CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Lí do chọn đề tài Qua khảo sát tình hình học tập chuyên môn của sinh viên hiện nay, đặc biệt là thực hành chuyên môn của sinh viên trong việc có thể thực hành tháo lắp các bộ phận, chi tiết một cách thành thạo và nắm rõ quy trình bảo trì bảo dưỡng trên ô tô còn hạn chế. Ví dụ như thiết bị để khảo sát, tháo lắp, bảo dưỡng hệ thống phanh thủy lực trên xe ô tô. Vì vậy thiết bị để dạy học là rất cần thiết, việc thiết kế đồ án tốt nghiệp mô hình hệ thống phanh thủy lực sẽ giúp nâng cao hiểu biết của sinh viên, đồng thời giúp sinh viên có thể tự lắp ráp, bảo dưỡng mà không cần đến ô tô thực tế.
Đối với sinh viên chuyên ngành ô tô, kiến thức chuyên môn là những kiến thức rất mới nên nếu chỉ truyền đạt kiến thức cho học viên qua lý thuyết hoặc thông qua hình vẽ, thực hành ô tô thì rất khó khăn và sẽ gặp nhiều khó khăn, bị hạn chế quan sát vì bị các chi tiết của hệ thống khác che đi hoặc không thể nhìn thấy nếu mà không tháo bộ phận đó ra khỏi xe. Nếu như sinh viên được học các bài học về hệ thống thông qua các mô hình thì những nhược điểm trên sẽ được khắc phục, sinh viên có thể nắm bắt được ngay về cấu tạo, nguyên lí hoạt động và có thể tháo lắp các chi tiết của hệ thống mình đang học ngay trên mô hình. Qua đó việc thiết kế và thi công mô hình hệ thống phanh thủy lực là việc cần thiết, góp phần bổ sung thiết bị và nâng cao chất lượng giảng dạy, giúp sinh viên học thực hành chuyên môn được tốt hơn. Mục tiêu đề tài Để đáp ứng các yêu cầu về nội dung của đề tài, sau khi hoàn thành đề tài, mục tiêu cần đạt được như sau: Nắm rõ cấu tạo của hệ thống phanh thủy lực, hiểu và phân tích các hư hỏng, nguyên nhân và cách kiểm tra và sửa chữa các chi tiết của hệ thống.
Đối tượng nghiên cứu Trên thực tế, hệ thống phanh dẫn động thủy lực được lắp trên xe ô tô và phải bố trí theo kết cấu của xe nên sẽ rất phức tạp trong việc giảng dạy, sinh viên khó hình dung và hiểu được cấu tạo cũng như nguyên lý làm việc của nó. Để tăng khả năng tiếp thu của sinh viên, ta sẽ tách hệ thống phanh dẫn động thủy lực ra khỏi xe nhưng vẫn thể hiện cấu tạo và hoạt động của chúng một cách chính xác. Đây là phương pháp mà ta nghiên cứu để tạo ra một mô hình cho hệ thống phanh thủy lực. Phạm vi nghiên cứu Trong đề tài đồ án tốt nghiệp này, phạm vi nghiên cứu là thiết kế hệ thống phanh dẫn động thủy lực dưới dạng mô hình mô phỏng chức năng, nhiệm vụ của hệ thống và xây dựng nguyên lý làm việc của hệ thống.
Đặc biệt là làm rõ được mục đích của môn học, các bài thực hành và thao tác tháo, lắp mô hình. Phương pháp nghiên cứu Đồ án được thực hiện chủ yếu dựa trên các phương pháp nghiên cứu như: tham khảo tài liệu do giảng viên cung cấp, giáo trình trong quá trình học tập để tìm hiểu cơ sở lý thuyết và số liệu chính xác cho thiết kế. Tham khảo ý kiến của thầy cô và bạn bè để tìm ra phương án tối ưu nhất cho việc thực hiện đề tài. Tham khảo các mô hình và cách thực hiện mô hình của các anh chị khóa trước.
2 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2. Công dụng của hệ thống phanh Vai trò của hệ thống phanh là làm cho ô tô giảm tốc độ cho đến khi dừng hẳn hoặc đạt đến một tốc độ nhất định do người lái yêu cầu, ngoài ra hệ thống phanh còn dùng để giữ ô tô đứng yên trên dốc. Kết cấu của hệ thống phanh Hệ thống phanh trên ô tô bao gồm: phanh chính và phanh dừng. Phanh chính thường được sử dụng để kiểm soát tốc độ của xe và còn được gọi là phanh bánh xe hoặc phanh chân.
Phanh dừng, còn được gọi là phanh tay, thường được đặt ở sau trục thứ cấp của hộp số hoặc ở các bánh xe. Sử dụng cả hai loại phanh này giúp đảm bảo an toàn cho xe khi di chuyển và khi dừng lại Hệ thống phanh bao gồm hai thành phần chính: cơ cấu phanh và dẫn động phanh. Cơ cấu phanh được đặt ở các bánh xe để tạo ra mô-men hãm khi phanh xe. Dẫn động phanh giúp truyền và tăng cường lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh.
Các loại dẫn động khác nhau như cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc kết hợp có thể có các thành phần khác nhau trong dẫn động phanh. Phân loại hệ thống phanh - Phân loại theo chức năng + Hệ thống phanh làm việc: Hay còn gọi là hệ thống phanh chính, là hệ thống phanh chủ yếu, sử dụng ở mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. + Hệ thống phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho xe đứng yên tại chỗ khi dừng.
