Đồ án Khai thác kĩ thuật hệ thống phanh xe Toyota Vios 2017

minh09122001 · Hôm qua, lúc 23:00

Mục Lục
Lời nói đầu. 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH. 2
1.1 Công dụng. 2
1.2 Yêu cầu. 2
1.3 Phân loại 4
1.3.1Cơ cấu phanh tang trống (phanh guốc): 5
1.3.2 Cơ cấu phanh đĩa: 9
1.4 Dẫn động phanh: 12
1.4.1 Dẫn động thủy lực: 12
1.4.1.1 Dẫn động phanh chính bằng thủy lực: 15
1.4.1.2 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không: 15
1.4.1.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén: 17
1.4.2 Dẫn động khí nén: 18
1.5. Phanh tay và phanh phụ: 21
1.5.1 Phanh tay: 21
1.5.2 Phanh phụ: 22
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE VIOS G 2017. 23
2.1 Thông số kỹ thuật trên xe: 23
2.2 Động cơ lắp trên xe: 24
2.3 Hệ thống truyền lực trên xe: 24
2.4 Hệ thống treo: 26
2.5 Hệ thống lái: 27
2.6: hệ thống phanh: 29
CHƯƠNG 3: CHỌN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH.. 31
3.1 Các loại dẫn động phanh: 31
3.1.1 Dẫn động thủy lực: 31
3.1.2 Dẫn động khí nén: 31
3.2 Chọn loại dẫn động phanh: 32
3.3 Chọn cơ cấu phanh: 33
3.3.1 Cơ cấu phanh trước: 35
3.3.2 Cơ cấu phanh sau: 36
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ĐÃ CHỌN. 39
4.1 Tính toán momen phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh: 39
4.2. Hệ số phân bố lực phanh lên các trục của bánh xe: 42
4.3. Mômen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu. 43
4.4. Tính toán xác định bề rộng má phanh. 44
4.5. Tính toán kiểm tra công trượt riêng và nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh: 47
4.5.1. Tính toán kiểm tra công trượt riêng: 47
4.5.2. Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh. 48
4.6. Hành trình dịch chuyển đầu pittong xy-lanh công tác của cơ cấu ép. 49
4.7. Đường kính xy-lanh chính và xy-lanh công tác. 49
4.7.1. Đường kính xy-lanh công tác. 49
4.7.2. Đường kính xy-lanh chính. 50
4.8. Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh. 50
4.9. Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh. 51
4.10. Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa có trợ lực. 52
4.11.Lưc cần thiết tác dụng lên bàn đạp khi có trợ lực. 53
4.12. Đường kính xy- lanh của bầu trợ lực. 54
4.13. Tính toán các chỉ tiêu phanh. 54
4.13.1. Gia tốc chậm dần khi phanh. 55
4.13.2. Thời gian phanh. 56
4.13.3. Quãng đường phanh. 57
CHƯƠNG 5. HỆ THỐNG ABS SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ.. 59
5.1. Chức năng và nhiệm vụ của hệ thống ABS. 59
5.2. Nguyên lý làm việc. 61
5.3. Hệ thống ABS được sử dụng trên xe thiết kế. 65
5.3.1. Một số bộ phận chính. 66
CHƯƠNG 6. NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC.. 75
6.1. Những công việc bảo dưỡng cần thiết 76
6.2. Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính. 76
6.3. Kiểm tra hệ thống phanh. 77
6.3.1. Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng. 77
6.3.2. Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy. 78
KẾT LUẬN.. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO

`CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH.

Hình 1.1: Hệ thống phanh trên ô tô

1.1 Công dụng

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó, ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ô tô.
Yêu cầu
Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :
Làm việc bền vững, tin cậy.
Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm.
Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa.
Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế.
Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh.
Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng.
Phanh chân và phanh tay hoạt động độc lập và không ảnh hưởng lẫn nhau để phanh tay đảm bảo chức năng dự phòng.
Không có hiện tượng tự siết phanh.
Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, dễ dàng điều chỉnh, thay thế.
Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng.
Có khả năng thoát nhiệt tốt.
Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ.
Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :
Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.
Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng.
Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc và thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay.
Phanh chậm dần : Trên các ô tô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần. Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô và máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô và máy kéo trước khi dừng hẳn.
Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chức năng của nhau. Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập.

Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:

Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh.
Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn.
Ðể quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh.
Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau :
Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng.
Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất.
Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển. Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định. Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.
Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System – ABS)
Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng.
Phân loại
Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh.
Theo cơ cấu điều khiển phân loại thành:
Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp.
Phanh tay điều khiển bằng cần.
Theo phương pháp dẫn dộng phân loại thành:
Dẫn động phanh bằng cơ khí, bằng chát lỏng (phanh dầu), bằng khí nén, bằng điện hay bằng cách kết hợp các phương pháp trên.
Dẫn động phanh có trợ lực và không có trợ lực.
Dẫn động phanh một dòng và hai dòng.
Dẫn động phanh có điều chỉnh lực phanh ở các cầu xe và dẫn động phanh có bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh (ABS).
Theo bộ trợ lực phân loại thành:
Hệ thống phanh có trợ lực.
Hệ thống phanh không có trợ lực.
Theo cơ cấu hãm phanh phân loại thành:
Phanh guốc (phanh tang trống).
Phanh đĩa.
Phanh đai (phanh dải).
Cơ cấu phanh điện từ.
Theo mục đích sử dụng phanh phân loại thành:
Phanh chính: được dùng chủ yếu khi ô tô đang chuyển động.
Phanh dự trữ: được dùng thay thế tạm thời cho phanh chính.
Phanh đỗ: được dùng khi dừng xe (ô tô đã đứng yên)
Phanh chậm dần: được dùng khi xe có tải trọng lớn và xuống các dốc dài.

1.3.1Cơ cấu phanh tang trống (phanh guốc):

Hình 1.2: Cơ cấu phanh tang trống

Đây là cơ cấu phanh phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe.
Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại.
Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,2¸0,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn. Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng,... Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động

Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Hình 1.3: sơ đồ các cơ cấu phanh tang trống thông dụng và lực tác dụng.

a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c

Trong đó : P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh.

N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh.

fN1, fN2 : Lực ma sát.

rt : Bán kính tang trống.

Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:
Dạng và số lượng cơ cấu ép.
Số bậc tự do của các guốc phanh.
Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và do vậy khác nhau ở :
Hiệu quả làm việc.
Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc.
Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.
Mức độ phức tạp của kết cấu.
Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 2.2 a và 2.2b. Tức là sơ đồ với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép. Sau đó đến các sơ đồ trên hình 2.2c và 2.2d.
Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô- máy kéo.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (mômen của lực dẫn động).
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.2 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:
Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu.
Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của má phanh trên bán kính rt.
Từ sơ đồ ta thấy rằng:
Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi là guốc tự siết.
Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách. Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặc trưng của cơ cấu phanh trống guốc.
Sơ đồ hình 2.2a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng. Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau. Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2. Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch vừa cân bằng. Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.
Sơ đồ trên hình 2.2 dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằng nhau P1 = P2 = P. Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2. Cũng do N1 > N2 nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều. Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn.
Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng. Nó thường sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô.
Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 2.2a là 100% thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 2.2b sẽ là 116% ¸122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: µ = 0,30 ¸ 0,33.
Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với hai xylanh làm việc riêng rẽ. Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình. 2.2c). Hiệu quả phanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 ¸1,8 lần so với cách bố trí bình thường. Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không có tính thuận nghịch. Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước. Vì thế nó thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô và tải nhỏ.
Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 2.2d. Các guốc phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định. Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh. Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào. Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.
Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa. Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia.
Cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng mômen phanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng.

1.3.2 Cơ cấu phanh đĩa:

Phanh đĩa nhiều có loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng ma sát quay.
Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau.
Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh.
Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,05¸0,15) mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động.
Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu. Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe.
Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn.
Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay.
Tuy vậy phanh đĩa còn có 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 ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh.
Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước. . Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng.
Trên hình 1.4 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở. Cấu tạo của cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp trên đó đặt các xi lanh thủy lực. Các má phanh gắn tấm ma sát đặt hai bên đĩa phanh. Khi đạp phanh, các piston của xi lanh thủy lực đặt trên má kẹp sẽ ép các má phanh tỳ sát vào đĩa phanh, phanh bánh xe lại.
Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi. Phương án lắp cố định (Hình 2.4 ) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn. Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn.

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý phanh đĩa.

Hình 1.5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp cố định.

1- Má phanh; 2- Má kẹp; 3- Piston;

4- Vòng làm kín; 5- Đĩa phanh.

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động. Má kẹp có thể làm tách rời (Hình. 1.6) hay liền với xi lanh bánh xe (Hình 1.7 ) và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định (chốt 3 Hình 1.7 ). Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp. Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu qủa phanh giảm và gây rung động. Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm được 30 ¸ 50oC. Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe. Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hướng.

Hình 1.7 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động-

xi lanh bố trí trên má kẹp.

1-Má kẹp; 2- Piston; 3- Chốt dẫn hướng; 4- Đĩa phanh; 5- Má phanh.

Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiều đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó. Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcosq ; RG2 = Z - 2fNcosq .

Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp ở phía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm được tải trọng thẳng đứng tác dụng lên ổ trục.

1.4 Dẫn động phanh:

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh.
Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính : cơ khí, thủy lực và khí nén. Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe. Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là : thủy lực và khí nén.
Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành trình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và các thông số dẫn động phanh.

