Xem mẫu
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
LỜI NÓI ĐẦU
Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kính tế quốc dân đòi hỏi cần
chuyên chở khối lượng lớn hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã
và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô đã trở
thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hành
khách.Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ôtô đã
đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc. Ô tô ngày càng được cải thiện, tải trọng vận
chuyển tăng lên, tốc độ ngày càng cao, tính kinh tế và độ bền nâng cao... Đi đôi với
việc cải tiến mẫu mã, nâng cao tính tiện nghi, giảm giá thành..., một trong những
ưu tiên hàng đầu của các nhà chế tạo ô tô là nâng cao tính an toàn cho người s ử
dụng. Quan trọng nhất trong các hệ thống an toàn của ô tô là hệ thống phanh.
Với tốc độ gia tăng về số lượng cũng như về chủng loại của các phương
tiện giao thông đường bộ dẫn đến một nhu cầu cấp thiết là phải đặt ra một hệ
thống kiểm tra an toàn cho các loại phương tiện cơ giới đường bộ. Để đảm bảo
tính chính xác, khách quan cho việc đánh giá kết quả kiểm tra này, cần thiết phải
có một loạt các thiết bị kiểm tra chuyên dùng. Do đó em chọn đề tài “Thiết kế bệ
thử phanh ô tô”.
Sau thời gian hơn ba tháng tìm hiểu nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn tận
tình của Thầy T.s Nguyễn Hoàng Việt đến nay em đã hoàn thành xong đồ án tốt
nghiệp được giao.
Với những nhận thức còn hạn chế về nhiều mặt, đồ án này không tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong được sự thông cảm và nhận được nhiều ý kiến đóng
góp của các thầy giáo, cô giáo, các kỹ sư cũng như các bạn bè sinh viên.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007
Sinh viên thực hiện :
Ngô Công Tới
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:1
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
1. MỤC ÐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI.
Ô tô là phương tiện chủ yếu để vận chuyển hàng hóa và hành khách trên
các tuyến đường bộ Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới.
Ngày nay với sự phát triển lớn mạnh của khoa học- công nghệ và nền kinh tế
cũng như sự gia tăng dân số, nên đòi hỏi số lượng cũng như tốc độ của ôtô được tăng
lên, dẫn đến mật độ phương tiện giao thông ngày càng cao, vấn đề an toàn giao thông
là một trong nhưng vấn đề bức thiết và được xã hội quan tâm. Việc nâng cao khả
năng kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng đối với các phương tiện cơ giới đường bộ bắt
buộc phải có các thiết bị chuyên dụng. Công tác lắp ráp, bảo dưỡng, sữa chữa của
ngành công nghiệp ôtô - máy kéo ngày càng được ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ
thuật nhiều hơn, nhằm nâng cao độ chính xác cũng như sự đồng nhất về chất lượng
sản phẩm.
Ðể xác định chất lượng của hệ thống phanh ta có thể sử dụng hai phương
pháp sau đây: phương pháp thử phanh trên đường và phương pháp thử phanh trên
bệ thử.
- Ðối với phương pháp thử phanh trên đường:
Ðây là phương pháp phổ biến trong thời gian trườc đây, ở nước ta cũng có
một số nơi sử dụng phương pháp này. Phương pháp này có một số ưu điểm là vốn
đầu tư ít, kết quả kiểm tra sát với điều kiện thực tế. Tuy nhiên khi thử phanh
bằng phương pháp này cần phải có một diện tích sử dụng lớn, thời gian thử kéo
dài, kết quả kiểm tra phụ thuộc vào chất lượng đường sá, thời tiết, nhất là sự chủ
quan của người kiểm tra. Mặt khác, với tốc độ ngày càng cao thì phương pháp này
gây mất an toàn cho người lái và phương tiện, tiêu tốn nhiên liệu, rung động các
chi tiết.
- Ðối với phương pháp thử trên bệ thử:
Là phương pháp hiện đại có nhiều ưu điểm nổi bật:
Kết cấu nhỏ gọn thuận tiện cho việc bố trí trong các điều kiện nhà xưỡng
chật hẹp.
Kết quả đo có độ chính xác cao, dễ dàng cơ khí hoá, tự động hoá và lưu trữ
kết quả phục vụ cho công tác thống kê và phân tích hư hỏng.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:2
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
Thời gian thao tác nhanh, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, điều
kiện đường sá.
Tuy nhiên, phương pháp này còn có những nhược điểm sau:
- Ðòi hỏi vốn đầu tư ban đầu lớn.
