Giáo trình Tính toán thiết kế ô tô (Phần 2)

106 trang ngocly 1220

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Tính toán thiết kế ô tô (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_tinh_toan_thiet_ke_o_to_phan_2.pdf

Nội dung text: Giáo trình Tính toán thiết kế ô tô (Phần 2)

B.BOÄ PHAÄN ÑAØN HOÀI I. PHAÂN LOAÏI. 1. Phaàn töû ñaøn hoài baèng kim loaïi: a) Nhíp: söû duïng ôû heä thoáng treo ñoäc laäp vaø phuï thuoäc. b) Loø xo xoaén oác: söû duïng ôû heä thoáng treo ñoäc laäp. c) Thanh xoaén: söû duïng ôû heä thoáng treo ñoäc laäp. 2. Phaàn töû ñaøn hoài phi kim loaïi: a) Loaïi ñaøn hoài baèng cao su b) Loaïi ñaøn hoài nhôø khí eùp c) Loaïi thuyû löïc Lôïi duïng öu ñieåm cuûa töøng loaïi ngöôøi ta söû duïng loaïi boä phaän ñaøn hoài lieân hôïp goàm hai hay nhieàu loaïi phaàn töû ñaøn hoài. II. ÑÖÔØNG ÑAËC TÍNH ÑAØN HOÀI CUÛA HEÄ THOÁNG TREO. Nhôø ñöôøng ñaëc tính ñaøn hoài ta ñaùnh giaù ñöôïc cô caáu ñaøn hoài cuûa heä thoáng treo. Ñöôøng ñaëc tính ñaøn hoài bieåu thò quan heä giöõa löïc Z thaúng ñöùng taùc duïng leân baùnh xe vaø ñoä bieán daïng cuûa heä thoáng treo f ño ngay treân truïc baùnh xe. Treân hình 11.13 trình baøy hai loaïi ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo: ñöôøng thaúng 1 öùng vôùi heä thoáng treo coù ñoä cöùng khoâng ñoåi coøn ñöôøng cong 2 öùng vôùi loaïi heä thoáng treo coù ñoä cöùng thay ñoåi. Truïc hoaønh bieåu dieãn ñoä voõng f, truïc tung bieåu dieãn löïc Z thaúng ñöùng taùc duïng leân baùnh xe. Muoán coù ñoä voõng ft cuûa moät ñieåm baát kyø treân ñöôøng cong (ví duï ôû ñieåm D) ta veõ ñöôøng tieáp tuyeán taïi ñieãm ñoù (ñieåm D) vaø haï ñöôøng thaúng goùc vôùi truïc hoaønh. Hoaønh ñoä AB laø ñoä voõng tónh ft cuûa heä thoáng treo coù ñoä cöùng thay ñoåi (ñöôøng cong 2) vaø hoaønh ñoä OB seõ laø ñoä voõng tónh cuûa heä thoáng treo coù ñoä cöùng khoâng ñoåi (ñöôøng thaúng 1). Taàn soá dao ñoäng rieâng ôû caùc bieân ñoä beù ñöôïc xaùc ñònh baèng ñoä voõng hieäu duïng (hay ñoä voõng tónh) öùng vôùi taûi troïng tónh Zt = G. Tuy cuøng moät ñoä voõng toång quaùt OC nhöng heä thoáng treo coù ñoä cöùng thay ñoåi coù ñoä voõng hieäu duïng AB lôùn hôn ñoä voõng hieäu duïng cuûa heä thoáng treo coù ñoä cöùng khoâng thay ñoåi (ñoaïn OB). 178
Z Zmax E H Theå tích 2 ñoäng naêng Taûi troïng Zt D K 1 f A C 0 B Hình 11.13: Caùc daïng ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo. Theå tích ñoäng naêng goïi taét laø theå ñoäng nghóa laø theá naêng lôùn nhaát cuûa heä thoáng treo khi oâ toâ qua choã loài loõm ñöôïc bieåu thò baèng dieän tích coù gaïch EKD öùng vôùi heä thoáng treo coù ñoä cöùng thay ñoåi vaø bieåu thò baèng dieän tích HKD öùng vôùi heä thoáng treo coù ñoä cöùng khoâng ñoåi. Vôùi nhöõng ñoä voõng haïn cheá theå ñoäng caàn thieát cuûa heä thoáng treo coù