1.4.1 Dẫn động thủy lực:

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô con, ô tô vận tải có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe...
Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :
Ðộ nhạy lớn, thời gian tác dụng nhỏ.
Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh.
Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp, hiệu suất cao.
Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh.
Nhược điểm của dẫn động thủy lực :
Yêu cầu độ kín khít cao. Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động không làm việc được.
Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực để giảm lực bàn đạp.
Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động và mômen phanh không ổn định
Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng.
Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động :
Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :
Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộng rãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản.
Hình 1.8 sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh dầu dẫn động 1 dòng

1-Xylanh con, 2- tổng phanh, 3- bàn đạp phanh, 4- đường dẫn dầu

Nguyên lí hoạt động:
khi người lái tác động 1 lực vào bàn đạp (3), piston trong xylanh (2) hoạt động.
Lúc này lượng dầu được truyền trong đường ống dẫn (4) đến các xylanh con dưới bánh xe (1) làm cho piston trong xylanh đẩy má phanh, ép sát vào đĩa phanh và làm cho xe chuyển động chậm lại.
Truyền động phanh 2 dòng : Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp phanh. Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó.
Hình 1.9 sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh dẫn động 2 dòng
1-bàn đạp phanh, 2-bộ trợ lực phanh, 3-xylanh phanh chính, 4-bình dầu
5-cơ cấu phanh trước, 6-bộ điều chỉnh, 7-cơ cấu phanh sau
Nguyên lí hoạt đông:
Khi đạp phanh: lực đạp được truyền từ bàn đạp qua cần đẩy vào xylanh phanh chính để đẩy piston trong xylanh. Lực của áp suất thủy lực bên trong xylanh chính được truyền qua các đường ống dẫn dầu đến các xylanh bánh xe thực hiện quá trình phanh
Khi nhả phanh: người lái bỏ chân ra khỏi bàn đạp phanh lúc này piston xylanh chính trở lại vị trí không làm việc và dầu từ các xylanh bánh xe theo đường ống hồi về xylanh chính vào buồng chứa và kết thúc quá trình phanh.
Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trên hình
Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng. Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :
Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.
Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép.
Mức độ phức tạp của dòng dẫn động.
Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (1.8a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu. Ðây là sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước.
Khi dùng các sơ đồ hình (1.8 b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2 dòng cho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2 dòng cho cầu trước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn. Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó. Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.8 b và d) lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng. Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm).
Sơ đồ hình 1.8 e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất.
Các loại và sơ đồ dẫn động:
Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:
Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng lực tác dụng người lái.
Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp.
Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực.

1.4.1.1 Dẫn động phanh chính bằng thủy lực.

Hình 1.10: Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.

1,8- Xylanh bánh xe; 3,4- Piston trong xylanh chính;

2,7- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 5- Bàn đạp phanh;

6- Xylanh chính.

Nguyên lý làm việc :
Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái.
Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng lên theo. Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và 7 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh.
Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì, tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston trong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lần phanh.
Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì vậy ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc khí nén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe.

1.4.1.2 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không:

Trên hình 1.10 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không.
Bầu trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái. Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tốc.

Hình 1.11 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không

1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

3- Xi lanh chính; 4- Ðường nạp động cơ; 5- Van chân không;

6- Lọc không khí; 7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 9 Van không khí;

10- Vòng cao su; 11- Màng ( hoặc piston ) trợ lực;

12- Bầu trợ lực chân không; 13- Bình chứa dầu phanh;

14- Xi lanh bánh xe và xi lanh bánh xe sau;

15- Van một chiều; 16- Đường nạp động cơ.

Nguyên lý làm việc :
Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11 (hoặc màng). Van chân không , làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh. Van không khí 9, làm nhiệm vụ : cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh. Vòng cao su 10 làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh.
Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua van một chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không.
Khi nhả phanh : van chân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng áp suất chân không.
Khi phanh : người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải làm van chân không 5 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A.
Ðộ chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (màng) của bầu trợ lực và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính 3, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh.
Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi.
Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí 9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A.
Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp.
Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại.
Bộ trợ lực chân không có hiệu quả trợ lực thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô con và tải nhỏ. Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực khí nén (hình 2.11).

1.4.1.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:

Hình 1.12: Dẫn động phanh thủy lực trợ lực khí nén

1- Bàn đạp; 2- Ðòn đẩy; 3- Cụm van khí nén; 4- Bình chứa khí nén;

5- Xylanh lực; 6- Xylanh chính; 7- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;

8- Xylanh bánh xe; 9- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe;

10- Xylanh bánh xe.