- Ðiều kiên thử không sát với kiện thực tế sử dụng xe.
Qua việc phân tích đánh giá ưu, khuyết điểm của hai phương pháp thử trên.
Bênh cạnh sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng các hệ thống quản lý
chất lượng tiên tiến được ưu tiên hàng đầu. Việc thử phanh trên bệ thử đảm bảo
được tính đồng nhất, tính chính xác và trung thực về kết quả kiểm tra. Nó đáp ứng
được hầu hết các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế xã hội của thời đ ại ngày nay và
nhất là sự an toàn cho con người và phương tiện kiểm tra. Với những yêu cầu
thực tế như đã nêu trên đồng thời để làm quen với việc áp dụng những kiến thức
đã học vào thực tế. Em chọn đề tài “Thiết kế bệ thử phanh ô tô tải trọng dưới 10
tấn trên một trục”. Trong phạm vi đề tài này, dựa trên cơ sở lý thuyết đã học cộng
với một số bệ thử hiện có, em tiến hành thực hiện phân tích những ưu nhược
điểm của một số loại bệ thử để nghiên cứu thiết kế một bệ thử phanh. Thông qua
đề tài này và với sự tận tình chỉ bảo của thầy giáo hướng dẫn là một cơ hội tốt
để em củng cố vốn kiến thức đã học và thu lượm thêm một số kiến thức quý báu
cho bản thân.
* Mục đích đề tài:
Là tạo ra một cơ sở lý thuyết rỏ ràng trong việc thiết kế bệ thử phanh,
thông qua đó nâng cao được hiệu quả sử dụng bệ thử. Tức là kết quả kiểm tra
phanh được phản ánh chính xác hơn và tăng tính bền khi sử dụng bệ thử.
* Ý nghĩa của đề tài:
Là tài liệu hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lĩnh vực chẩn đoán tình
trạng kỹ thuật ô tô bằng bệ thử. Đặc biệt là tài liệu tham khảo cho những ai tự
thiết kế, chế tạo bệ thử phanh để phục vụ cho công tác kiểm tra, nghiên cứu và
sữa chữa.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:3
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH.
2.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ.
2.1.1. Công dụng của hệ thống phanh.
Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng
hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó.
Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại
chỗ trên mặt đường ngang hoặc trên nền nghiêng.
Như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng.
- Nó cho phép ô tô chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc.
- Nhờ đó mà người sử dụng có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao
tốc độ và khai thác triệt để năng suất vận chuyển của phương tiện.
2.1.2. Yêu cầu của hệ thống phanh.
Hệ thống phanh phải đảm bảo các yêu cầu chính như sau:
- Luôn luôn hoạt động ổn định, độ tin cậy cao, bền vững.
- Phanh êm dịu để đảm bảo tính tiện nghi và an toàn cho người sử dụng.
- Luôn đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh.
- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường
hợp nguy hiểm.
- Đảm bảo hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh ổn định trong các
điều kiện khác nhau về nhiệt độ, thời tiết. Khả năng thoát nhiệt tốt.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực điều khiển tác dụng lên bàn đ ạp
hay đòn điều khiển phù hợp.
- Để đảm bảo quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều
khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan
hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với l ực phanh
tạo ra ở các bánh xe (cơ cấu tỷ lệ). Không có hiện tượng tự siết khi phanh.
- Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực
phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thoả mãn các điều kiện sau:
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:4
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ với lực pháp tuyến lên chúng. Theo
nghiên cứu, hệ số tỷ lệ giữa lực phanh và trọng lượng chính bằng hệ số bám.
- Sai lệch lực phanh trên các bánh xe phải và trái cùng một cầu phải nhỏ hơn
một giới hạn cho phép.
- Không xảy ra hiện tượng bó cứng, trượt lê các bánh xe.
Để đảm bảo các yêu cầu này, trên các ô tô hiện đại người ta sử dụng bộ
điều chỉnh lực phanh và hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS).
2.1.3. Các loại phanh.
Nhằm đảm bảo độ tin cậy, tính an toàn chuyển động trong mọi trường hợp,
hệ thống phanh được thiết kế bao gồm các loại phanh sau:
- Phanh chính: phanh này được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ
chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.
- Phanh dự trữ: dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính bị hỏng,
thường được sử dụng các dạng bầu tích năng lượng (lò xo, khí nén..).
- Phanh dừng: dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi
không làm việc. Phanh thường điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay.
