Chương 1: TỔNG QUAN 1. Mục đích, ý nghĩa của đề tài Hiện nay ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và vận chuyển hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước ta, số người sử dụng ô tô ngày càng nhiều cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao dẫn đến tai nạn giao thông ngày càng nhiều. Do đó để đảm bảo tính an toàn vấn đề tai nạn giao thông là một trong những hướng giải quyết cần thiết nhất, luôn được quan tâm của các nhà thiết kế và chế tạo ô tô mà hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng.
Phanh sử dụng ABS là một trong hai công nghệ bổ sung cho hệ thống phanh hữu dụng nhất của ngành công nghiệp ô tô thời gian gần đây. Vai trò chủ yếu của ABS là giúp tài xế duy trì khả năng kiểm soát xe trong những tình huống phanh gấp. Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ. Ðối với sinh viên ngành cơ khí việc khảo sát, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn.
Ðó là lý do nhóm em chọn đề tài “Nghiên cứu hệ thống phanh ABS và phục hồi mô hình hệ thống phanh ABS”. Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh. Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả chuyển động của ô tô. Hệ thống phanh xe TOYOTA CAMRY 3.0 là hệ thống phanh dẫn động thủy lực sử dụng ABS, hiện nay đang sử dụng rộng rãi cho các đời xe hiện nay.
Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh trên ô tô 1. Công dụng - Giảm tốc độ của ô tô đến khi dừng hẳn hoặc đến 1 tốc độ cần thiết nào đó. - Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. - Đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở mọi chế độ làm việc, nâng cao năng suất.
Phân loại Phân loại theo cơ cấu phanh a. Loại trống guốc Sinh viên thực hiện: Hoàng Thanh Đạt; Phạm Quốc Phi Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Lê Châu Thành 3 Nghiên cứu hệ thống phanh ABS và phục hồi mô hình hệ thống phanh ABS * Đây là loại cơ cấu phanh được dùng phổ biến nhất, cấu tạo gồm: - Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe. - Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má 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 phanh bánh xe lại. Loại đĩa - Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên xe du lịch. Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa cam và vòng ma sát quay. Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau.
Phanh đĩa có một loạt ưu điểm so với phanh trống guốc như sau: * Ưu điểm: Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều chỉnh. Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở. * Nhược điểm: Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín, áp suất làm việc cao nên má phanh dễ bị nứt, xước. Loại dải - Loại phanh này thường được sử dụng trên máy kéo xích.
Vì nó dùng phối hợp với ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn. Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh. - Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực cả hai đầu dải phanh được rút lên siết vào trống phanh. Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay.
Nhược điểm là hiệu quả phanh không cao. - Phanh dải đơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một đầu được nới cố định, nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gấp 6 lần. Tuy vậy khi phanh thường bị giật, không êm. - Phanh dải loại kép: Là loại mà trống phanh quay theo bất kỳ chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn có một nhánh tự siết.
Phân loại theo dẫn động phanh a. Dẫn động cơ khí - Dẫn động cơ khí hầu như không được sử dụng trên các xe hiện đại ngày nay mà chỉ được sử dụng trên các xe cổ điển, xe thô sơ, xe máy,. * Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. * Nhược điểm: Hiệu quả phanh thấp, khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe, tiêu hao nhiều năng lượng của người lái.
Dẫn động thủy lực Sinh viên thực hiện: Hoàng Thanh Đạt; Phạm Quốc Phi Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Lê Châu Thành 4 Nghiên cứu hệ thống phanh ABS và phục hồi mô hình hệ thống phanh ABS - Dẫn động thủy lực được sử dụng rộng rãi trên các xe ô tô du lịch, ô tô cỡ nhỏ hoặc đặc biệt lớn. * Ưu điểm của dẫn động thủy lực là: - Độ nhạy lớn, thời gian chậm 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 các má phanh đã ép vào trống phanh.
- Hiệu suất phanh cao. - Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp. - 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 là: - Yêu cầu độ kín khít cao.
Khi có một chỗ 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 đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp. - Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động và mô men phanh không ổn định. * Hệ thống phanh thuỷ lực có hai loại dẫn động đó là: - Hệ thống phanh chính dẫn động một dòng: Dầu có áp cao đi đến xi lanh bánh xe trước và sau đều chung một nguồn dự trữ năng lượng.
- Hệ thống phanh dẫn động hai dòng: Ngày nay người ta sử dụng hệ thống phanh nhiều dòng tác động để tăng độ tin cậy và tính năng an toàn của hệ thống. Việc chia dòng độc lập được bảo đảm bằng xi lanh chính kép hay bộ chia và nếu một dòng phanh bị hỏng. Các dòng phanh còn lại vẫn hoạt động bình thường. Dẫn động khí nén - Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh trong đó sử dụng năng lượng của dòng khí nén để tạo ra mô men phanh ở các cơ cấu phanh bánh xe.
Lực người lái ở đây đóng vai trò là lực điều khiển để đóng mở các van phân phối khí nén chính của hệ thống. * Dẫn động khí nén có các ưu điểm sau: - Lực bàn đạp phanh có thể không lớn nhưng vẫn tạo được mô men phanh lớn trên các bánh xe. - 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.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thanh Đạt; Phạm Quốc Phi Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Lê Châu Thành 5 Nghiên cứu hệ thống phanh ABS và phục hồi mô hình hệ thống phanh ABS * Tuy vậy dẫn động khí nén cũng có các nhược điểm là: - Độ 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 của 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 chi tiết nhiều. - Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn. Dẫn động điện từ - Được điều khiển bằng điện từ và thường sử dụng trên các xe có tải trọng lớn hoặc đoàn xe rơ moóc. Dẫn động liên hợp - Dẫn động liên hợp thuỷ khí được sử dụng rộng rãi trên các ô tô và đoàn xe kéo moóc tải trọng lớn và đặt biệt lớn.
* Dẫn động liên hợp thuỷ khí mang đặc điểm của dẫn động thuỷ lực và khí nén như: - Điều khiển nhẹ nhàng, dễ cơ khí hay tự động hoá. - Độ nhạy cao, kích thước và khối lượng nhỏ. - Nếu một phần nào đó của dẫn động bị rò rỉ thì toàn bộ dẫn động sẽ không làm việc được. - Số lượng chi tiết nhiều, kết cấu bảo dưỡng phức tạp.
Phân loại theo trợ lực phanh a. Trợ lực chân không - Là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo lực phụ, tác dụng lên dẫn động trợ lực cho người lái. Vì vậy, để đảm bảo đủ hiệu quả trợ lực, kích thước các bộ phận trợ lực chân không thường phải lớn và chỉ thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tốc. - Đối với động cơ diesel, độ chân không cần được tạo ra bởi các bơm nên kết cấu phức tạp hơn.
- Hiện nay bộ trợ lực chân không có nhiều dạng và kết cấu khác nhau. Tuy vậy, chúng đều có chung một nguyên lý làm việc và luôn phải có ba phần tử kết cấu chính là: + Buồng hay xi lanh sinh lực: Để tạo lực tác dụng lên dẫn động. + Cơ cấu tỷ lệ: Để đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp, hành trình bàn đạp và lực phanh. + Các van chân không và không khí.
Trợ lực khí nén Sinh viên thực hiện: Hoàng Thanh Đạt; Phạm Quốc Phi Người hướng dẫn: ThS.
