lại còn van 4 thì mở ra thông hốc B với khí quyển qua cửa I. Lúc này, pittông giảm tải 12 dịch chuyển lên trên do tác động của lò xo và máy tiếp tục nén không khí vào hệ thống khí nén. Van giảm tải 1 còn làm nhiệm vụ của van bảo hiểm. Nếu bộ điều chỉnh không làm việc ở áp suất (7 ¸7,5 KG/cm² ) thì van 1 sẽ mở sau khi thắng sức ép của lò xo bản thân và lò xo của pittông 12. Van 1 mở khi áp suất đạt (10 ¸ 13 KG/cm²). Điều chỉnh áp suất mở bằng cách thay đổi số lượng miếng đệm lắp dưới lò xo của van. Để đấu với các thiết bị sử dụng khí nén khác, bộ điều chỉnh áp suất có lối ra IV qua bộ lọc 2. Lối ra này được đóng bằng nút ren 3.

Ngoài ra, còn có van trích không khí để bơm lốp ôtô, van này được đóng bằng mũ 15. Khi vặn ống nối ở đầu ống mềm vào để bơm lốp xe, van chìm xuống và mở cho khí nén đi vào ống mền và đóng lối không cho khí nén đi vào hệ thống khí nén. Trước khi bơm lốp xe, cần phải hạ áp suất trong các bình chứa xuống tương ứng với  áp suất bật bộ điều chỉnh, bởi vì khi ở hành trình không tải, không được tiến hành trích không khí.            

4.6.Van bảo vệ kép:

Dùng để chia đường dẫn chính từ máy nén thành hai dòng độc lập, nhằm tự động tách một dòng nào đó khi nó bị hở và bảo quản khí nén trong cả hai dòng khi đường dẫn chính bị hở. Van bảo vệ kép được lắp trong dầm dọc phải của khung xe và được nối với ống dẫn đi từ bình chứa ngưng tụ tương ứng với mũi tên trên thân van chỉ hướng chuyển động của khí nén. Thân nhôm 11 có ba cửa ra. I – Từ máy nén khí ; II, III - đi vào hai đường dòng. Các vòng đệm điều chỉnh 8 dùng để điều chỉnh lực của lò xo 1, xác định áp suất của khí nén khi

ngắt đường dòng bị hỏng. Pittông trung tâm 10 được giữ ở vị trí giữa bởi các lò xo 3, các lò xo nằm giữa các nắp 7 và các vòng đệm tựa 4. Khí nén từ máy nén đến cửa I, mở van một chiều 12 và đến các cửa ra II và III của các dòng riêng biệt thuộc hệ thống khí nén. Khi áp suất trong các cửa ra II và III đạt bằng áp suất ở cửa I thì van 12 đóng lại. Giả sử dòng có ống dẫn nối với cửa ra II bị hở, lúc đó áp suất ở cửa này sẽ giảm xuống, pittông  trung tâm 10 cùng với van một chiều 12 sẽ dịch chuyển về phía cửa ra II, vì sự chênh lệch áp suất giữa cửa này với hai cửa I và III. Van dưới 12 đóng lại và ép lên pittông chặn 14 và dịch chuyển nó xuống dưới. Hành trình của pittông trung tâm 10 được hạn chế bởi cữ hãm trên nắp 7 . Lúc này, khí nén từ máy nén khí qua cửa I chỉ khi đường dòng nối với cửa ra III chứ không đi vào dòng bị hỏng nối với II. 

Nếu áp suất khí nén dẫn đến cửa III tăng quá mức quy định, thì van dưới 12 mở cho khí nén thừa đi vào cửa II, vào dòng bị hỏng. Nếu trong quá trình phanh, khí nén trong một dòng nào đó bị chi phí nhiều hơn ở đường dòng kia thì sau đó, dòng có áp suất bé hơn sẽ được tiếp khí nén vào trước. Dòng kia sẽ được tiếp khí nén khi nào áp suất trong dòng thứ nhất tăng đến mức quy định.

 4.7.Tổng van phanh:

Dùng để điều chỉnh các cơ cấu chấp hành của dẫn động hai dòng thuộc hệ thống phanh công tác của ôtô.

Tổng van được lắp trên giá bắt chặt lên phía trong dầm trái dọc khung xe bằng bốn bulông. Tổng van được điều khiển bằng cơ cấu dẫn động cơ khí từ bàn đạp phanh. Không khí được thải ra khỏi khoá xuống phía dưới.

Cấu tạo của tổng van phanh :

 

Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo tổng van phanh

Các cửa I và II của tổng van được nối với các bình chứa của hai dòng riêng biệt của cơ cấu dẫn động thuộc hệ thống phanh công tác. Khí được dẫn từ các cửa III và IV vào phanh công tác. Khí tác dụng lực lên bàn đạp phanh, lực được truyền qua hệ thống các tay đòn và thanh kéo của cơ cấu dẫn động, lên tay đòn 10 và sau đó qua con đội 11, đĩa và phần tử đàn hồi 6 lên pittông tuỳ động 5đầu tiên đóng lỗ xả của van 4 thuộc khoang trên tổng van và sau đó tách van 4 ra khỏi đế ở trong thân trên để mở lối cho khí nén từ cửa II vào cửa III và sau đó dến cơ cấu chấp hành của một trong các dòng. Áp suất ở cửa III tiếp tục tăng cho đến khi nào lực đè lên tay đòn 10 cân bằng với lực tạo ra áp suất trên pittông trên 5. Và như thế, hoạt động tuỳ động được xảy ra trong khoang trên của tổng van. Đồng thời, khi áp suất tăng lên ở cửa III thì khí nén qua lỗ A đi vào hốc B ở dưới pittông lớn 3 đóng lỗ xả của van 17 và tách nó ra khỏi đế trong thân dưới. Khí nén từ cửa I đi vào cửa IV và sau đó đến các cơ cấu chấp hành của dòng khác trong hệ thống phanh công tác.