Trên một số ô tô người ta kết hợp phanh dừng và phanh dự trữ.
- Phanh chậm dần: sử dụng cho các loại ô tô có tải trọng lớn hay hoạt
động ở các vùng đồi dốc, dùng để khống chế tốc độ động cơ khi đổ dốc dài hoặc
làm giảm tốc độ ô tô trước khi dừng hẳn. Các loại phanh chậm dần thường gặp là
phanh động cơ.
Các loại phanh trên có thể dùng chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau,
nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập.
2.1.4. Phân loại hệ thống phanh.
- Căn cứ theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh
xe, phanh truyền lực.
- Căn cứ theo dạng phần tử ma sát, phanh chia ra: phanh guốc, phanh đĩa,
phanh dãi.
- Căn cứ theo loại dẫn động, phanh chia ra: phanh cơ khí, phanh thuỷ lực,
phanh khí nén, phanh điện từ, phanh liên hợp ...
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:5
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
- Căn cứ theo phương án bố trí dòng dẫn động, phanh chia ra: phanh một
dòng, phanh hai dòng độc lập, phanh hai dòng bố trí chéo...
Ngoài ra, người ta còn có một số cách phân loại khác căn cứ vào loại trợ lực
phanh (chân không, khí nén...), căn cứ vào phương pháp tác dụng (trực tiếp, gián
tiếp...) v.v...
2.2. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH.
Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau: gia
tốc chậm dần, thời gian phanh, quãng đường phanh và lực phanh.
2.2.1. Tiêu chuẩn kiểm tra phanh của Việt Nam.
Tiêu chuẩn 22-TCVN 224-2001 ban hành kèm theo Quy ết đ ịnh s ố
4134/2001/QĐ -GTVT ngày 05 tháng 12 năm 2001 của bộ giao thông vận tải dùng
làm tiêu chuẩn kiểm tra cho phép ô tô lưu hành trên đường, nội dung phần tiêu
chuẩn đánh giá hiệu quả phanh như sau: [1].
- Hiệu quả phanh chính khi thử trên đường:
Điều kiện thử: trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông ximăng bằng
phẳng và khô, hệ số bám (không nhỏ hơn 0,6).
Hiệu quả phanh được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu quãng đ ường
phanh Sp (m) hoặc gia tốc chậm dần Jpmax (m/s2) với chế độ thử phương tiện
không tải ở tốc độ 30km/h và được qui định như sau: (bảng 2.1).
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính) cho
phép ôtô lưu hành trên đường. Do Bộ GTVT Việt Nam quy định ngày 05 tháng 12
năm 2001.
Quãng đường Gia tốc phanh
Chủng loại ô tô phanh Jpmax (m/s2)
Sp (m)
Nhóm 1: ô tô con, kể cả ô tô chuyên
dùng đến 09 chỗ ngồi (kể cả người Không lớn hơn 7,2 Không nhỏ hơn 5,8
lái).
Nhóm 2 : ô tô tải có trọng lượng toàn
bộ không lớn hơn 8000kg, ô tô khách
có trên 09 chỗ ngồi (kể cả người lái) Không lớn hơn 9,5 Không nhỏ hơn 5,0
có tổng chiều dài không lớn hơn
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:6
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
7,5m.
Nhóm 3: ô tô hoặc đoàn ô tô có trọng
lượng toàn bộ lớn hơn 8000kg, ô tô
khách trên 09 chỗ ngồi (kể cả người Không lớn hơn 11 Không nhỏ hơn 4,2
lái) có tổng chiều dài lớn hơn 7,5 m.
Nhóm 4: mô tô 3 bánh, xe lam và xích
lô máy. Không lớn hơn 8,2
Khi phanh, quỹ đạo chuyển động của ô tô không lệch quá 80 so với phương
chuyển động ban đầu và không lệch khỏi hành lang 3,5 m.
Hiệu quả phanh chính khi thử trên băng thử:
+ Chế độ thử: phương tiện không tải.
- Tổng lực phanh không nhỏ hơn 50% trọng lượng phương tiện không tải
Go đối với tất cả các loại xe.
- Sai lệch trên một trục: (giữa bánh bên phải và bánh bên trái).
Ppmax − Ppmin
KSL = × 100%
Ppmax
KSL không được lớn hơn 25%
Hiệu quả phanh dừng xe (điều khiển bằng tay hoặc chân).
+ Chế độ thử : phương tiện không tải.