ñöôøng ñaëc Zmax tính phi tuyeán coù theå theå hieän baèng heä soá ñoäng Kñ = maø ta seõ khaûo saùt kyõ hôn sau ñaây. G Treân hình 11.14 laø daïng ñöôøng ñaëc tính ñaøn hoài cuûa heä thoáng treo khi chaát taûi vaø khi giaûm taûi. Treân truïc hoaønh ta coù ñieåm O laø ñieåm töïa cuûa boä phaän haïn cheá döôùi, ñieåm C laø ñieåm töïa cuûa boä phaän haïn cheá treân, neân ta goïi BO laø giaù trò cuûa ñoä voõng ñoäng döôùi fñd, BC laø giaù trò cuûa ñoä voõng ñoäng treân fñt. Ngoaøi ra ta coøn coù ñieåm L laø ñieåm töïa cuûa vuù cao su phía döôùi, ñieåm M laø ñieåm töïa cuûa vuù cao su phía treân vaø töông öùng vôùi hai ñieåm L, M ta coù ñoä voõng f1, f2 . Khi chaát taûi vaø giaûm taûi caùc thoâng soá cuûa boä phaän ñaøn hoài laø ñoä voõng tónh ft , ñoä voõng ñoäng treân fñt vaø ñoä voõng ñoäng döôùi fñd öùng vôùi haønh trình ñoäng ñeán giôùi haïn cuûa boä phaän haïn cheá phía treân vaø boä phaän haïn cheá phía döôùi, ñoä cöùng Ct cuûa heä thoáng treo, heä soá ñoäng Kñ vaø löïc ma saùt 2F . Ñöôøng cong chaát taûi vaø giaûm taûi khoâng truøng nhau do ma saùt trong heä thoáng treo. Ngöôøi ta qui öôùc laáy ñöôøng ñaëc tính ñaøn hoài cuûa nhíp laø ñöôøng trung bình (ñöôøng neùt ñöùt) (nghóa laø coù tính ñeán löïc ma saùt 2F) . 179
Z i ïn cheá döôù döôùi Zmax ha n ä a h p ûa uï cao su boä ûa ng ïn cheá treân cu troï a ûi n ha aä Ta m töï eå Ñieåm töïa cu chaát taûi ph Ñi boä ûa u 1 c Z coù taûi a f2 cuûa f1 m töï eå giaûm taûi i Ñ m töïa eå i uï cao su treân A α L Gaøi boä phaän haïn cheá Ñ f 0 fñd B M C Ñoä voõng ft fñt Traû Neùn Hình 11.14: Ñöôøng ñaëc tính ñaøn hoài cuûa heä thoáng treo. Khi tính ñoä eâm dòu chuyeån ñoäng (caùc dao ñoäng) taàn soá dao ñoäng rieâng caàn thieát n phaûi ño ñoä voõng tónh hieäu duïng ft quyeát ñònh. Quan heä giöõa ft vaø n theo coâng thöùc taàn soá 300 dao ñoäng rieâng cuûa heä thoáng treo n ≈ vaø theå hieän treân giaûn ñoà (hình 11.15). f t Nhö vaäy coù theå xaùc ñònh ñoä voõng tónh theo taàn soá dao ñoäng rieâng n cuûa heä thoáng treo. Ñoä voõng tónh ft veà giaù trò khaùc vôùi ñoä voõng ñoäng fñd. Noùi chung ft khoâng neân ít hôn 150÷300mm ñoái vôùi oâtoâ du lòch vaø ft khoâng beù hôn 100÷200mm ñoái vôùi oâtoâ buyùt. Caû hai loaïi naøy coù taàn soá dao ñoäng rieâng n = 60÷85 laàn/ph. Trong oâtoâ taûi ft khoâng neân beù hôn 60÷120mm öùng vôùi taàn soá dao ñoäng rieâng n = 80÷100 laàn/ph. Ñeå ñaûm baûo ñoä eâm dòu chuyeån ñoäng thì tæ soá ñoä voõng tónh fts cuûa heä thoáng treo sau vaø ñoä voõng tónh ftt cuûa heä thoáng treo tröôùc phaûi naèm trong caùc giôùi haïn sau: f -Trong oâ toâ du lòch ts = 0,8 ÷ 0,9 f tt f -Trong oâ toâ taûi vaø oâ toâ buyùt ts = 1÷1,2 . f tt 180