Đồng thời, khi áp suất ở cửa IV tăng lên, áp suất dưới của pittông 2 và 17 cũng tăng lên, do đó cân bằng với lực tác động lên pittông 3 từ phía trên. Vì vậy, áp suất cũng ngừng tăng ở cửa IV, áp suất này tương ứng với lực tác dụng lên tay đòn của tổng van.Và như thế, hoạt động tuỳ động được xảy ra trong khoang dưới của tổng van. Khi khoang trên của tổng van bị hỏng, khoang dưới được điều khiển bằng phương pháp cơ khí qua vít cấy 12 và con đội 17 của pittông nhỏ 2 và hoạt động bình thường.

Khi khoang dưới bị hỏng, khoang trên vẫn làm việc như bình thường .

Cơ cấu dẫn động tổng van phanh thuộc loại cơ khí dùng để truyền lực tác động từ chân người lái qua hệ thống các thanh kéo và tay đòn lên tay đòn của tổng van.

    4.8. Van điều khiển hệ thống phanh dừng:

 

Hình 2.10: Sơ đồ cấu tạo van điều khiển hệ thống phanh dừng

 Van điều khiển hệ thống phanh dừng dùng để điều khiển các bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo của cơ cấu dẫn động các hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng. Van được lắp đặt bằng hai bulông lên đáy động cơ ở bên trong buồng lái, bên phải chỗ ngồi của người lái. Khi phanh, không khí đi từ van ra ngoài theo ống dẫn nối với cửa ra khí quyển của van.

Cấu tạo của van điều khiển hệ thống phanh dừng được trình bày trên hình vẽ. Khi ôtô chuyển động, tay gạt  của van nằm ở vị trí biên dưới và khí nén từ bình chứa của hệ thống dẫn động thuộc các hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng được dẫn vào cửa I. Dưới tác động của lò xo 11, cần 18 nằm ở vị trí bên dưới, còn van 6 thì dưới tác động của lò xo 4 mà ép lên đế xả của cần 18. Khí nén qua lỗ trong pittông 5 đi vào hốc A, sau đó qua đế nạp của van 6 lắp ở đáy pittông 5 để đi vào hốc B, tiếp đến theo rãnh thẳng đứng trong thân III và sau đó đến bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo của hệ thống dẫn động.

Khi quay tay gạt, mũ dẫn hướng 14 sẽ quay cùng với nắp 17. Khi trượt theo bề mặt xoắn của vòng xoắn trên van, mũ 14 sẽ chuyển dịch lên trên và kéo theo cả cần 18. Đế của cần 18 tách ra khỏi van 6 và dưới tác động của lò xo 4, van dịch chuyển lên trên hết cỡ vào đế của pittông 5.

Vì thế, khí nén ngừng tiếp từ cửa I sang cửa III. Khí nén tiếp tục đi từ cửa III qua đế xả  nằm trên cần 18 đã được mở ra và qua lỗ trung tâm của van 6 sang cửa khí quyển II cho đến khi nào áp suất không khí trong hốc A ở dưới pittông 5  chưa thắng được lực của lò xo cân bằng 8 và áp suất không khí ở phía dưới pittông trong hốc B. Khi thắng được lực ép của lò xo 8, pittông 5 cùng với van 6 chuyển động lên trên cho đến khi van tiếp xúc với đế xả của cần 18, sau đó ngừng xả. Và như thế, hoạt động tuỳ động của van được thực hiện. Cữ hãm 22 của van có hình dáng đặc biệt, bảo đảm tự động trả tay gạt vào vị trí dưới khi thả nó ra. Chỉ khi ở vị trí biên trên, chốt định vị 21 của tay gạt  mới ăn vào miệng cắt đặc biệt của cữ hãm 22 và định vị tay gạt. Khi đó, không khí từ cửa III đi hoàn toàn vào cửa thông với không khí quyển II bởi vì pittông 5  tì vào đĩa 10 của lò xo 8 và van 6 không chạm tới đế xả của cần 18. Muốn nhả phanh các bộ tích luỹ năng lược kiểu lò xo, cần phải kéo tay gạt theo chiều hướng tâm, lúc này chốt định vị 21 ra khỏi rãnh của cử hãm 22 và tay gạt tự do trở về vị trí dưới.

4.9. Khoá khí nén :

    Điều khiển bằng nút bấm dùng để tiếp hoặc ngắt khí nén.Trên ôtô KAMAZ có lắp hai khoá như thế. Một khoá điều khiển hệ thống nhả phanh sự cố của các bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo, khoá thứ hai để điều khiển các xilanh khí nén của hệ thống phanh phụ. Cấu tạo của khoá khí nén được trình bày hình 2.11. Trên cửa thông ra khí quyển II của khoá khí nén có lắp bộ lọc 3 nhằm ngăn không cho bụi bẩn lọt vào trong khoá. Khí nén đi qua cửa I để vào khoá khí nén. Khi ấn nút 8, con đội 9 dịch chuyển xuống dưới và đè đế xả của nó lên van 15 để tách cửa III ra khỏi cửa thông ra khí quyển II. Sau đó con đội 9 ép van 15 ra khỏi đế nạp của thân và mở lối cho khí nén từ cửa I đi vào cửa III và sau đó đi qua đường dẫn chính đến cơ cấu chấp hành.