- Dừng được ở độ dốc 20 % đối với tất cả các loại xe khi thử trên dốc hoặc
tổng lực phanh không nhỏ hơn 16% trọng lượng toàn bộ phương tiện không tải
khi thử trên băng thử.
Tiêu chuẩn này chủ yếu sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm mục đích
cho phép ô tô lưu hành trên đường nhằm đảm bảo an toàn khi chuyển động. Đối
với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế hay chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn
nghiêm ngặt hơn, ở Việt Nam đang thử nghiệm áp dụng tiêu chuẩn về hệ thống
phanh TCVN 5658-1999.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:7
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
2.2.2. Tiêu chuẩn của Liên Xô.
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. Giá trị được thể hiện ở bảng 2.2.
Bảng 2.2. Giá trị tối đa của lực điều khiển và hành trình tương ứng.
Phương pháp Hệ thống phanh Chủng loại Pmax Smax
điều khiển ô tô (N) (mm)
Bằng tay đòn Phanh chân, phanh - Ô tô du lịch 500 150
dừng, phanh dự trữ - Ô tô tải, khách 700 180
Bằng tay đòn Phanh dự trữ và - Ô tô du lịch 400 160
phanh dừng - Ô tô tải, khách 600 220
Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu đánh giá được cho tương
ứng với 3 dạng thử khác nhau:
Thử 0: để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính khi các cơ cấu phanh
còn nguội và thường được tiến hành cho 2 trường hợp: Động cơ đ ược tách và
không tách khỏi hệ thống truyền lực
Thử I: để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính khi các cơ cấu phanh
đã làm việc nóng lên. Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn, giai đoạn thử sơ bộ để
cho các cơ cấu phanh nóng lên sau đó đến giai đoạn thử chính đ ể xác đ ịnh hi ệu
quả phanh.
Thử II: để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính khi ô tô chuyển
động xuống dốc dài.
Các tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính và phanh dừng của Liên Xô đ ược
thể hiện trong: bảng 2.3 và bảng 2. 4.
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh chính.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:8
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
Tốc độ Lực tác Dạng Quãng Gia tốc
Số Chủng loại trước khi dụng lên thử đường chậm dần
TT ôtô phanh bàn đạp phanh.Sp( ổn định.Jp
V0, Km/h Pbđ(N)(≤) m),(≤ ) (m/s2),(≥ )
Ô tô du lịch 0 43,2 7,0
1 và Micrôbuyt 80 500 I 54,0 5,4
với số chỗ II 57,5 5,0
ngồi ≤ 8
2 Ô tô buýt > 0 25,8 7,0
8CN và trọng 60 700 I 32,3 5,3
lượng toàn II 34,3 4,9
bộ ≤ 5 tấn
Ô tô buýt với 0 32,1 6,0
3 trọng lượng 60 700 I 40,1 4,5
toàn bộ > 5 II 42,7 4,1
tấn
Ô tô tải, 0 44,8 5,5
4 trọng lượng 70 700 I 56,0 4,1
toàn bộ < 3,5 II 59,6 3,8
tấn
Ô tô tải, 0 25,0 5,5
5 trọng lượng 50 700 I 31,3 4,0
toàn bộ từ II 33,3 3,7
3,5 tấn đến
12 tấn
Ô tô tải, 0 17,2 5,5
6 trọng lượng 40 700 I 21,5 4,0
toàn bộ II 22,9 3,7
>12 tấn.
Đoàn ô tô với 0 26,5 5,5
7 trọng lượng 50 700 I 33,1 4,0
toàn bộ từ II 35,2 3,7
3,5 đến 12
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:9
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
Tốc độ Lực tác Dạng Quãng Gia tốc
Số Chủng loại trước khi dụng lên thử đường chậm dần
TT ôtô phanh bàn đạp phanh.Sp( ổn định.Jp
V0, Km/h Pbđ(N)(≤) m),(≤ ) (m/s2),(≥ )
tấn.
Đoàn ô tô với 0 18,4 5,5
8 trọng lượng 40 700 I 23,0 3,9
toàn bộ > 12 II 24,5 3,6
tấn.
Bảng 2.4. Các tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả hệ thống phanh dự trữ.
Tốc độ Lực tác dụng lên Quãng Gia tốc
Số trước khi bộ phận điều đường chậm dần
TT Chủng loại ô tô. phanh khiển bàn đạp phanh ổn định
V0,(Km/h) Pbđ,N, (≤) Sp(m) Jp (m/s2)
Tay Bàn đạp (≤ ) (≥ )
đòn
Ô tô du lịch và
1 Micrôbuyt với số 80 400 500 90,1 3,0
chỗ ngồi 8.