n (laàn/phuùt) Ñoä cöùng Ct cuûa heä thoáng treo baèng tang goùc nghieâng cuûa tieáp tuyeán cuûa ñöôøng trung bình 130 (ñöôøng neùt ñöùt) C = tgα. Tröôøng hôïp toång quaùt t 120 ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo khoâng phaûi laø 110 ñöôøng thaúng vaø ñoä cöùng Ct thay ñoåi. dz 100 C t = df 90 Ñeå ñaùnh giaù sô boä ngöôøi ta thöôøng tính ñoä 80 cöùng heä thoáng treo chòu taûi troïng tónh: G Z 70 C = = t t 60 f t f t 50 f (cm) Töø ñaây ta thaáy ñoä cöùng vaø ñoä voõng tónh laø 5 10 15 20 25 caùc ñaïi löôïng coù quan heä vôùi nhau, nhöng ñoä voõng tónh cho ta hình dung ñaày ñuû veà heä thoáng treo hôn Hình 11.15: Quan heä cuûa taàn soá laø ñoä cöùng vì noù noùi leân taûi troïng tónh Zt = G taùc taàn soá dao ñoäng rieâng cuûa phaàn duïng leân heä thoáng treo. ñöôïc treo h vôùi ñoä voõng hieäu duïng f Heä soá ñoäng löïc hoïc goïi taét laø heä soá ñoäng laø tyû soá giöõa taûi troïng lôùn nhaát Zmax coù theå truyeàn qua heä thoáng treo vôùi taûi troïng tónh. Zmax Zmax K ñ = = G Zt Khi Kñ beù thì seõ coù söï va ñaäp lieân tuïc leân boä phaän haïn cheá cuûa nhíp, laøm cho nhíp bò uoán ngöôïc laïi vaø bò “goõ”. Khi Kñ quaù lôùn, trong tröôøng hôïp dao ñoäng vôùi bieân ñoä lôùn vaø giôùi haïn giaù trò fñ, heä thoáng treo seõ raát cöùng. Thöïc teá chöùng toû raèng choïn Kñ thích hôïp thì khi oâtoâ chuyeån ñoäng treân ñöôøng khoâng baèng phaúng, taûi troïng ñoäng truyeàn qua heä thoáng treo seõ gaây va ñaäp raát ít leân boä phaän haïn cheá. Khi tính heä thoáng treo coù theå choïn Kñ = 1,7÷1,8. ÔÛ CHLB Nga vôùi caùc oâ toâ coù khaû naêng thoâng qua thaáp choïn Kñ = 2÷3 vaø ôû oâtoâ coù khaû naêng thoâng qua cao choïn Kñ = 3÷4. Ñoä voõng ñoäng fñ cuûa heä thoáng treo (goàm caû ñoä bieán daïng cuûa caùc vuù cao su) phuï thuoäc vaøo ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo vaø vaøo ñoä voõng tónh ft. -Trong oâ toâ du lòch fñ = (0,5÷0,6).ft - Trong oâ toâ buyùt fñ = (0,7÷0,8).ft -Trong oâ toâ taûi fñ = 1,0.ft Ñoä voõng ñoäng fñ quan heä chaët cheõ vôùi heä soá ñoäng Kñ. Ñoä voõng ñoäng fñ caøng lôùn thì ñoä eâm dòu chuyeån ñoäng taêng vaø deã phoái hôïp vôùi heä soá ñoäng Kñ lôùn, ñaûm baûo söï tieáp xuùc cuûa loáp vôùi maët ñöôøng toát. Tuy nhieân luùc aáy ñoä dòch chuyeån töông ñoái cuûa thuøng xe vôùi loáp laïi lôùn laøm cho tính oån ñònh keùm, vaø yeâu caàu ñoái vôùi boä phaän höôùng cuûa heä thoáng treo coù chaát löôïng cao hôn, laøm phöùc taïp theâm daãn ñoäng laùi caùc baùnh tröôùc, vaø taêng giôùi haïn khoaûng saùng gaàm xe trong heä thoáng treo ñoäc laäp. 181