  Khi nhả nút 8 con đội 9 quay trở về vị trí trên do tác động của lò xo 13. Lúc này van 15 đóng lỗ trong thân 2 để ngừng tiếp khí nén vào cửa III, còn đế của con đội 9 tách ra khỏi van 15 và thông cửa III với cửa khí quyển II. Khí nén từ cửa III qua lỗ A trong con đội 9, qua cửa II rồi đi vào khí quyển.

 4.10.Van hạn chế áp suất :

Dùng để giảm áp suất trong các bầu phanh của trục trước ôtô khi phanh với cường độ thấp, cũng như để xả nhanh không khí ra khỏi các bầu phanh khi nhả phanh.

 

Hình 2.12: Sơ đồ cấu tạo van hạn chế áp suất

   Cửa ra khí quyền III ở phần dưới của thân 8 được đóng bằng van cao su 7 nhằm ngăn không cho bụi lọt vào thiết bị và được bắt chặt lên thân bằng đinh tán. Khi phanh, khí nén từ tổng van được dẫn vào cửa II và tác động lên pittông nhỏ 3 để dịch chuyển nó xuống dưới cùng với các van 4 và 6. Pittông 2 nằm yên ở vị trí cũ cho đến khi nào áp suất trên cửa II đạt đến mức được xác định bằng lực của lò xo cân bằng 1. Khi pittông 3 dịch chuyển xuống dưới van xả 6 đóng lại, còn van nạp 4 thì mở ra và khí nén từ cửa II đi đến cửa I và tiếp đó là đi đến các bầu phanh của cầu trước.

    Khí nén tiếp tục đi đến cửa I cho đến khi nào áp suất của nó trên mặt mút dưới của pittông 3 (pittông này có diện tích mặt dưới lớn hơn mặt trên) cân bằng với áp suất không khí từ cửa II tác động lên mặt mút trên và van 4 cũng chưa đóng lại. Như thế, ở cửa I áp suất được xác định tương ứng với tỷ lệ diện tích của mặt mút trên và mặt mút dưới của pittông 3. Sự liên hệ này được duy trì cho đến khi nào áp suất ở cửa II chưa đạt đến mức quy định, sau đó, pittông 2 cũng bắt đầu hoạt động, pittông này cũng dịch chuyển xuống dưới làm tăng lực tác động lên mặt trên của pittông 3. Khi áp suất ở cửa II tiếp tục tăng, độ chênh lệch áp suất trong các cửa II và I giảm xuống, còn khi đạt đến mức quy định, áp suất ở các cửa II và I cân bằng nhau. Đó là quá trình hoạt động tuỳ động ở trên toàn bộ phạm vi hoạt động của van hạn chế áp suất. Khi áp suất ở cửa II giảm xuống (nhả phanh), pittông 2 và 3 cùng với các van 4 và 6 dịch chuyển lên trên.Van nạp 4 đóng lại, còn van xả 6 mở ra và khí nén từ cửa I đi ra ngoài khí quyển qua cửa III.

       4.11. Bộ điều hoà lực phanh :

    Dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén được dẫn đến các bầu phanh  của các cầu sau của ôtô KAMAZ khi phanh. Bộ điều hoà lực phanh được lắp trên giá và được bắt chặt lên dầm ngang của khung ôtô bằng các êcu. Tay đòn 20 được nối với các dầm của cầu sau ôtô qua đòn đứng, phần tử đàn hồi và đòn ngang bắt trên hai cầu. Bộ điều hoà được liên kết với các cầu sao cho độ chênh lệch của các cầu trong khi phanh trên đường gập gềnh và sự xoắn các cầu do ảnh hưởng của mômen phanh không tác động lên sự điều chỉnh các lực phanh. Bộ điều hoà được lắp ở phương thẳng đứng. Chiều dài vai tay đòn 20 và vị trí của nó khi trục được đỡ tải được trọn theo toán đồ đặc biệt phụ thuộc vào hành trình của hệ thống treo khi chất tải cho trục và sự liên kết của tải trọng trục ở trạng thái chất tải và không tải.

 

Hình 2.13: Sơ đồ cấu tạo bộ điều hoà lực phanh

Cấu tạo của bộ điều hoà lực phanh được biểu diễn trên hình 2.13. Khi phanh, khí nén từ tổng van được dẫn đến cửa I của bộ điều hoà và tác động lên phần trên của pittông 18 buộc nó dịch chuyển xuống dưới. Đồng thời, khí nén theo ống 1 đi vào dưới pittông 24, pittông này dịch chuyển lên trên và ép lên con đội 19, ngõng cầu 23, ngõng này cùng với tay dòn 20 nằm ở vị trí phụ thuộc vào giá trị của tải trọng trên trục cầu sau ôtô. Khi pittông 18 dịch chuyển xuống dưới, van 17 ép lên đế xả của con đội 19. Khi pittông 18 tiếp tục dịch chuyển, van 17 tách khỏi đế trong pittông và khí nén từ cửa I đi vào cửa II và sau đó đến các bầu phanh  của các cơ cấu phanh thuộc cầu sau  của xe.