2 Ô tô buýt > 8 CN và
trọng lượng toàn 60 600 700 52,2 3,0
bộ ≤ 5 tấn.
Ô tô buýt với trọng
3 lượng toàn bộ > 5 60 600 700 52,2 3,0
tấn.
Ô tô tải, trọng
4 lượng toàn bộ
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
Ô tô tải, trọng
5 lượng toàn bộ từ 50 600 700 42,5 2,8
3,5 tấn đến 12 tấn.
Ô tô tải, trọng
6 lượng toàn bộ 40 600 700 28,4 2,8
>12 tấn.
Đoàn ô tô với trọng
7 lượng toàn bộ từ 50 600 700 44,0 2,8
3,5 đến 12T.
Đoàn ô tô với trọng
8 lượng toàn bộ > 12 40 600 700 29,6 2,8
tấn.
3. PHÂN TÍCH CÁC BỆ THỬ PHANH, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
3.1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU PHÂN LOẠI BỆ THỬ PHANH.
3.1.1. Công dụng.
Bệ thử phanh là thiết bị tỉnh tại được thiết kế nhằm mục đích đánh giá hiệu
quả hệ thống phanh thông qua việc đo thông số trong quá trình phanh trên các bánh
xe. Tuỳ theo loại bệ thử mà ta có phương pháp đo đạc tính toán để ra kết quả khác
nhau.
3.1.2. Yêu cầu.
Một bệ phanh được thiết kế hoàn chỉnh cần phải đảm bảo các yêu cầu đ ặt
ra như sau:
- Về giá thành và kết cấu: bệ thử phanh phải có kết cấu đ ơn giản, dễ chế
tạo, giá thành có thể chấp nhận được, kết cấu bền vững chắc chắn.
- Về độ chính xác: lực phanh phải phản ánh lên lực kế hoặc đồng hồ hiển thị
phải đảm bảo độ chính xác, không phụ thuộc vào yếu tố chủ quan.
- Về sử dụng điều chỉnh: vận hành bệ thử đơn giản, dễ dàng, thời gian thử
ngắn, chất lượng thử đạt yêu cầu.
- Về tính vạn năng: đo được nhiều chủng loại xe khác nhau với các kích
thước chiều rộng cơ sở và các kiểu kích thước lốp khác nhau, tải trọng khác nhau
trong phạm vi quy định.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:11
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
- Về chức năng đánh giá: xác định được nhiều yếu tố đánh giá hiệu quả
phanh: lực phanh, quãng đường phanh, thời gian phanh...vv... của mỗi bánh xe trên
cùng một cầu và tính đồng thời phanh của các bánh xe.
- Điều kiện làm việc của nhân viên vận hành, tính an toàn của thiết bị: bệ thử
phanh phải đảm bảo an toàn khi đang hoạt động, điều kiện làm việccủa nhân viên
được đảm bảo như: ô nhiểm, tiếng ồn ..vv...
- Ngoài ra bệ thử phải có kích thước nhỏ gọn để giảm diện tích bố trí cần thiết
trong nhà xưởng, dễ bảo quản, tránh mưa nắng xuống bệ thử và càc nhân viên kiểm
tra xe.
3.1.3. Phân loại bệ thử phanh.
Theo phương pháp tạo lực phanh, chia ra các loại sau:
- Bệ thử dùng động năng của xe:
Bệ thử này dùng nguyên lí hấp thụ động năng của ô tô khi phanh (bệ thử kiểu
sàn di động). Động năng này có giá trị gần bằng động năng chuyển đ ộng của ô tô
ở tốc độ phanh xác định. Do thử ở tốc độ xác định nên kết quả khó chính xác,
không an toàn.
- Bệ thử dùng năng lượng động cơ điện:
Bệ thử kiểu này dựa vào công suất của động cơ điện để dẫn động làm quay
bánh xe (tang quay hoặc con lăn quay), kết quả thử không phụ thuộc vào công suất
động cơ điện mà phụ thuộc vào các cơ cấu đo (cảm biến gia tốc phanh, cảm biến
lực phanh..vv...) nên kết quả đo đảm bảo tính chính xác.
Bệ thử này tiêu tốn năng lượng nhiều do sử dụng công suất động cơ điện để
thắng lực cản do phanh, nhưng cho kết quả chính xác, đảm bảo an toàn khi thử xe.
