CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 1. Công dụng, yêu cầu và phân loại và cấu tạo chung của hệ thống phanh 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 có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.
Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng. Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ thế ô tô máy kéo mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển. Hệ thống phanh trên ô tô gồm các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh.
Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh. Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mô men hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh. Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh. Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.
Yêu cầu - 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 bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh; 3 - Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn; - Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao và phải có hai dòng độc lập đối với phanh chính; - Phân bố mô men phanh phải hợp lý dể đảm bảo tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe và không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh; - Không có hiện tượng tự xiết khi phanh; - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt; - Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe; - Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng; 1. Phân loại hệ thống phanh a) Theo công dụng: - Hệ thống phanh chính (phanh chân); - Hệ thống phanh dừng (phanh tay); - Hệ thống phanh dự phòng; - Hệ thống phanh rà hay chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ) sử dụng trên các xe cỡ lớn và trên các dốc dài; b) Theo kết cấu của cơ cấu phanh: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc; - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa; c) Theo dẫn động phanh: - Hệ thống phanh dẫn động cơ khí; - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực; 4 - Hệ thống phanh dẫn động khí nén; - Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén; - Hệ thống phanh điện hiện đây đang là xu thế của thời đại; d) Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh: Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh e) Theo trợ lực - Hệ thống phanh có trợ lực - Hệ thống phanh không có trợ lực f) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh: Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS). Cấu tạo chung của hệ thống phanh Hình 1. 1: Cấu tạo chung hệ thống phanh Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh.
Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bố trí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh [1]. - Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh. 5 - Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh. Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh.
Một số cơ cấu phanh đang được sử dụng hiện nay Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ô tô. Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát. Trong quá trình phanh động năng của ôtô được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài. Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép.
Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực,. Trên ô tô thường sử dụng 3 loại cơ cấu phanh: phanh đĩa, phanh tang trống, phanh tay. Cơ cấu phanh tang trống Hình 1. 2: Kết cấu phanh tang trống 1-Tang trống 2-Xilanh con 3- Guốc phanh 4-Tấm ma sát 5-Lò xo hồi vị 6- Cam lệch tâm 7- Mâm xoay 8- Chốt 6 1.
Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục: Hình 1. 3: Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục a. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam: 1- Guốc phanh 6- Cam ép 2- Lò xo phanh 7- Lò xo lá 3- Bầu phanh 8- Má phanh 4- Giá đỡ bầu phanh 9- Trống phanh 5- Đòn trục cam 10- Chốt guốc phanh Nguyên lý hoạt động: Khi đạp phanh lên bàn đạp phanh, qua hệ thống đòn bẩy dẫn động sẽ làm quay cam phanh 6 đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó giữa trống phanh và má phanh sẽ xuất hiện lực ma sát, tạo ra mô men phanh cản trở sự quay của bánh xe. Vì vậy giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực phanh.
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, cam phanh 6 xoay về vị trí ban đầu, lò xo 2 sẽ kéo guốc phanh tách khỏi trống phanh. Quá trình phanh kết thúc [2]. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xilanh thủy lực: 1- Chụp cao su chống bụi 5- Tấm kẹp 2- Xilanh 6- Guốc phanh 3- Mâm phanh 7- Má phanh 4- Lò xo Nguyên lý hoạt động: 7 - Ở trạng thái không phanh ,dưới tác dụng của lò xo hồi vị 4, má phanh và tang trống tồn tại khe hở nhỏ (0,3 0,4) mm, đảm bảo tách 2 phần quay và cố định của cơ cấu phanh, các bánh xe được quay trơn. - Khi phanh dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe 2 (xilanh thủy lực).
Khi áp lực dầu lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị 4 đẩy đầu trên của các guốc phanh về 2 phía. Các guốc phanh chuyển động quay quanh điểm tựa dưới(chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát sinh ra ma sát giữa 2 phần: quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ tang trống giảm dần, hình thành sự phanh ô tô trên đường. - Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh ép vào pitong, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh. Lực ma sát không tồn tại 2 bánh xe lại được quay trơn.
Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm Hình 1. 4: Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm 1- Ống nối 2- Vít xả khí 3- Xilanh bánh xe 4- Má phanh 5- Phớt làm kín 6- Piston 7- Lò xo guốc phanh 8- Tấm chặn 9- Chốt guốc phanh 10- Mâm phanh 11- Ốc dẫn dầu Nguyên lý hoạt động: Khi phanh dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc 11, áp lực dầu tác dụng lên các pitong 6 thắng được lực kéo của lò xo hồi vị 7 sẽ đẩy pitong cùng với đầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh. 8 Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh 3 giảm, lò xo hồi vị guốc phanh kéo các guốc phanh ép chặt vào pitong, tách má phanh ra khỏi trống phanh. Bố trí ở cầu trước của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ.
Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi Hình 1. 5:Cơ cấu phanh dạng bơi Nguyên lý làm việc a. Loại mặt tựa tác dụng đơn Ở loại này một đầu guốc phanh được dựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xilanh đầu còn lại dựa vào mặt tựa di trượt của piston. Ở vị trí bình thường dưới tác dụng 2 lo xo guốc phanh các guốc phanh ép sát vào các mặt tựa tạo khe hở giữa má phanh và trống phanh.
Khi làm việc, trước hết một đầu của guốc phanh được piston đẩy ra ép sát trống phanh và cuốn theo chiều quay của trống phanh làm đầu còn lại của guốc phanh trượt trên mặt tựa để khắc phục hết khe hở giữa má phanh và trống phanh và trở thành điểm tự cố định. Loại mặt tựa tác dụng kẹp Ở loại này trong mỗi xilanh bánh xe có 2 piston và cả 2 đầu của mỗi guốc phanh đều tựa trên 2 mặt tựa di trượt của 2 piston. Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả 2 đầu guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanh ngắn hơn, nghĩa là thời gian chậm tác dụng giảm. Cơ cấu phanh tự cường hóa Hình 1.
6: Cơ cấu phanh tự cường hóa a. Tự cường hóa 1 chiều b.Tực cường hóa 2 chiều Nguyên lý hoạt động Khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cương lên guốc phanh thứ hai. - Cơ cấu phanh tự cường hoá 1 chiều: loại này có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh tự động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt di trượt của piston xi lanh bánh xe.
- Cơ cấu phanh tự cường tác dụng kép: có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai piston trong một xi lanh bánh xe.