Đồng thời, khí nén đi qua khe hở vòng giữa pittông 18 và ống dẫn hướng 22 vào hốc A ở bên dưới màng 21 và màng này bắt đầu ép lên pittông từ phía dưới. Khi áp suất ở cửa II đạt đến giá trị mà tỉ lệ của nó so với áp suất ở cửa I tương ứng với tỷ lệ diện tích tích cực của phía trên và phía dưới của pittông 18 thì pittông này dịch truyển lên trên trước thời điểm van 17 tiếp xúc lên đế nạp của pittông 18. Khí nén ngừng cấp từ cửa I đến cửa II. Như thế diễn ra hoạt động tuỳ động của bộ điều hoà. Diện tích tích cực của mặt trên pittông 18 mà khí nén tác động lên khi đi vào cửa I luôn luôn bất biến.

   Diện tích tích cực của mặt dưới pittông 18 mà khí nén tác động qua màng 21 khi đi qua cửa II thì luôn luôn thay đổi vì sự thay đổi của các vị trí tương hỗ giữa các cánh 11 của pittông di động 18 với miếng lót bất động 10. Vị trí tương quan giữa pittông 18 và miếng lót 10 phụ thuộc vào vị trí của tay đòn 20 và con đội 19 liên kết với nó qua ngõng 23. Còn vị trí của tay đòn 20 thì lại phụ thuộc vào độ võng của các nhíp, tức là phụ thuộc vào vị trí tương hỗ giữa các dầm của các cầu và khung ôtô. Tay đòn 20 cũng như ngõng 23 càng hạ xuống thấp bao nhiêu, thì pittông 18 càng hạ xuống bao nhiêu,do đó diện tích của cánh 11 càng tiếp xúc với màng 21 nhiều bấy nhiêu, có nghĩa là diện tích cực của phía dưới pittông 18 càng lớn bấy nhiêu.Vì thế, khi con đội 19 chiếm vị trí biên dưới (tải trọng trục tối thiểu) thì sự chênh lệch áp suất khí nén trong các cửa I và II lớn nhất. Còn khi con đội 19 chiếm vị trí biên trên (tải trọng trục tối đa) thì hai áp suất này cân bằng nhau. Bằng cách đó, bộ điều hoà lực phanh tự động duy trì áp suất khí nén ở cửa II tới các bầu phanh phụ thuộc vào mức độ tải trọng lên các cầu sau.

  Khi nhả phanh, áp suất ở cửa I giảm xuống. Pittông 18 dưới áp lực của khí nén tác động lên nó qua màng 21 từ phía dưới mà dịch chuyển lên trên và tách van 17 ra khỏi đế xả của con đội 19. Khí nén từ cửa II qua lỗ của con đội và cửa III đi vào khí quyển sau khi đẩy mép van cao su 4.

 4.12.Van tăng tốc :

   Dùng để giảm thời gian đưa cơ cấu dẫn động của hệ thống phanh phụ vào hoạt động nhờ giảm độ dài của đường dẫn nạp khí nén vào các bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo và xả không khí ở đây ra trực tiếp qua van tăng tốc vào khí quyển.Van được lắp ở phía trong dầm dọc của khung ôtô và ở vùng cầu sau của ôtô.

Cấu tạo của van tăng tốc :

Hình 2.14: Sơ đồ cấu tạo van                         tăng tốc

Khí nén từ bình chứa được dẫn tới cửa III. Cửa IV được nối với đầu ra của van phanh tay, còn cửa I thì nối với bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo và thông với cửa khí quyển II qua van xả. Ôtô được phanh bằng bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo. Khi không khí từ van phanh tay được chuyển đến cửa IV thì nó đi vào khoang trên của pittông 3 vào buồng 2,

dưới tác động của khí nén, pittông 3 dịch

chuyển xuống dưới, lúc đầu nó đóng van xả 1 và sau đó mở van nạp 4. Các xilanh của bộ tích luỹ năng kiểu lò xo liên kết với cửa I được tiếp đầy khí nén từ bình chứa chuyển qua cửa III. Khi áp suất ở cửa I đạt mức tương ứng với áp suất ở cửa IV, pittông 3 dịch chuyển lên trên trước thời điểm đóng van nạp 4, dịch chuyển dưới tác động của lò xo 5. Khi áp suất trong đường dẫn điều khiển (ở cửa IV) giảm xuống, vì áp suất lớn ở cửa I nên pittông 3 dịch chuyển lên trên và tách ra khỏi van xả 1. Khí nén từ các bộ tích lũy năng lượng kiểu lò xo qua van xả 1, qua lỗ giữa trong thân 6 và đi ra ngoài khí quyển, ôtô được phanh lại.

Hình 2.15: Sơ đồ cấu tạo van                    thông hai dòng

4.13. Van thông hai dòng :

Dùng để đảm bảo khả năng điều khiển một cơ cấu chấp hành bằng hai bộ phận điều khiển độc lập. Lắp với van này, một phía có đường đến từ van tăng tốc (cửa II), phía kia từ khoá nhả phanh sự cố của hệ thống phanh dừng (cửa I). Đường dẫn ra (cửa III) liên kết với bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo của các cơ cấu phanh thuộc cầu

sau của xe.