Ñöôøng caøng maáp moâ vaø vaän toác caøng lôùn thì haønh trình ñoäng cuûa heä thoáng treo caøng phaûi lôùn. Ñoái vôùi oâ toâ coù khaû naêng thoâng qua thaáp thì ñoä cöùng cuûa heä thoáng treo thay ñoåi ít fñt = 70÷140mm. Ñoái vôùi oâ toâ coù khaû naêng thoâng qua cao fñt = 120÷160mm. III. TÍNH TOAÙN PHAÀN TÖÛ ÑAØN HOÀI KIM LOAÏI: 1. Tính toaùn nhíp ñaët doïc: Khi tính toaùn nhíp ta phaân bieät ra: a) Tính toaùn kieåm tra: Trong tính toaùn kieåm tra ta ñaõ bieát taát caû kích thöôùc cuûa nhíp caàn phaûi tìm öùng suaát vaø ñoä voõng xem coù phuø hôïp vôùi öùng suaát vaø ñoä voõng cho pheùp hay khoâng. b) Tính toaùn thieát keá: Khi caàn phaûi choïn caùc kích thöôùc cuûa nhíp ví duï nhö soá laù nhíp, ñoä daøy cuûa laù vaø vaø caùc thoâng soá khaùc ñeå ñaûm baûo caùc giaù trò cuûa ñoä voõng vaø öùng suaát ñaõ cho. Choïn caùc kích thöôùc cuûa nhíp xuaát phaùt töø ñoâï voõng tónh ft vaø öùng suaát tónh σt (ñoä voõng vaø öùng suaát öùng vôùi taûi troïng tónh) vôùi ñoä voõng ñoäng fñ vaø öùng suaát ñoäng σñ (ñoä voõng vaø öùng suaát öùng vôùi taûi troïng ñoäng). Nhíp coù theå coi gaàn ñuùng laø moät caùi daàm coù tính choáng uoán ñeàu. Thöïc ra muoán daàm coù tính choáùng uoán ñeàu phaûi caét laù nhíp thaønh caùc maåu coù b chieàu roäng , chieàu cao h vaø saép xeáp nhö hình11.16 a,b. Nhöng nhö vaäy thì laù nhíp chính 2 seõ coù ñaàu hình tam giaùc maø khoâng coù tai nhíp ñeå truyeàn löïc leân khung. Vì theá ñeå ñaûm baûo truyeàn ñöôïc löïc leân khung, ñaûm baûo ñoä beàn cuûa tai khi laù nhíp chính coù ñoä voõng tónh cöïc ñaïi phaûi laøm laù nhíp chính khaù daøy vaø moät soá löôïng lôùn caùc laù coù chieàu cao h giaûm daàn khi caøng xa laù nhíp chính. Khi tính toaùn ñoä beàn caùc laù nhíp thoâng thöôøng ngöôøi ta tính uoán ôû choã gaén chaët nhíp. ÔÛ ñaây raát khoù tính chính xaùc vì khi sieát chaët caùc laù nhíp laïi vôùi nhau vaø laép vaøo oâtoâ thì trong nhíp ñaõ phaùt sinh caùc öùng suaát ban ñaàu. Laù nhíp chính naèm treân cuøng chòu löïc uoán sô boä beù nhaát, caùc laù nhíp thöù hai, thöù ba do cöù ngaén daàn neân chòu uoán caøng lôùn. Coù khi treân moät laù nhíp ngöôøi ta cheá taïo coù nhöõng cung cong khaùc nhau. Khi nhíp bò keùo caêng caùc laù nhíp seõ bò uoán thaúng ra. Luùc aáy laù nhíp treân chòu öùng suaát sô boä ngöôïc laïi vôùi öùng suaát luùc laù nhíp laøm vieäc chòu taûi. Caùc baùn kính cong cuûa töøng laù nhíp rieâng reõ caàn choïn theá naøo ñeå öùng suaát trong caùc laù nhíp ñoù gaàn baèng nhau khi nhíp chòu taûi troïng. Ñeå ñôn giaûn trong tính toaùn ngöôøi ta giaû thieát laø moâmen uoán seõ phaân phoái ñeàu theo caùc laù nhíp neáu chieàu cao caùc laù nhíp baèng nhau. 182
l Z/2 l1 l2 Z/2 Z c) 6 4 5 1 2 3 b/2 B 1 2 3 4 5 6 a) d) 6 5 3 4 1 2 h ñ) 1 2 3 4 5 6 b) Hình 11.16: Nhíp ñöôïc coi nhö moät daàm coù tính choáng uoán ñeàu: a), b) - Loaïi nöûa eâlíp; c), d), ñ) - Sô ñoà caùc ñaàu laù nhíp. Döôùi ñaây ta seõ khaûo saùt quan heä giöõa ñoä voõng tónh cuûa nhíp vaø löïc taùc duïng leân nhíp. Löïc taùc duïng leân nhíp Zn baèng hieäu soá cuûa löïc taùc duïng leân caùc baùnh xe Zbx vaø troïng löôïng phaàn khoâng ñöôïc treo g goàm coù caàu vaø caùc baùnh xe. g Z = Z − n bx 2 Döôùi