CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài Trong giáo dục kỹ thuật, một trong các yếu tố góp phần nâng cao hiệu quả đào tạo là sự trang bị các dụng cụ thiết bị có ứng dụng kỹ thuật mới. Hiện nay, mặc dù đã được nhà nước quan tâm đầu tư nhiều cho lĩnh vực đào tạo kỹ thuật nhưng các trường học vẫn còn thiếu các học cụ để đáp ứng nhu cầu về đào tạo chuyên viên và công nhân có trình độ cao.
Ngành cơ khí ô tô là một ngành học rất cần các trang thiết bị hiện đại đắt tiền, các thiết bị này phần lớn được nhập từ nước ngoài với giá thành cao và gặp nhiều khó khăn trong bảo trì. Hiện nay, các ứng dụng về điện và điện tử được ứng dụng rất nhiều trên ô tô và do đó các mô hình giảng dạy có giao tiếp với máy tính sẽ giúp giáo viên chủ động trong quá trình lên lớp và việc tiếp thu kiến thức cũng như kỹ năng nghề cho người học được dễ dàng hơn. Các mô hình dạy học giao tiếp với máy tính sẽ nâng cao hiệu quả các tính năng của mô hình dạy học giúp quá trình dạy và học trở nên sinh động, giúp việc truyền thụ kiến thức đạt được hiệu quả cao, trực quan hơn. Đề tài " Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính" đã được chọn để nghiên cứu nhằm tạo ra một phương tiện dạy học mới kết hợp kỹ thuật truyền thống và ứng dụng kỹ thuật cao nhằm nâng cao hiệu quả đào tạo về hệ thống phanh.
Cơ sở khoa học Đề tài nghiên cứu thực hiện được được dựa trên các cơ sở sau: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS. Kỹ thuật lập trình LabVIEW. Vi điều khiển chuyển đổi các tín hiệu từ các cảm biến, bộ chấp hành trên hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính qua card giao tiếp vi xử lý. Các thông số làm việc chính của hệ thống phanh ABS.
Chương trình đào tạo mô đun Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh dầu.TS Ñoã Vaên Duõng 1 HVTH: Nguyeãn Quang TUyeán Nghieân cöùu cheá taïo moâ hình heä thoáng phanh ABS giao tieáp vôùi maùy tính 1. Tính thực tiễn Ứng dụng vào giảng dạy lý thuyết cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS. Nghiên cứu xác định các thông số hoạt động cơ bản của hệ thống phanh ABS. Mở rộng ứng dụng cho các hệ thống có sử dụng điện khác trên ôtô.
Ứng dụng mô hình để thực hành kiểm tra, chẩn đoán một số hư hỏng thông thường của hệ thống phanh ABS. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu khái quát về công dụng, cấu tạo và nguyên lý họat động của hệ thống phanh trên ô tô. Nghiên cứu khái quát về công dụng, cấu tạo và nguyên lý họat động của hệ thống phanh ABS trên ô tô. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính dựa trên phần mềm LabVIEW để sử dụng làm mô hình giảng dạy và học tập về hệ thống phanh trên ôtô.
MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính. Biên soạn bộ tài liệu giảng dạy hệ thống phanh. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp khai thác tra cứu tài liệu về hệ thống phanh, ứng dụng của LabVIEW và vi điều khiển. Phương pháp khảo sát ứng dụng.
Phương pháp thực nghiệm. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Do thời gian và điều kiện thực hiện có hạn nên phạm vi nghiên cứu được giới hạn: Trạng thái hãm cứng các bánh xe khi phanh được thực hiện bởi các ly hợp từ. Các thông số kỹ thuật và trạng thái hoạt động của hệ thống phanh ABS trên mô hình khi giao tiếp với máy tính dựa trên phần mềm LabVIEW chưa đầy đủ. Tính mỹ thuật của mô hình chưa cao.TS Ñoã Vaên Duõng 2 HVTH: Nguyeãn Quang TUyeán Nghieân cöùu cheá taïo moâ hình heä thoáng phanh ABS giao tieáp vôùi maùy tính CHƯƠNG II HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2.
KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHANH 2. Khái quát chung Để giảm tốc độ của một xe đang chạy và dừng xe, cần thiết phải tạo ra một lực làm cho các bánh xe quay chậm lại. Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cơ cấu phanh tạo ra một lực (phản lực của mặt đường) làm cho các bánh xe dừng lại và khắc phục lực (quán tính) đang muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, do đó làm cho xe dừng lại. Các lực chính xuất hiện khi phanh xe [1] Nói khác đi, năng lượng (động năng) của các bánh xe quay được chuyển thành nhiệt do ma sát (nhiệt năng) bằng cách tác động lên các phanh làm cho các bánh xe ngừng quay.
[1] Người lái không những phải biết dừng xe mà còn phải biết cách cho xe dừng lại theo ý định của mình. Chẳng hạn như, các phanh phải giảm tốc độ theo mức GVHD: PGS.TS Ñoã Vaên Duõng 3 HVTH: Nguyeãn Quang TUyeán Nghieân cöùu cheá taïo moâ hình heä thoáng phanh ABS giao tieáp vôùi maùy tính thích hợp và dừng xe tương đối ổn định trong một đoạn đường tương đối ngắn khi phanh khẩn cấp. Các cơ cấu chính tạo ra chức năng dừng xe này là hệ thống phanh như là bàn đạp phanh và các lốp xe. Công dụng Hệ thống phanh có tác dụng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó dừng hẳn hoặc giữ xe ở một vị trí nhất định.
Quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của xe như giữa tang trống với guốc phanh hoặc đĩa phanh với má phanh. Như vậy động năng chuyển động của xe biến thành nhiệt năng của cơ cấu ma sát, nhiệt năng sẽ được truyền ra môi trường xung quanh để không làm hỏng cơ cấu ma sát. Trên xe thường bố trí phanh chân và phanh tay. Phanh chân được dùng để chủ động giảm tốc độ của xe, còn phanh tay để giữ xe ở một vị trí nhất định.
Phân loại Phân loại theo cơ cấu điều khiển trên xe: o Phanh chân điều khiển bằng bàn đạp. o Phanh tay điều khiển bằng cần. Ngày nay, trên ôtô thường sử dụng hệ thống phanh thủy lực, trong đó bao gồm các dạng: o Phanh thủy lực đơn giản. o Phanh thủy lực có trợ lực.
Phân loại theo các kết cấu truyền lực điều khiển: o Dẫn động điều khiển một dòng. o Dẫn động điều khiển hai dòng. Các dòng truyền lực này độc lập với nhau, nhằm tránh sự cố xảy ra cùng một lúc trên tất cả hệ thống phanh, nâng cao độ tin cậy, an toàn cho xe khi chuyển động. Theo tiêu chuẩn quốc tế chỉ cho phép dùng loại dẫn động điều khiển hai dòng trở lên.
Cấu trúc hai dòng có thể là: o Dòng độc lập. o Dòng song song (bố trí hỗn hợp).TS Ñoã Vaên Duõng 4 HVTH: Nguyeãn Quang TUyeán Nghieân cöùu cheá taïo moâ hình heä thoáng phanh ABS giao tieáp vôùi maùy tính Phân loại theo mức độ hoàn thiện chất lượng phanh có thể chia: o Hệ thống phanh có bộ điều chỉnh lực phanh. o Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe. Trên ôtô phanh chân là hệ thống phanh cơ bản, còn phanh tay là phanh dự phòng.
Hệ thống điều khiển của hai loại này độc lập với nhau làm việc tin cậy, đồng thời phanh tay phải có cơ cấu tự khóa để người lái không phải liên tục tác động lực. Yêu cầu Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe. Do vậy phải chấp nhận những yêu cầu khắt khe nhất là đối với xe cao tốc, chủ yếu thời gian hoạt động ở tốc độ cao. Các yếu tố của nó như sau: Phải đảm bảo nhanh chống dừng xe trong bất kỳ tình huống nào.
Khi phanh đột ngột xe phải được dừng sau quãng đường ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại theo tiêu chuẩn Châu Âu xe cần phải đạt hiệu quả phanh cao. Trong điều kiện thử xe, đối với phanh chân tốc độ lúc bắt đầu phanh 80 km/h, quãng đường phanh phải nhỏ hơn 50,7 m, gia tốc phanh phải lớn hơn 5,8 m/s2, lực chân phanh lớn nhất đặt trên bàn đạp là 50 kG. Đối với phanh tay cũng có điều kiện giống như trên, quãng đường phanh phải nhỏ hơn 93,4 m, lực tác dụng của người lái nào cần phanh tay lớn nhất là 40 kG (điều kiện thử được xác định theo loại xe và tải trọng). Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều đặn giữ ổn định chuyển động của xe.
Lực điều khiển không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng, kể cả điều khiển cân bằng chân hoặc bằng tay. Các giá trị lực nêu trên tương ứng với điều khiển chỉ bằng một chân hoặc một tay ở tư thế ngồi của người lái. Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh. Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết của bánh xe trên đường.
Vì khi trượt lết với mặt đường sẽ gây mài mòn lốp và làm mất khả năng dẫn hướng chuyển động của xe.TS Ñoã Vaên Duõng 5 HVTH: Nguyeãn Quang TUyeán Nghieân cöùu cheá taïo moâ hình heä thoáng phanh ABS giao tieáp vôùi maùy tính Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập và không ảnh hưởng lẫn nhau. Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố, đảm bảo chức năng dự phòng. Phanh tay dùng để giữ nguyên vị trí xe. Phải giữ xe đứng yên không thời hạn trên dốc nghiêng tối thiểu là 18% (tức 100 ÷ 120).
Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực, làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moayơ…) phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết hư hỏng. Ngoài các yêu cầu kể trên còn có các yêu cầu như chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ bền cao…, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí. Các loại hệ thống phanh Có hai loại hệ thống phanh. Hệ thống phanh chính được sử dụng khi xe đang chạy là hệ thống phanh chân.
Có loại phanh kiểu tang trống và phanh đĩa, thường được điều khiển bằng áp suất thủy lực. Hệ thống phanh dừng được sử dụng khi đã đỗ xe. Hệ thống phanh dừng tác động vào các phanh bánh sau qua các dây kéo để xe không dịch chuyển được.