Van hai dòng được lắp ở phía trong dầm dọc phải của khung ôtô, bên cạnh van tăng tốc. Van cần phải được đấu theo mũi tên ghi trên thân của nó. Khi khí nén  đến từ van tăng tốc, vật bít kín 1 dịch chuyển sang phải và hạ xuống đế trên thân 2, đóng cửa I lại. Đồng thời, cửa III liên kết với cửa II, khí nén đi vào bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo và ôtô được nhả phanh.

Khi khí nén được chuyển từ khoá khí nén nhả phanh sự cố vào cửa I, vật bít kín 1 dịch chuyển sang trái, hạ xuống đế trên nắp 3 và đóng cửa II. Đồng thời, cửa III thông với cửa I, khí nén cũng được chuyển vào bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo.

Khi khí nén cùng một lúc được dẫn đến cửa I và II, van chiếm vị trí trung gian và không cản trở cho khí đi đến cửa III và sau đó vào bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo.

4.14. Bầu phanh trước:

Dùng để biến đổi năng lượng khí nén thành công để đưa các cơ cấu phanh của các bánh trước ôtô vào hoạt động.

Cấu tạo của bầu phanh thuộc cầu trước của ôtô được trình bày trên hình 2.16.

Hình 2.16: Sơ đồ cấu tạo bầu phanh trước

 Màng 3 được ép giữa thân 8 của buồng và nắp 2 bằng vòng kẹp giằng 6 gồm có hai nửa vòng. Buồng được bắt chặt lên giá của cam ép bằng hai bulông 13 hàn lên bích lắp vào phía trong bầu. Đầu cuối của cần có đĩa ren 12 liên kết với tay đòn điều chỉnh. Hốc dưới màng thông với khí quyển qua lỗ tiêu nước ở trong thân 8 của buồng. Khi khí nén được tiếp vào buồng trước của màng 3, màng sẽ dịch chuyển sang phải và tác động lên cần 7. Khi nhả phanh, cần và cùng với nó là màng được trả về vị trí ban đầu dưới tác động của lò xo hồi vị.

4.15. Bầu phanh sau:

Dùng để đưa các cơ cấu phanh của các bánh xe thuộc cầu sau của ôtô vào hoạt động khi phanh các hệ thống phanh công tác, phanh dự phòng và phanh dừng.

Hình 2.17: Sơ đồ cấu tạo bầu phanh cầu sau

Các bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo cùng với các bầu được lắp lên các giá của các cam ép thuộc các cơ cấu phanh của cầu sau ôtô và được bắt chặt bằng hai êcu và bulông .

Khi phanh bằng hệ thống phanh công tác, không khí từ tổng van được dẫn vào khoang ở trên màng 16. Màng 16 võng xuống và tác động lên đĩa 1, đĩa này thông qua êcu và êcu hãm để dịch chuyển cần 18 và quay tay đòn điều chỉnh cùng với cam ép của cơ cấu phanh. Bằng cách đó các bánh sau cũng được phanh như khi phanh các bánh trước bằng bầu phanh bình thường.

Khi phanh bằng hệ thống phanh dự phòng hoặc phanh dừng, có nghĩa là khi dùng van phanh tay để xả khí ra khỏi khoang dưới pittông 5 thì lò xo 8 dãn ra và pittông 5 dịch chuyển xuống dưới. Ổ chặn 13 thông qua màng 16, tác động lên ổ chặn của cần 18, cần này khi dịch chuyển thì quay tay đòn điều chỉnh  cơ cấu phanh được liên kết với nó, ôtô được phanh lại.

Khi nhả phanh, khí nén đi vào khoang dưới pittông 5. Pittông cùng con đội 4 và ổ chặn 2 dịch chuyển lên trên, nó ép lò xo 8 và cho cần 18 của bầu phanh trở về vị trí ban đầu dưới tác động của lò xo hồi vị 17.

Khi có chỗ hở và giảm áp suất trong bình chứa của hệ thống phanh dừng thì không khí  từ khoang dưới pittông 5 qua cửa ra đi vào khí quyển qua phần bị hỏng của cơ cấu dẫn động và ôtô được tự động phanh bằng các bộ tích luỹ năng lượng kiểu lò xo.

4.15.Van đơn bảo vệ :

Dùng để ngăn ngừa hiện tượng rò khí nén trong cơ cấu dẫn động khí nén các hệ thống phanh của ôtô kéo khi cơ cấu dẫn động khí nén của rơmooc bị hỏng.

 

                            Hình2.18: Sơ đồ cấu tạo van đơn bảo vệ

Khi áp suất trong cơ cấu dẫn động phanh của ôtô kéo bị giảm xuống vì rò khí trong cơ cấu dẫn động của rơmooc, thí dụ như khi bị đứt đường dẫn nối ôtô với rơmooc thì van bảo vệ sẽ tách các cơ cấu dẫn động phanh của ôtô và rơmooc ra khỏi nhau. Ngoài ra van đơn còn đóng không cho khí nén đi ra khỏi đường dẫn của rơmooc khi bị hở trong cơ cấu dẫn động phanh của ôtô kéo bằng cách tự động phanh rơmooc.