taùc duïng cuûa löïc Zn ôû hai choát nhíp seõ phaùt sinh hai phaûn löïc NB höôùng theo chieàu moùc treo nhíp vaø NA theo höôùng AO ñeå ñaûm baûo ña giaùc löïc ñoàng qui (ñieàu kieän heä löïc caân baèng, hình 11.17a). Muoán heä löïc caân baèng thì ΣX = 0 nghóa laø XA =XB. ΣZ = 0 nghóa laø ZA + ZB = Zn. Moùc nhíp sinh ra löïc doïc X B = ZB tgα (α: goùc nghieâng cuûa moùc nhíp). Muoán cho löïc doïc ban ñaàu XB khoâng lôùn thì α phaûi choïn nhoû, nhöng nhoû quaù seõ deã laøm cho moùc nhíp quay theo chieàu ngöôïc laïi khi oâtoâ chuyeån ñoäng khoâng taûi, vì luùc aáy oâtoâ bò xoùc nhieàu hôn. Vì vaäy α khoâng choïn beù quaù 5o. Ñaàu laù nhíp thöôøng laøm theo goùc vuoâng (h.11.16c), hình thang (h. 11.16d) vaø theo hình traùi xoan (h 11.16ñ). 183
l . O .l1 .l2 .l1h .l2h a) XA A B XB NB NA ZA ZB Zn ZA=Zn.l2/(l1+l2) Zn=Zbx-g/2 ZB=Zn.l1/(l1+l2) B XB b) XA A o l . NA NB l.1 l.2 Zn l. Zn c) M=Zn.lx lo . l.x Zn m1G1 d) A B lo . l.1 l.2 ZA ZB l. ñ) l. Hình 11.17: Sô ñoà caùc loaïi nhíp: a) Nhíp nöûa eâlíp; b) Nhíp coângxoân; c) Nhíp moät phaàn tö eâlíp. d) Nhíp ñaët ngang; ñ) Nhíp nöûa eâlíp vôùi nhíp phuï. Ñeå taêng ñoä ñaøn hoài ñaàu laù nhíp thöôøng laøm moûng hôn thaân. Nhö vaäy öùng suaát trong nhíp seõ phaân boá ñeàu hôn vaø ma saùt giöõa caùc laù nhíp ít ñi. Laù nhíp laøm theo ñaàu vuoâng deã saûn xuaát nhöng öùng suaát tieáp ôû ñaàu seõ raát lôùn. Khi tính toaùn nhíp ngöôøi ta boû qua aûnh höôûng cuûa löïc doïc XA , XB. 184
Theo coâng thöùc cuûa söùc beàn vaät lieäu, trong tröôøng hôïp nhíp laù khoâng ñoái xöùng döôùi taùc duïng cuûa löïc Zn, ñoä voõng tónh ft seõ ñöôïc tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc: 2 2 Zn .l1h .l2h f t = δ (11.1) 3EJ 0lh Trong ñoù: lh = l-lo - laø chieàu daøi hieäu duïng cuûa nhíp (m); l - chieàu daøi toaøn boä cuûa nhíp (m); lo - khoaûng caùch giöõa caùc quang nhíp (m); E =2,15.105 MN/m2 - moâñun ñaøn hoài theo chieàu doïc; l1h ,l2h - chieàu daøi hieäu duïng tính töø hai quang nhíp ñeán choát nhíp (m). b b J = Σh 3 = ( h 3 + h 3 + + h 3 ) (11.2) o 12 1 12 1 2 m Trong ñoù: Jo - toång soá moâmen quaùn tính cuûa nhíp ôû tieát dieän trung bình naèm saùt beân tieát dieän baét quang nhíp (m4 ); h1 - chieàu daøy cuûa laù nhíp thöù nhaát (m); h2 - chieàu daøy cuûa laù nhíp thöù hai (m); hm - chieàu daøy cuûa laù nhíp thöù m (m); b - chieàu roäng cuûa laù nhíp. Chieàu roäng cuûa laù nhíp thöôøng choïn theo chieàu roäng b cuûa caùc laù nhíp coù baùn treân thò tröôøng (m); δ - heä soá bieán daïng cuûa laù nhíp. Thöôøng nhíp ñöôïc chia nhoùm theo chieàu daøy vaø soá nhoùm khoâng quaù ba. Tæ soá cuûa b chieàu roäng laù nhíp b treân chieàu daøy h toát nhaát naèm trong giôùi haïn 6 < < 10. Laù nhíp coù h chieàu roäng lôùn quaù khoâng lôïi vì luùc thuøng xe bò nghieâng öùng suaát xoaén ôû laù nhíp