- Bệ thử dùng khối lượng quán tính:
Bệ thử kiểu này cũng dùng động cơ điện để dẫn động nhưng có gắn thêm
bánh đà ở các tang quay hoặc con lăn quay nhằm mục đích tăng mômen quán tính
của con lăn. Khi phanh nguồn năng lượng dẫn động được ngắt, lực phanh đo được
thông qua việc đo mômen quán tính nên kết quả phụ thuộc vào mômen quay của
bánh đà.
Bệ thử loại này tiêu tốn năng lượng ít hơn do khi phanh chỉ sử dụng năng
lượng của bánh đà, nhưng khi thay đổi tải trọng thử phải tính lại mômen của bánh
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:12
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
đà nên rất tốn thời gian. Loại bệ thử này chỉ phù hợp với loại bệ thử chuyên dùng
cho một vài loại xe xác định.
Theo kết cấu và nguyên lý làm việc, bệ thử phanh được chia ra:
- Bệ thử kiểu tấm.
- Bệ thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay gồm:
+ Bệ thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay tốc độ chậm.
+ Bệ thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay tốc độ nhanh.
Theo sự kiểm tra đồng thời ở các bánh xe, bệ thử chia ra:
- Bệ thử kiểm tra phanh ở một bánh xe.
- Bệ thử kiểm tra phanh ở hai bánh xe.
- Bệ thử kiểm tra phanh ở ba bánh xe.
- Bệ thử kiểm tra phanh ở đồng thời tất cả các bánh xe.
Ngoài ra, tuỳ theo kết cấu, phương pháp đo và các trang thiết bị phụ người ta
còn các phân loại khác.
3.2. PHÂN TÍCH MỘT SỐ LOẠI BỆ THỬ PHANH.
3.2.1. Bệ thử kiểu sàn di động. Hình 3.1
3
4
2
5
1
6
Hình 3.1. Bệ thử kiểu sàn di động
1. Lực kế; 2. Con lăn; 3. Ô tô thử; 4. Sàn ma sát; 5. Đường ray; 6. Dầm ngang.
Nguyên lý làm việc:
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:13
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
Cho xe chạy với tốc độ kiểm tra đi vào sàn ma sát 4, khi các bánh xe vào
hẳn trong sàn thì người lái tiến hành đạp phanh. Lực phanh tác động vào sàn ma sát
làm sàn chuyển động theo, nhờ hệ thống con lăn 2. Sàn ma sát lại được gắn vào
một đầu của lực kế, còn đầu kia được nối vào dầm cố định. Do đó khi sàn chuyển
động sẽ kéo lực kế từ đó ta biết được giá trị Pkmax tác dụng vào lực kế.
Giá trị lực phanh Pp:
Pp = G0.j
Pp = Pkmax + Pf + Pj
Trong đó:
- Go: trọng lượng ô tô thử.
- j: gia tốc chậm dần khi phanh.
- Pkmax: lực lớn nhất tác dụng vào lực kế.
- Pf: lực cản lăn của sàn xe.
- Pj: lực quán tính chuyển động của sàn xe.
Muốn xác định được Pp chính xác thì ta phải xác định chính xác các lực P kmax,
Pf, Pj. Trong đó ta xác định được:
* Pkmax: đọc theo giá trị được ghi trên lực kế.
* Lực cản lăn ta xác định như sau: Pf = Gs.f
Trong đó:
- Gs: trọng lượng toàn bộ sàn.
- f: hệ số cản lăn giữa con lăn và ray:
G
Pj = .j
g
Trong đó:
- G: trọng lượng toàn bộ sàn.
- j: gia tốc dịch chuyển của sàn.
Lực Pj phụ thuộc vào vận tốc thử nên rất khó xác định, chính vì vậy, phương
pháp này không cho kết quả chính xác.
• Ưu nhược điểm chính:
* Ưu điểm:
- Kết cấu bệ thử đơn giản.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:14
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
- Chế tạo sàn, lực kế, con lăn v.v… dễ dàng.
* Nhược điểm:
- Kết quả không chính xác, phụ thuộc vào vận tốc thử.
- Chỉ đo được đồng thời tổng lực phanh của tất cả các bánh xe. Nên việc
điều chỉnh lực phanh giữa các bánh xe là không thể được.
- Không xác định được các chỉ tiêu phanh còn lại.
- Bệ thử có kích thước lớn.
- Phương pháp thử không an toàn, do chất lượng hệ thống phanh của xe thử
chưa xác định được và đòi hỏi thao tác phải chính xác.