Van đơn bảo vệ được lắp trên ống dẫn của cơ cấu dẫn động phanh của rơmooc ở phần sau khung ôtô kéo và được đấu theo mũi tên trên thân van chỉ hướng đi của khí nén. Khí nén qua cửa I đi vào khoang A ở bên dưới màng 13 màng này được lò xo 7 và 8 thông qua pittông 6 ép lên đế định vị trên thân 1 nhằm đóng lối thông sang khoang B. Khi đạt đến áp suất mở định trước, khí nén thắng được lực nén của lò xo 7 và 8 nâng màng lên và đi vào khoang B, sau đó mở van một chiều 2 để sang cửa II. Khi áp suất của cửa I nhỏ hơn giá trị  quy định, màng 13 hạ xuống dưới tác động của lò xo 7 và 8 và tách hai cửa I và II. Lúc này van một chiều 2 đóng lại và ngăn khí nén đi ngược lại ( từ cửa II sang cửa I). Van bảo vệ này được điều chỉnh sao cho khí nén được đi vào cửa II  khi áp suất ở cửa I là 5,5 - 5,55 KG/cm² và van đóng khi áp suất ở cửa I giảm xuống bằng 5,45 KG/cm². Vít điều chỉnh 10 dùng để điều chỉnh  áp suất đóng, mở của van.

V. NHẬN XÉT CHUNG

Qua tìm hiểu tổng quan về hệ thống phanh trên ôtô nói chung và trên xe tham khảo (KAMAZ 5320). Chúng em nhận thấy rằng hệ thống phanh dẫn động khí nén trên xe KAMAZ 5320 này có thể đáp ứng được các yêu cầu cần có của một hệ thống phanh, đặc biệt nó có thể đáp ứng được việc kéo thêm rơmooc.

Với yêu cầu thiết kế hệ thống phanh trên xe tải có cỡ tương đương với xe KAMAZ 5320. Chúng em quyết định chọn những thông số cơ bản của hệ thống phanh này làm tham khảo để đi thiết kế một hệ thống phanh mới.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH CHÍNH

 

  3.1. XÁC ĐỊNH MÔMEN PHANH SINH RA Ở CÁC CƠ CẤU PHANH :

 Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh của ôtô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dừng ôtô hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép. Ngoài ra còn phải đảm bảo giữ cho ôtô đứng ở độ dốc cực đại (mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh tay).

 * Xác định toạ độ trọng tâm của xe khi đầy tải, ở trạng thái tĩnh:

Hình 3.1: Sơ đồ đặt lực

Trọng lượng của xe khi đầy tải   : G = 15305 KG

Trọng lượng cầu trước khi có tải : G₁= Z₁= 4375 KG

Trọng lượng cầu trước khi có tải : G₂= Z₂= 10930 KG

Chiều dài cơ sở của xe                : L = 3850 mm = 3,85 m

Chiều cao trọng tâm                    : h_g = 1360 mm = 1,36 m

a, b - là khoảng cách từ trọng tâm của xe đến trục bánh xe trước và sau.

Vậy toạ độ trọng tâm là (a, b, h_g).

Viết phương trình cân bằng mômen tại điểm đặt cầu trước, theo mặt cắt dọc của xe ta có :

a =  = 

             b = L – a = = 

Z₁ , Z₂ - là phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau khi ở trạng thái đứng yên.

Thay số ta tính được :

a = 

                                   b = 3,85 - 2,75 = 1,1 m

       * Xác định mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh:

     Cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trước (với hai cơ cấu phanh) và cầu sau (có bốn cơ cấu phanh) là :

Ø Ở cầu trước:

      M’_p = .j.r_bx  (1)

Ø Ở cầu sau :

              M’’_p = (2)

Trong đó:

G - Trọng lượng của ôtô khi đầy tải : G  = 15305 KG

a, b, h_g - Toạ độ trọng tâm của ôtô  : a = 2,75 m ; b = 1,1m  ;  h_g = 1,36 m  

     L - Chiều dài cơ sở của ôtô             : L =3,85 m

     J_max- Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh : J_max = 6 m/s²

     j - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường            : j = 0,6

     g - Gia tốc trọng trường                                          : lấy g = 9,81 (m/s²).

     r_bx - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.

Từ kí hiệu của lốp xe 260 - 508P,  ta có B = 260 mm , d = 508 mm.

        Þ r_bx= l.(B+) với B = 260 mm ; d = 508 mm ; l = 0,93 Þ r_bx= 0,478 m

Thay các thông số vào hai công thức (1) và (2) ta được:

Cầu trước : = 1101,2  (KG.m)

 Cầu sau   : = 546,7  (KG.m)

3.2.Thiết kế tính toán cơ cấu phanh:

      3.2.1. Xác định góc d và bán kính r của lực tổng hợp lên má phanh.

Sau khi ta đã tính được mômen cần thiết phải sinh ra ở cơ cấu phanh ta sẽ đi tính toán thiết kế cơ cấu phanh phù hợp để đạt được mômen phanh theo yêu cầu.

    Guốc phanh được ép bằng cam phanh. Khi cam quay hai guốc phanh sẽ dịch chuyển như nhau, do đó áp suất tác dụng lên hai má phanh bằng nhau. Vậy các thông số về kích thước của guốc phanh trước và sau phải như nhau.

Hình 3.2: Sơ đồ thông số hình học của cơ cấu phanh 

Chọn cơ cấu phanh có các thông số hình học như sau( theo xe tham khảo)

          b₁ = 15⁰  ; b₀ = 120⁰;  (vị trí các góc như trên hình vẽ)

          r_t -  Bán kính của tang trống : 200 mm

          Khoảng cách từ tâm đến chốt quay O₁ là : c  = 160 mm

          Khoảng cách từ tâm O đến điểm đặt lực P là : a = 144 mm

     * Tính góc d và bán kính r của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.