chính vaø moät soá laù nhíp tieáp theo seõ taêng leân. Heä soá bieán daïng ñoái vôùi nhíp coù tính choáng uoán ñeàu (nhíp lí töôûng ) δ = 1,5. Trong thöïc teá δ = 1,45 ÷1,25 phuï thuoäc theo daïng ñaàu laù nhíp vaø soá laù nhíp coù cuøng ñoä daøi. Khi ñaàu nhíp ñöôïc caét theo hình thang (h.11.16d) vaø laù nhíp thöù hai ngaén hôn laù nhíp chính nhieàu (h.11.18a) ta laáy δ=1,4, khi laù thöù hai duøng ñeå cöôøng hoaù laù nhíp chính (h.11.18b,c) ta laáy δ= 1,2. a) b) c) Hình 11.18: Sô ñoà caùc tai nhíp. Khi daùt moûng ñaàu nhíp vaø caét ñaàu nhíp theo hình traùi soan (hình 11.14ñ) nhíp seõ meàm hôn vì vaäy δ seõ taêng. Ngoaøi ra heä soá δ seõ phuï thuoäc keát caáu cuûa quang nhíp vaø khoaûng caùch giöõa caùc quang nhíp. 185
l Trong tröôøng hôïp ñaëc bieät l = l = h nhíp ñoái xöùng thì coâng thöùc (11.1) seõ coù 1h 2h 2 daïng: 3 Zn lh f t = δ (11.3) 48EJ 0 Ñoái vôùi nhíp loaïi coângxoân (h.11.15b). 3 2 3 ⎛ l ⎞ ⎛ l ⎞ ⎛ l ⎞ o ⎜ 1 ⎟ o ⎜l1 − ⎟ + ⎜ ⎟ ⎜l 2 − ⎟ ⎝ 4 ⎠ ⎝ l 2 ⎠ ⎝ 4 ⎠ f t = δZ n (11.4) 3EJ o Ñoái vôùi nhíp loaïi moät phaàn tö eâlip (h 11.15c). 3 ⎛ lo ⎞ ⎜l1 − ⎟ ⎝ 4 ⎠ f t = δZn (11.5) 3EJ o Chieàu daøi cuûa caùc laù nhíp phuï thuoäc chieàu daøi cô sôû L cuûa oâtoâ. Ñoái vôùi oâtoâ du lòch lh =(0,35 ÷0,5)L, oâtoâ taûi lh =(0,25÷0,3)L. Töø coâng thöùc (11.1), (11.3), (11.4), (11.5) ta coù theå tìm ñöôïc moâmen quaùn tính Jo cuûa tieát dieän naèm taïi quang ôû saùt beân tieát dieän giöõa nhíp: Vôùi nhíp nöûa eâlip khoâng ñoái xöùng: 2 2 Zn l1h l2h J o = δ (11.6) 3Elh f t Vôùi nhíp nöûa eâlip ñoái xöùng: 3 Zn l h J o = δ (11.7) 48Ef t Vôùi nhíp loaïi coângxoân: 3 2 3 ⎛ l ⎞ ⎛ l ⎞ ⎛ l ⎞ o ⎜ 1 ⎟ 0 ⎜l1 − ⎟ + ⎜ ⎟ ⎜l2 − ⎟ ⎝ 4 ⎠ ⎝ l2 ⎠ ⎝ 4 ⎠ J o = δZn (11.8) 3Ef t Vôùi nhíp loaïi moät phaàn tö eâlip 3 ⎛ lo ⎞ ⎜l1 − ⎟ ⎝ 4 ⎠ J o = δZ n (11.9) 3Ef t Ñeå so saùnh ñoä cöùng cuûa caùc loaïi nhíp coù keát caáu khaùc nhau thöôøng ngöôøi ta khoâng phaûi qua löïc Zn maø qua öùng suaát cöïc ñaïi trong caùc laù nhíp, vì nhö theá coù theå vöøa ñaùnh giaù aûnh höôûng cuûa Zn vaø cuûa keát caáu nhíp. Ñoái vôùi laù nhíp chính coù chieàu roäng b vaø chieàu cao hc thì: 186
M h u c (11.10) Z σuc = f l1 l2 2J c Tröôøng hôïp nhíp nöûa eâlip khoâng ñoái xöùng ta coù: l M = Z l = Z l u A 1 B 2 a) Z l l M = n 1h 2h thay vaøo phöông trình 11.1 ta coù: u l2 l1 l1h + l2h f 3f EJ M = c c (11.11) uc δl l Z 1h 2h b) Thay theá giaù trò Muc vaøo (11.10) ta coù öùng vôùi tröôøng hôïp nhíp khoâng ñoái xöùng ôû laù nhíp chính l öùng suaát uoán tónh seõ laø: 3f Eh f tc c Z σ utc = (11.12) 2δl1h l2h c) Vôùi tröôøng hôïp nhíp ñoái xöùng, ôû laù nhíp chính Hình 11.19: ta coù öùng suaát uoán tónh laø: a) Sô ñoà loaïi nhíp 1/2 eâlíp 6Eh cf tc σ utc = 2 (11.13) b) Sô ñoà loaïi nhíp coângxoân δlh Cuõng töông töï nhö vaäy ñoái vôùi ñoä voõng ñoäng fñ ta c) Sô ñoà loaïi nhíp 1/4 