Phanh này thường do tay điều khiển nên còn gọi là phanh tay. + Hệ thống dự trữ: Dùng để phanh xe khi phanh chính hỏng + Hệ thống phanh chậm dần: Sử dụng trên các xe tải trọng lớn hoặc xe hoạt động ở vùng đồi núi, giúp giữ cho tốc độ xe không vượt quá giới hạn cho phép khi xuống dốc và làm cho tốc độ giảm dần trước khi dừng hẳn. - Phân loại theo dẫn động 3 + Hệ thống phanh dẫn động cơ khí + Hệ thống phanh dẫn động thủy lực + Hệ thống phanh dẫn động khí nén + Hệ thống phanh dẫn động kết hợp thủy lực-khí nén + Hệ thống phanh dẫn động thủy lực trợ lực bằng áp thấp + Hệ thống phanh dẫn động thủy lực trợ lực bằng chân + Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa. Yêu cầu hệ thống phanh Hệ thống phanh trên xe phải đáp ứng các tiêu chí sau: - Hiệu quả phanh cao.
- Phanh mượt mà đảm bảo cho xe chuyển động ổng định. - Lực tác động phanh nhỏ - Dẫn động phanh có độ nhạy cao. - Phân bố mô men phanh hợp lý, sử dụng hết trọng lượng bánh xe, không bị trượt khi phanh. - Không tự xiết khi phanh.
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt. - Hệ số ma sát cao giữa má phanh và trống phanh. - Lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ thuận với lực điều khiển trên bàn đạp. 4 CHƯƠNG 3: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC TRÊN Ô TÔ 3.
Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh thủy lực. Sơ đồ tổng quát hệ thống phanh thủy lực trên ô tô Một hệ thống phanh thủy lực điển hình luôn được chia thành hai thành phần chính cơ bản như sau: - Dẫn động phanh: + Bàn đạp + Xi lanh chính + Bộ trợ lực phanh + Đường ống dầu + Bộ điều chỉnh áp lực dầu ra bánh sau (van cân bằng) - Cơ cấu phanh: + Xi lanh con + Phanh trống 5 + Phanh đĩa 3. Bàn đạp phanh. Bàn đạp phanh Bàn đạp phanh hoạt động với vai trò như một cánh tay đòn để tăng lực đạp cung cấp cho pít-tông của xi lanh chính.
Bàn đạp phanh được gắn trực tiếp vào xi lanh chính và lắp phía dưới chân của người lái. Xi lanh chính. Xi lanh chính là loại bơm thủy lực hoạt động bằng chân đạp để đẩy dầu vào đường ống dầu và xi lanh con. Một xi lanh chính có bốn sự vận hành cơ bản như sau: + Phát sinh áp lực, đẩy pít-tông của xi lanh con ra ngoài tác động vào rô-to hay trống phanh.
+ Sau khi guốc phanh và bố phanh đĩa tác động một lực ma sát vừa đủ, xi lanh chính giúp cân bằng áp lực cần thiết cho lực phanh. + Giữ cho hệ thống luôn đầy dầu khi bố thắng mòn. + Luôn tồn tại một áp suất nhỏ trong hệ thống để ngăn nước hoặc không khí xâm nhập vào Các bộ phận của xi lanh chính: 6 - Ở loại đơn giản nhất một xi lanh, xi lanh chính gồm có: bình chứa dầu, buồng chứa dầu, pít-tông, cup-pen, lò xo hồi, chụp đựng cao su. - Xi lanh được gia công cơ khí, buồng chứa dầu, lò xo, cup-pen và pít-tông kim loại trượt dọc trong xi lanh này, hai cổng dầu nối giữa bình chứa và buồng chứa dầu.
Xi lanh chính loại một buồng Nguyên lý hoạt động của xi lanh chính loại một buồng: Hình 3. Hoạt động của xi lanh chính một buồng khi nhấn bàn đạp phanh 7 - Tác động của bàn đạp di chuyển cần đẩy của pít-tông. Pít-tông xi lanh chính trượt về phía trước, dầu chảy vào vùng phía sau của pít-tông, dầu dư chảy về bình chứa xuyên qua cổng bù. Pít-tông và cup-pen di chuyển qua cổng bù trừ và áp lực được hình thành ở khu vực phía trước để nén dầu ở bên trong xi lanh và đường ống.
Áp lực nén này đẩy pít-tông xi lanh con và thắng lực tác động tạo ra lực phanh tại các bánh xe. Hoạt động của xi lanh chính một buồng khi nhả bàn đạp phanh - Nhả bàn đạp phanh làm lò xo hoàn lực kéo guốc phanh và bố phanh đĩa không còn tiếp xúc với trống phanh và đĩa phanh, dầu phanh trong đường ống hồi về xi lanh chính đồng thời lò xo hoàn lực tác dụng làm cho pít-tông và đĩa cao su trở về vị trí ban đầu ở xi lanh chính. Nếu quá áp thì đãi cao su sẽ uốn cong về phía trước cho phép dầu phanh tràn vào vùng đằng trước pít-tông – cup-pen và phanh được nhả. Thông thường có nhiều lỗ nhỏ được khoan ở mép đầu pít-tông để dầu phanh chảy được qua cup-pen.
- Cổng bù trừ để xả áp lực phanh khi mà pít-tông trở về vị trí ban đầu, dầu phanh có thể hồi về lại bình chứa qua cổng này. Sự vận hành của hai cổng dầu giữ cho hệ thống luôn được nạp đầy dầu phanh khi vận hành. - Bên cạnh đó van điều áp giữ cho áp lực của dầu phanh còn tồn lại trong hệ thống khoảng 10 PSI (69 KPa) để không bị không khí lẫn vào trong đường ống. Khi đạp bàn đạp phanh, dầu được chảy tự do qua van này.
Sau khi nhả phanh van đóng lại để hạn chế dầu về xi lanh chính. Xi lanh chính loại hai buồng: 8 Hình 3.