       +) Tính góc d :

                                    

 Trong đó:

      b₁- Góc tính từ tâm chốt quay của má phanh đến chỗ tán tấm ma sát :

             Thường chọn     b₁ = 15⁰

      b₀ - Góc ôm của tấm ma sát   b₀ = 120⁰ = 2,094 (rad)

      b₂ = b₁ + b₀ = 15⁰ + 120⁰ = 135⁰      Þ b₂ =135⁰

      r_t -  Bán kính của tang trống :      r_t  = 200 mm                      

Thay các thông số trên vào công thức ta được.

= 0,152     Þ d = 8⁰39’

  +) Xác định bán kính r

                      r  =     

Thay số vào công thức trên ta được :

  r = 0,234 m

3.2.2. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp  hoạ đồ.

      Khi tính toán cơ cấu phanh ta phải đi xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo tổng mômen phanh sinh ra ở các guốc phanh trước (M ^‘_P1hoặc M_P1^’’ ) và guốc phanh sau (M_P2^’ hoặc M_P2^’’ ) bằng mômen tính toán ( M_P^’ hoặc M_P^’’ )của mỗi cơ cấu phanh đặt tại các bánh xe.

    Tức là :  với 

  M ^‘_P1 và M_P2^’ - Mômen phanh sinh ra ở má phanh trước và má phanh sau của mỗi cơ cấu phanh cầu trước.

  M ^”_P1 và M_P2^” - Mômen phanh sinh ra ở má phanh trước và má phanh sau của mỗi cơ cấu phanh cầu sau.

    - Khi thiết kế cơ cấu phanh chúng ta đã chọn trước quy luật phân bố áp suất trên má phanh trên cơ sở chọn trước các thông số kết cấu (b_1, b_2, r_t ) chúng ta tính được góc d và bán kính r nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N(lực N hướng vào tâm O).

-     Lực R là lực tổng hợp của N và T, lực  tạo với lực  một góc j

 Góc j được xác định theo công thức sau tgj = ( m là hệ số ma sát giữa tấm ma sát và tang trống) thường chọn  m  = 0,3 .

Do đó chúng ta xác định được j = arctg0,3 = 16⁰41’ , vậy hướng của  đã được xác định.  

Lực sinh ra mômen cần thiết là lực tổng hợp R, lực này có cánh tay đòn so với tâm O một đoạn là r₀

Ta có:                 r₀ = r.sinj = r.        Þ  r₀ = r.

Thay số vào ta được: r₀ = 0,234. = 0,067 (m)

Như thế là ta đã xác định được hướng và điểm đặt lực N, biết được bán kính r₀ của lực tổng hợp R, và điểm đặt của lực tổng hợp R.

Như vậy là mômen sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là :

                              M_p^’ = M_p1^’ + M_p2^’ = R₁.r₀ + R₂.r₀

Hai má phanh có thông số như nhau như vậy ta có:

                                  R₁= R₂ = 

Guốc phanh được ép bằng cam phanh (phanh khí ) nên lực P₁, P₂ tác dụng lên hai guốc phanh sẽ khác nhau. Trong trường hợp này khi cam quay, hai guốc phanh sẽ dịch chuyển như nhau, do đó áp suất tác dụng lên má phanh bằng nhau và lực R₁ = R₂ = R. Như vậy ta có thể xác định ngay được giá trị của lực R.

Cầu trước :    8217,91  (KG)

Tương tự cho cầu sau ta có :

                    3504,5 (kg)

* Vẽ hoạ đồ lực phanh:

Sau phần tính toán trên ta đã tính được lực tổng hợp R cần phải có tác dụng lên má phanh để đạt được mômen phanh theo yêu cầu.

Tác dụng lên guốc phanh có ba lực, để đảm bảo điều kiện cân bằng về lực thì ba lực này phải đồng quy tại một điểm. Kéo dài lực P  (lực ép của cam phanh lên guốc phanh) và lực R = R₁ = R₂ chúng cắt nhau tại O’ và O”. Từ tâm chốt quay O₁ và O₂ của các guốc phanh nối đường thẳng với tâm O’ và O” vừa tìm được ở trên, ta xác định phương và hướng của phản lực U_1, và U₂ đặt tại tâm chốt quay. Như vậy trên mỗi guốc phanh có 3 lực là (P₁ , R₁, U₁) ; (P₂ , R₂, U₂)

Ta xây dựng đa giác lực bằng cách lấy một đoạn thẳng có độ dài xác định để thể hiện giá trị của lực R đã biết, nối tiếp tại đầu mút của lực R là các lực P và U bằng cách trượt song song các lực trên. Như vậy ta đã tạo được một đa giác lực khép kín. Từ các giá trị độ dài đo được trên đa giác lực ta nhân với tỷ lệ sẽ được các giá trị lực tương ứng. Trên nguyên tắc như vậy ta xây dựng được các đa giác lực với từng cơ cấu phanh.

 

Cơ cấu phanh cầu trước và sau được chọn như nhau nên có hoạ đồ lực phanh như nhau.

Từ hoạ đồ lực phanh ta xác định được độ dài các đoạn thẳng biểu diễn các lực tương ứng, giá trị lực R được biểu diễn bằng một đoạn có độ dài là 200 (mm).