Sơ đồ dẫn động trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 1.11. Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái. Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải.
Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5. Trong cụm van 3 có các bộ phận: cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh, cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực.
Nguyên lý làm việc :
Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xylanh chính 6 và của cụm van 3. Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang A của xylanh lực với bình chứa khí nén 4.
Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanh chính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe.
Khi đi vào khoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển về sang trái. Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trí một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp.
Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào. Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh.

1.4.2 Dẫn động khí nén:

Dẫn động phanh bằng khí nén (Hình 1.13) được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như : máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bình chứa, van phân phối, bầu phanh....

Hình 1.14 : Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc

Máy nén khí; 2- bình chứa khí; 3-van phân phối( tổng phanh )

4- bàn đạp phanh; 5-bầu phanh.

Máy nén khí: là bộ phận cung cấp nguồn khí nén có áp suất cao (6.7 kh/cm3) để hệ thống phanh hoạt động.
Bầu phanh: thực chất là 1 bộ piston xylanh khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiện quá trình phanh.
Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén, từ các bình chứa khí nén đến các bầu phanh để tạo lực tác dụng nên cam ép, thực hiện phanh các bánh xe.
Van phân phối dẫn động 2 dòng: là có 2 dòng độc lập từ bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu phanh bánh xe.
Van có 2 ngăn là ngăn trên và ngăn dưới, trong mỗi ngăn đều có các van nạp, van xả và các piston điều khiển.

Hình 1.15 cấu tạo van phân phối kép

Nguyên lý làm việc

Khi chưa phanh: lò xo 13 và 24 giữ cho van của ngăn trên và ngăn dưới đóng cửa nạp nên khí nén từ bình chứa tới các cửa I, II bị chặn lại và thường trực ở đó.
Khi phanh:
Đòn 1 mở quay quanh chốt cố định ép con lăn 5 tì lên cốc ép 6 làm cốc ép 6 đi xuống. Khi đã khắc phục xong khe hở tự do giữa cốc ép và bích chặn 9 thì bích chặn ép phần tử đàn hồi 31 tì vào piston tùy động 30 làm piston đi xuống.
Khi đế van xả ( nằm trên piston tùy động ) đi hết khe hở giữa nó với nắp van thì van xả đóng lại và van nạp trên bắt đầu mở. Khi này ở ngăn trên khí nén từ cửa II qua van nạp ngăn trên thông sang cửa III để dẫn đến các bầu phanh bánh xe.

Đồng thời với quá trình này do ở cửa III có một lỗ A thông với khoang B (phía trên piston lớn 28) nên một dòng khí có áp suất sẽ tác dụng lên mặt trên của piston lớn 28 làm nó đẩy piston nhỏ đi xuống.

Khi khe hở giữa để van xả và nắp van được khắc phục thì van nạp dưới bắt đầu được mở ra. Khí nén từ cửa qua van nạp ngăn dưới thông sang cửa IV để dẫn tới các bầu phanh bánh xe.

Như vậy, cơ cấu cơ khí trực tiếp điều khiển van nạp của ngăn trên còn van nạp ngăn dưới là do khí nén điều khiển sau khi van nạp ngăn trên đã mở. Như vậy có nghĩa là dòng nối với ngăn trên sẽ có tác dụng trước so với dòng nối với ngăn dưới.

Vì vậy, dòng nối với ngăn trên thường được dẫn tới các bầu phanh của bánh xe phía sau nhằm mục đích giữ ổn định cho ô tô khi phanh.

Khi trôi phanh:

Dưới tác dụng của các lò xo hồi vị cốc ép 6, bích chặn 9, piston tuỳ động 30 sẽ đi lên. Van nạp trên được đóng lại và van xả trên mở ra. Khí nén từ bình chứa ngừng cung cấp còn khí nén từ các bầu phanh sẽ từ cửa III qua cửa xả theo đường thoát xả ra ngoài.

Còn ngăn dưới do khoang B mất áp suất nên piston lớn 28 và piston nhỏ 15 bị lò xo hồi vị 26 đẩy về vị trí phía trên.

Van nạp ngăn dưới được đóng lại và van xả ngăn dưới được mở ra, ngắt khí nén từ bình chứa và thoát khí nén từ bầu phanh theo đường thoát ra ngoài.

Ưu điểm :
Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ.
Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm).
Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như : phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,....
Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động.
Nhược điểm :
Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn
Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần. Nên kích thước và khối lượng của dẫn động lớn.
Số lượng các cụm và chi tiết nhiều.
Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn.

1.5. Phanh tay và phanh phụ:

1.5.1 Phanh tay:

Phanh tay trên ô tô được dùng để:

https://khobanve.vn/ban-ve/do-an-khai-thac-ki-thuat-he-thong-phanh-xe-toyota-vios-41098.htm