- Kết quả không chính xác nên phải thử nhiều lần vì vậy không kinh tế.
3.2.2. Bệ thử kiểu băng tải- tang quay. Hình 3.2
1 2 3
4
Hình 3.2. Bệ thử kiểu băng tải- tang quay.
1. Lực kế; 2. Băng tải; 3. Ô tô thử; 4. Tang quay.
Nguyên lý làm việc :
Cho hai bánh xe ô tô đi vào băng tải 2, móc kéo sau xe được móc vào một đầu
lực kế còn đầu kia cuả lực kế được móc vào vị trí cố định. Cho động cơ làm việc,
thông qua hệ thống truyền lực, băng tải 2 chuyển động làm bánh xe quay, khi bánh
xe quay với tốc độ ổn định người lái tiến hành đạp phanh. Giữa băng tải và bánh
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:15
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
xe xuất hiện lực phanh Pp, lực này có tác dụng đẩy xe về phía trước và kéo l ực
kế, lực kế cho biết giá trị của lực phanh Pp .
• Ưu nhược điểm chính:
* Ưu điểm:
- Kết cấu bệ thử đơn giản, gọn nhẹ.
- Lực phanh được phản ánh chính xác lên lực kế.
- Có thể đặt bệ thử trong nhà nên ít phụ thuộc thời tiết.
- Bảo đảm an toàn trong việc thử xe.
* Nhược điểm:
- Chỉ xác định được lực phanh đồng thời của hai bánh xe, do vậy việc điều
chỉnh lực phanh đều giữa hai bánh xe không thực hiện được.
- Không ổn định khi thử vì độ cứng vững của băng tải rất kém dẫn đến thiếu
chính xác đo.
- Băng tải dễ bị hỏng nên phải thay liên tục gây tốn kém và làm gián đoạn
công việc.
- Không sát điều kiện thực tế làm việc của ô tô.
3.2.3. Bệ thử kiểu quán tính (bệ thử con lăn cao tốc). Hình 3.3
11 01 02 03 04
05
09 08
06
Hình 3.3. Bệ thử kiểu quán tính.
1. Con lăn ma sát; 2. Bộ truyền xích giữa 2 con lăn; 3. Ly hợp; 4. Hộp giảm tốc;
5. Bộ truyền xích giữa động cơ và hộp giảm tốc; 6. Động cơ điện;
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:16
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
8. Bánh xe kiểm tra; 9. Cảm biến tốc độ; 11.Bánh đà.
Nguyên lý làm việc:
Cho các bánh xe thử đi vào các con lăn ma sát 1, khởi động động cơ điện 6,
động cơ điện kéo các con lăn ma sát 1 quay làm bánh xe kiểm tra 8 quay. Khi bánh
xe kiểm tra 8 quay đạt vận tốc thử, người lái xe tiến hành đạp phanh. Ở thời điểm
này, ly hợp 3 ngắt dẫn động từ động cơ điện đến con lăn ma sát, nghĩa là các bánh
xe quay tự do cùng với cặp con lăn. Đồng thời ở thời điểm bắt đầu phanh, các
cảm biến được đóng để ghi lại số vòng quay của con lăn để xác đ ịnh quãng
đường phanh.
Khi đo hiệu quả phanh trên bệ thử cần căn cứ vào các quan hệ sau đây:
- Nếu ô tô chuyển động trên đường với vận tốc cho trước có động năng:
1 1
Ed = × m × V02 + × ∑ J k × ω k2
2 2
Trong đó:
- m: khối lượng ôtô.
- G: tổng các mômen quán tính các khối lượng chuyển động quay quy về
bánh xe.
- ωk: vận tốc góc của bánh xe.
- Vo: vận tốc lúc bắt đầu phanh.
Khi phanh ôtô trên đường với vận tốc lúc bắt đầu phanh V 0 đến khi dừng
hẳn, ta tính quãng đường phanh như sau:
Ta có:
V1
V .dV V02
dSpd = Vdtp ⇒ S pd = ∫ V .dt p ⇒S pd =∫ = .
Vo
J pd 2.J p
Vì: V1 = 0.
ϕ .g
Với Jpd =
δi
Trong đó:
- Jpd: gia tốc phanh khi phanh trên đường.
- δi: hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay của ôtô.