Cầu trước :Ta có tỷ lệ xích như sau: với R₁= R₂= 8217,91 (KG) tương ứng 200 (mm)

        m₂ = R/200 = 8217,91/200 = 41,1

Đo trên hoạ đồ lực phanh ta được:

P₁ = 38,44 mm   Þ P₁ =  38,44.41,1   = 1579,5 (KG)

P₂ = 146,95 mm Þ P₂ =  146,95.41,1  = 6039,6 (KG)

U₁ = 164,4 mm  Þ U₁ = 164,3.41,1    = 6752,27 (KG)

                    U₂ = 66,88 mm  Þ U₂  = 66,88.41,1    = 2748,8 (KG)

Cầu sau :

Ta có tỷ lệ xích như sau:  với R₁= R₂= 3504,5 (KG) tương ứng 200 (mm)

       m₂ = R/200 = 3504,5/200 = 17,52

Đo trên hoạ đồ lực phanh ta được:

P₁ = 38,44 mm  Þ P₁ = 38,44.17,52  = 673,5    (KG)

P₂ = 146,95 mm Þ P₂= 146,95.17,52 = 2574,6  (KG)

U₁ = 164,3 mm  Þ U₁ = 164,3.17,52   = 2878,5 (KG)

                    U₂ = 66,88mm    Þ U₂ = 66,88.17,52   = 1171,7 (KG)

3.2.3.Hiện tượng tự xiết :

Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P lên guốc phanh. Khi đó M_p® ¥

Ở má trước :           M’_p= 

với :  c - là khoảng cách từ tâm đến chốt quay: 160 (mm)

         a -  là khoảng cách từ tâm đến lực P₁ : 144 (mm)

           M’_p® ¥ khi  c(cosd - msind) -  m.d = 0

                               Û m = 

Với các thông số về kết cấu cơ cấu phanh đã chọn thì ta có :

                            m = = 0,753  > [m] = 0,3

Ta thấy hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh ta đã chọn là m = 0,3. Nó không thể đạt đến m =  0,753 để xảy ra hiện tượng tự xiết được.

Khi xảy ra hiện tượng tự xiết thì lực tổng hợp R₁ sẽ có phương đi qua hoặc phía dưới so với chốt quay O₁

 Má sau :         M”_p=

Chúng ta thấy rằng mẫu số của nó không thể bằng không được, bởi vì luôn đảm bảo điều kiện là :  r > csind  và lực tổng hợp R₂ không thể đi qua tâm quay O₂ của guốc sau được. Vì thế guốc sau không bao giờ xảy ra hiện tượng tự xiết.

    3.2.4.Xác định kích thước của má phanh (Tấm ma sát).

     Kích thước của má phanh guốc chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng và  áp suất trên má phanh. Tỷ số trọng lượng toàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của phanh. Với các thông số đã chọn trước, ta chỉ đi kiểm nghiệm lại theo các tiêu chuẩn trên.

       a). Công ma sát riêng L:

 Xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau:

           

   Trong đó:

G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải : G = 15305 kg

V₀ - Tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh: 50 km/h =13,88 m/s

      g = 9,81 m/s²

       F - Diện tích toàn bộ của các má phanh của các cơ cấu phanh của ôtô .   Theo xe tham khảo ta có :  F= 6300 cm² =  0,63 m²

Ta thấy  : L = 238,5463 (J/cm²) £  [L]  = 400 ¸ 1000 (J/cm²)

 Như vậy cơ cấu phanh đảm bảo được điều kiện này.

    b). Áp suất trên bề mặt má phanh :

Áp suất trên bề mặt má phanh được xác định như sau:

Trong đó :

               M_p -  Mômen phanh của ôtô : ở cầu sau Þ M_p=  = 546,7  KG.m

               b - Bề rộng của tấm má phanh chọn lấy b = 140 (mm) = 0,14 (m)

    r_t - Bán kính tang trống r_t = 200 (mm) = 0,2 (m)

     b₀ - Góc ôm của má phanh đang tính  = 120.=2,094

Thay số ta có : 

       

 Vậy  q = 1,55 (MN/cm²)

     c).Thời hạn làm việc của má phanh.

     Thời hạn làm việc của má phanh còn được đánh giá bằng tỷ số

               P = 

Trong đó:

         M - Là khối lượng của ôtô : M = 15305 kg 

         F_å - Là tổng diện tích các bề mặt ma sát của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh : F_å   = 6300 cm² = 0,63 m²

                  P = 

   3.2.5.Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.

    Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra ngoài không khí .

  Phương trình cân bằng nhiệt lượng là:

Trong đó :

         G - Trọng lượng của ôtô

         g - Gia tốc trọng trường.

         V₁, V₂ - Tốc độ đầu và cuối khi phanh.

         m_t - Khối lượng các trống phanh và các chi tiết liên quan bị nung nóng.

C - Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng đối với thép và gang 

         C = 500 (J/kg.độ) trong khoảng nhiệt độ từ 273⁰K ¸ 573⁰K

         t - Sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trường không khí (⁰C).

         F_t - Diện tích làm mát của trống phanh. 

         k_t - Hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí.  

         t - Thời gian phanh (s)

Trong công thức trên số hạng thứ nhất là phần năng lượng làm nung nóng trống phanh, số hạng thứ hai là phần năng lượng truyền ra ngoài không khí.

Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do đó ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ của trống phanh như sau: