Tài liệu Thiết kế bệ thử phanh ô tô

§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 sử 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. Sinh viên thực hiện : Ngô Công Tới Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:0 §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. Thời gian thao tác nhanh, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, điều kiện đường sá. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:1 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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 đại 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:2 §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 đạp 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 lực 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: - 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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:3 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« - 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 ... - 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... Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:4 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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 Quyết định số 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 đường 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. Chủng loại ô tô Quãng đường Gia tốc phanh phanh Jpmax (m/s2) Sp (m) Nhóm 1: ô tô con, kể cả ô tô chuyên dùng đến 09 chỗ ngồi (kể cả người lái). Nhóm 2 : ô tô tải có trọng lượng toàn Không lớn hơn 7,2 Không nhỏ hơn 5,8 Không lớn hơn 9,5 Không nhỏ hơn 5,0 bộ không lớn hơn 8000kg, ô tô khách có trên 09 chỗ ngồi (kể cả người lái) có tổng chiều dài không lớn hơn 7,5m. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:5 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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 8 0 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). KSL = Ppmax  Ppmin Ppmax 100% 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. 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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:6 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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 ô tô (N) (mm) Phanh chân, phanh - Ô tô du lịch 500 150 dừng, phanh dự trữ - Ô tô tải, khách 700 180 Phanh dự trữ và - Ô tô du lịch 400 160 phanh dừng - Ô tô tải, khách 600 220 điều khiển Bằng tay đòn Bằng tay đòn 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 được 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 để xác định hiệu 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 được thể hiện trong: bảng 2.3 và bảng 2. 4. Bảng 2.3. Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh chính. Tốc độ Lực tác Dạng Quãng Gia tốc thử đường chậm dần Số Chủng loại trước khi dụng lên TT ôtô phanh bàn đạp phanh.Sp( ổn định.Jp V0, Km/h Pbđ(N)(≤) 0 m),() 43,2 (m/s2),() 7,0 I 54,0 5,4 II 57,5 5,0 Ô tô du lịch 1 và Micrôbuyt 80 500 với số chỗ ngồi ≤ 8 Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:7 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« Tốc độ Lực tác Dạng Quãng Gia tốc thử đường chậm dần Số Chủng loại trước khi dụng lên TT ôtô phanh bàn đạp phanh.Sp( ổn định.Jp V0, Km/h Pbđ(N)(≤) 0 m),() 25,8 (m/s2),() 7,0 I 32,3 5,3 lượng toàn bộ II 34,3 4,9 ≤ 5 tấn Ô tô buýt với 0 32,1 6,0 I 40,1 4,5 toàn bộ > 5 II 42,7 4,1 tấn Ô tô tải, trọng 0 44,8 5,5 I 56,0 4,1 II 0 59,6 25,0 3,8 5,5 I 31,3 4,0 từ 3,5 tấn đến II 33,3 3,7 12 tấn Ô tô tải, trọng 0 17,2 5,5 I 21,5 4,0 II 0 22,9 26,5 3,7 5,5 I 33,1 4,0 toàn bộ từ 3,5 II 35,2 3,7 đến 12 tấn. Đoàn ô tô với 0 18,4 5,5 I 23,0 3,9 II 24,5 3,6 2 Ô tô buýt > 8CN và trọng 3 4 trọng lượng lượng toàn bộ 60 60 70 700 700 700 < 3,5 tấn Ô tô tải, trọng 5 6 lượng toàn bộ lượng toàn bộ 50 40 700 700 >12 tấn. Đoàn ô tô với 7 8 trọng lượng trọng lượng 50 40 700 700 toàn bộ > 12 tấn. Bảng 2.4. Các tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả hệ thống phanh dự trữ. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:8 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« Số TT Chủng loại ô tô. Tốc độ Lực tác dụng lên Quãng Gia tốc trước khi bộ phận điều khiển đường chậm dần phanh bàn đạp Pbđ,N, (≤) phanh Bàn đạp V0,(Km/h) Tay Sp(m) đòn () ổn định Jp (m/s2) () Ô tô du lịch và 1 Micrôbuyt với số 2 chỗ ngồi 8. Ô tô buýt > 8 CN và trọng lượng toàn 80 400 500 90,1 3,0 60 600 700 52,2 3,0 60 600 700 52,2 3,0 70 600 700 79,0 2,8 50 600 700 42,5 2,8 40 600 700 28,4 2,8 50 600 700 44,0 2,8 40 600 700 29,6 2,8 bộ ≤ 5 tấn. Ô tô buýt với trọng 3 lượng toàn bộ > 5 tấn. Ô tô 4 tải, trọng lượng toàn bộ <3,5 tấn. Ô 5 tô tải, trọng lượng toàn bộ từ 3,5 tấn đến 12 tấn. Ô 6 tô tải, trọng lượng toàn bộ >12 tấn. Đoàn ô tô với trọng 7 lượng toàn bộ từ 3,5 đến 12T. Đoàn ô tô với trọng 8 lượng toàn bộ > 12 tấn. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:9 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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 đặt ra như sau: - Về giá thành và kết cấu: bệ thử phanh phải có kết cấu đơn 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. - 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: Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:10 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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 động 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 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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:11 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 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: 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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:12 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« - 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: Pj = G g .j 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. - 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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:13 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 3.2.2. Bệ thử kiểu băng tải- tang quay. Hình 3.2 1 3 2 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 xe xuất hiện lực phanh Pp, lực này có tác dụng đẩy xe về phía trước và kéo lực 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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:14 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« - 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 02 01 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; 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 định 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: Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:15 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« Ed = 1 1 m V02   J k  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: dSpd = Vdtp  Vì: V1 = 0. Với Jpd = S pd   V .dt p V1 V02 V .dV S   pd  = . 2.J p Vo J pd  .g i 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:  J  rd2 Ppd = Jpd  m  Suy ra: Sp = m J k     k 2 d r 2.Ppd .V02 . 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 v 2 . v2   J k . k2  J dc. . dc  Trong đó: - G: mômen quán tính khối lượng của các con lăn và bánh đà. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:16 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« - v: 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 v = ωdc, ta có thể viết: EB = 1 2  J k . k2    J v J dc . v2  Tổng lực phanh đo được trên bệ thử có công thức: PpB = JpB Jc rd2 Quãng đường phanh đo được trên bệ thử quán tính được xác định từ công thức: Vo2 Jc .Vo2 Sp = 2.J  2 2.rd .PpB PB 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: i=µ§  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. Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:17 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« 3.2.4. Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng. Hình 3.4. 01 02 04 03 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 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 dừng, 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 M h. 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: Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:18 §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bÖ thö phanh «t« - 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 đường 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. 3.2.5. Bệ thử kiểu động cơ cân bằng. Hình 3.5 10 01 02 03 04 05 06 08 09 07 Hình 3.5. Bệ thử kiểu động cân bằng. 1. Con lăn ma sát; 2. Bộ truyền xích giữa 2 con lăn; 3. Ly hợp; 4. Hộp giảm tốc; 5. Bộ truyền xích từ động cơ đến hộp giảm tốc; 6. Động cơ điện; 7. Cảm biến lực phanh; 8. Bánh xe kiểm tra; 9. Cảm biến tốc độ; 10. Bánh đà. Nguyên lý làm việc: Cho bánh xe đi vào các con lăn ma sát 1 (mỗi bánh xe đi vào hai con lăn), cho động cơ điện 6 làm việc, mômen truyền từ động cơ qua bộ truyền xích 5, qua hộp giảm tốc 4, li hợp 3 đến con lăn ma sát chủ động. Các co lăn ma sát quay làm bánh xe kiểm tra quay theo. Khi bánh xe kiểm tra quay với tốc độ ổn định, người lái đạp phanh, mômen phanh của bánh xe sẽ tác động lên hai con lăn ma sát 1, làm các con lăn này bị hãm Sinh viªn thùc hiÖn: Ng« C«ng Tíi _ Líp :02C4 Trang:19