Lực phanh của ô tô lúc đó là:
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:17
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
Ppd = Jpd m +
∑J k
r 2
d
m+
∑J k
2
Suy ra: Sp = r .
d
.V02
2.Ppd
Trong đó:
- rd: bán kính động học của bánh xe.
Động năng khi thử xe trên bệ thử con lăn quán tính sẽ là:
EB =
1
2
( ∑ J .ω + ∑ J
v
2
v k .ω k2 + J dc. .ω dc
2
)
Trong đó:
- G: mômen quán tính khối lượng của các con lăn và bánh đà.
- ωv: vận tốc góc của các con lăn.
- Jdc: mômen quán tính khối lượng của roto động cơ điện.
- ωdc: vận tốc góc của động cơ điện.
Nếu ta coi ωv = ωdc, ta có thể viết:
EB =
1
2
[∑ J k .ω k2 + ( ∑ J v +J dc ).ω v2 ]
Tổng lực phanh đo được trên bệ thử có công thức:
Jc
PpB = JpB
rd2
Quãng đường phanh đo được trên bệ thử quán tính được xác định từ công
thức:
Vo2 Jc
Sp = = 2
.Vo2
2.J PB 2.rd .PpB
Trong đó:
- JpB: gia tốc phanh trên bệ thử quán tính.
- Jc: mômen quán tính khối lượng của các chi tiết chuyển động quay
và của bánh xe ôtô.
Jc =
1
∑ J k + i 2 (∑ J v +J dc )
Với:
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:18
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
ωk
i=µ
ωv
• Ưu nhược điểm chính:
* Ưu điểm:
+ Xác định được nhiều yếu tố đánh giá hiệu quả phanh:
- Đo được trị số quãng đường phanh của mỗi bánh xe.
- Lực phanh của mỗi bánh xe.
+ Giảm được công suất của động cơ điện dẫn động.
* Nhược điểm:
- Thiết bị đo lường tương đối khó kiếm.
- Khi thay đổi tải trọng xe phải tính lại mômen quán tính của bánh đà, do đó
rất phức tạp.
3.2.4. Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng. Hình 3.4.
01 02 03 04
05
07
08
06
Hình 3.4. Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng.
1. Con lăn ma sát; 2. Bộ truyền xích giữa 2 con lăn; 3. Li hợp;
4. Hộp giảm tốc cân bằng; 5. Bộ truyền xích từ động cơ điện đến hộp
giảm tốc; 6. Động cơ điện; 7. Cảm biến lực phanh; 8. Bánh xe kiểm tra.
Nguyên lý làm việc:
Cho bánh xe thử đi vào bốn con lăn ma sát 1, khởi động động cơ điện 6,
thông qua hệ thống truyền lực dẫn động con lăn ma sát quay làm cho bánh xe
kiểm tra 8 quay theo. Khi bánh xe quay với tốc độ ổn định, người lái tiến hành đạp
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:19
- §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t«
phanh, mômen phanh của bánh xe sẽ tác động lên hai con lăn làm các con lăn cũng
bị hãm lại, con lăn chủ động dừng làm cho bánh răng bị động cấp chậm d ừng,
trong khi đó động cơ điện vẫn truyền mômen đến bánh răng chủ động cấp nhanh.
Bánh răng chủ động cấp chậm dẫn động bởi động cơ điện lúc này có xu hướng
quay hành tinh quanh bánh răng bị động cấp chậm, chuyển động hành tinh này sẽ
kéo hộp giảm tốc xoay đi một góc với một mô men cân bằng Mh. Mômen này
chính bằng mômen phanh của bánh xe kiểm tra 8. Để đo mômen này người ta dùng
các cơ cấu đo khác nhau: điện, thuỷ lực, cơ khí..v..v.. gắn vào tay đòn của hộp
giảm tốc cân bằng.
• Ưu nhược điểm chính:
* Ưu điểm:
- Xác định được mômen phanh trên mỗi bánh xe, mức độ chênh lệch mômen
phanh ở các bánh xe trên một cầu và tổng mômen phanh trên tất cả các bánh xe.
- Cho kết quả nhanh, thuận tiện cho người sử dụng.
- Hộp cân bằng có thể cải tiến từ hộp số ô tô.
- Có thể lắp đặt được cơ cấu đo thời gian và cơ cấu đo quãng đ ường
phanh.
- Kết cấu chắc chắn.
* Nhược điểm:
- Tiêu tốn công suất của động cơ điện nhiều hơn so với bệ thử kiểu quán
tính.
- Động cơ thường xuyên phải làm việc quá tải.
Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:20
nguon tai.lieu . vn