eâlíp. coù theå xaùc ñònh öùng suaát uoán trong tröôøng hôïp ñoäng vôùi nhíp nöûa eâlip khoâng ñoái xöùng: 3 Eh cf ñc σ uñ = . (11.14) 2 δl1h l2h Vôùi nhíp nöûa eâlip loaïi ñoái xöùng: 6Eh cf ñc σ uñ = 2 (11.15) δlh Vôùi loaïi nhíp coângxoân: ⎛ l ⎞ 3Eh ⎜l − o ⎟f c 4 t σ = ⎝ ⎠ (11.16) ut 3 3 ⎡⎛ l ⎞ ⎛ l ⎞⎛ l ⎞ ⎤ 2δ⎢⎜l − 0 ⎟ + ⎜ 1 ⎟⎜l − 0 ⎟ ⎥ 1 4 ⎜ l ⎟ 2 4 ⎣⎢⎝ ⎠ ⎝ 2 ⎠⎝ ⎠ ⎦⎥ ⎛ l ⎞ 3Eh ⎜l − o ⎟f c 4 ñ σ = ⎝ ⎠ (11.17) uñ 3 3 ⎡⎛ l ⎞ ⎛ l ⎞⎛ l ⎞ ⎤ 2δ⎢⎜l − 0 ⎟ + ⎜ 1 ⎟⎜l − 0 ⎟ ⎥ 1 4 ⎜ l ⎟ 2 4 ⎣⎢⎝ ⎠ ⎝ 2 ⎠⎝ ⎠ ⎦⎥ Vôùi loaïi nhíp moät phaàn tö eâlip: 187
3Ef t h c σ ut = 2 (11.18) ⎛ l0 ⎞ 2δ⎜l1 − ⎟ ⎝ 4 ⎠ 3Ef ñ h c σ uñ = 2 (11.19) ⎛ l0 ⎞ 2δ⎜l1 − ⎟ ⎝ 4 ⎠ Nhö vaäy öùng suaát trong laù nhíp chính (töø ñoù suy ra caùc laù nhíp khaùc) tæ leä vôùi ñoä daøy vaø ñoä voõng (ñoä voõng tónh vaø ñoäng noùi chung). Khi chaát caùc loaïi haøng rôøi leân oâtoâ trong nhíp thöôøng phaùt sinh taûi troïng ñoäng. Ñeå ñeà phoøng hoûng nhíp, trong tröôøng hôïp naøy ngöôøi ta thöôøng laøm cô caáu haõm nhíp luùc chaát taûi. Trong laù nhíp chính öùng suaát lôùn thöôøng laø ôû haønh trình traû cuûa nhíp vôùi taûi troïng ñoäng. Neáu haønh trình traû khoâng ñöôïc haïn cheá thì thöôøng ñeå giaûm taûi cho laù nhíp chính ngöôøi ta ñaët moät laù ngöôïc treân laù nhíp chính. Theo Paùckhiloápxki quan heä veà lí thuyeát giöõa troïng löôïng caàn thieát cuûa nhíp gn vaø öùng suaát tónh δt cuûa nhíp coù theå bieåu thò nhö sau: 4 Zt f t g n = 5,0.10 2 (11.20) σ t Ôû ñaây: Zt - taûi troïng tónh thaúng ñöùng (G) taùc duïng leân nhíp ( MN ); ft - ñoä voõng tónh cuûa nhíp ( m) döôùi taùc duïng cuûa troïng taûi tónh Zt ; 2 σt - öùng suaát uoán tónh töông öùng trong nhíp (MN/m ); Nhö vaäy öùng suaát tónh cuûa nhíp caøng lôùn thì troïng löôïng cuûa nhíp caøng beù ñi. Öùng suaát öùng vôùi taûi troïng tónh cho pheùp laø: ft (mm) beù hôn 80 80÷150 150÷250 2 δt (MN/m ) beù hôn 400 400 ÷ 500 500 ÷700 Ngoaøi ra phaûi kieåm tra öùng suaát σñ trong nhíp ñoái vôùi ñoä voõng ñoäng fñ (khi caû uï ñôõ nhíp baèng cao su cuõng hoaøn toaøn bieán daïng). Luùc aáy σñ khoâng ñöôïc lôùn hôn 1000MN/m2. Ñoái vôùi toaøn boä caùc laù nhíp keå caû laù nhíp chính ta coù öùng suaát uoán vaø ñoä voõng trong baûng (11.1). * Chuù yù: Trong baûng 11.1 thöøa nhaän caùc kyù hieäu sau: lh = l-lo - chieàu daøi laøm vieäc coù ích cuûa laù nhíp (m); b - chieàu roäng cuûa laù nhíp (m); Σhi - toång soá chieàu daøy cuûa caùc laù nhíp phuï (m); Σho - toång soá chieàu daøy cuûa laù nhíp chính vaø caùc laù coù chieàu daøi baèng laù nhíp chính (m); δ - heä soá bieán daïng cuûa laù nhíp 188
Baûng 11.1 Caùc coâng thöùc ñeå tính nhíp. Sô ñoà ÖÙng suaát(MN/m2) Bieán daïng (m) l l1 l2 0,6.Z .l .l 0,04δ.Z .l2 .l 2 l1h lo l2h σ = n 1h 2h n 1h 2h XA XB 2 f = 3 3 bl.∑ h i b.lE(∑ h i + 0,5.∑ h 0 ) ho hi (11.21) (11.25) Zn l1 l2 l1h lo l2h 0,15.Z .l 0,04δ.Z .l XA XB n 1h n 1h σ = 2 f = 3 3 bl∑ h i b.E(∑ h i + 0,5.∑ h 0 ) ho hi (11.22) (11.26) Zn Zn l0 l0 3 0,6.Zn (l1 − ) 0,04δ.Zn (l1 − ) σ = 4 f = 4 bl ∑ h 3 b.E(∑ h 3 + 0,5.∑ h 3 ) Zn l1 i i 0 l0 (11.23) (11.27) 1+ 2 l Zn 0 l2 0,6.Zn (l1 − ) σ = 4 l1 l2 bl ∑ h 2 XB i (11.24) XB l0 3 l1 2 l0 3 0,04δ.Zn [(l1 − ) + ( ) (l 2 − ) ] l1 4 l 4 Zn Zn f = 2 l0 l2 b.E(∑ h 3 + 0,5.∑ h 3 ) l i 0 (11.28) 189
Khi thieát keá nhíp chuùng ta choïn tröôùc caùc ñaïi löôïng (ft +fñt), σumax caùc kích thöôùc l1h, l2h, l, b (chieàu roäng laù nhíp) vaø choïn Kñ ñeå coù Zmax = Kñ G. 2 3 Nhö vaäy coù theå tìm ñöôïc Σh töø coâng thöùc tính σu vaø Σh töø coâng thöùc tính ñoä voõng f vaø töø ñoù suy ra ñoä daøy caùc laù nhíp. Choïn tröôùc ñoä daøy cuûa caùc laù nhíp chính ta coù theå tính ñöôïc ñoä daøy cuûa caùc laù nhíp coøn laïi. Ñeå keå ñeán aûnh höôûng cuûa laù chính vaø laù nhíp phuï keøm theo laù nhíp chính trong khi tính Jo, ñeà nghò thay: 3 3 3 Σhi =Σhi + 0,5 Σho (11.29) Trong ñoù : Σhi - toång soá ñoä daøy cuûa taát caû caùc laù nhíp (cm); Σho - toång soá ñoä daøy laù nhíp chính vaø chieàu daøy laù nhíp phuï coù chieàu daøi baèng laù nhíp chính (cm). 3 Khi tính Jo sau khi ñaõ thay Σhi theo (11.29) vaø trong caùc coâng thöùc (11.3), (11.4), (11.5) caàn chuù yù choïn soá laù nhíp nhö theá naøo ñoù ñeå thoûa maõn caùc ñieàu kieän sau: 1. Ñoä daøy cuûa laù nhíp choïn theo loaïi nhíp ñaõ phaân loaïi theo tieâu chuaån. 2. Soá nhoùm caùc laù nhíp (keå caû laù nhíp chính) coù chieàu daøy khaùc nhau phaûi khoâng vöôït quaù ba. 3. Chieàu daøy cuûa caùc laù nhíp phaûi khaùc nhau raát ít. Thöôøng laáy tæ soá chieàu daøy cuûa hai laù nhíp ôû treân cuøng vaø döôùi cuøng khoâng ñöïôc vöôït quaù 1,5. Khi taêng ñoä daøi hieäu duïng lh coù theå taêng chieàu daøy cuûa caùc laù h vaø giaûm soá laù nhíp n. Nhö vaäy coù theå bôùt giôø coâng lao ñoäng cheá taïo nhíp vaø laøm giaûm ma saùt giöõa caùc laù nhíp. Trong oâ toâ du lòch loaïi nhíp chæ goàm moät laù ñöôïc öùng duïng roäng raõi. Trong ñieàu kieän coù ñoä beàn ñeàu töø ñaàu ñeán cuoái, loaïi nhíp chæ goàm moät laù phaûi coù tieát dieän thay ñoåi b0 2x h x = h0 bxlh Trong ñoù: ho vaø bo - chieàu daøy vaø chieàu roäng cuûa tieát dieän trung bình cuûa laù nhíp. hx vaø bx - chieàu daøy vaø chieàu roäng cuûa tieát dieän laù nhíp ôû caùch tieát dieän trung bình moät khoaûng caùch x. Theo ñuùng ñieàu kieän naøy nhíp seõ laø moät daàm coù tính choáng uoán ñeàu vaø coù troïng löôïng beù nhaát. Loaïi nhíp goàm moät laù coù ñoä daøi lôùn hôn loaïi nhíp nhieàu laù. Khi khoâng coù ñeäm giöõa caùc laù nhíp thì khi laép gheùp laù nhíp naøy ñeø leân laù nhíp khaùc thöôøng ôû phaàn giöõa vaø phaàn cuoái laù. Trong thöïc teá tính toaùn ngöôøi ta giaû thieát laù nhíp cong ñeàu vaø tieáp xuùc nhau töø ñaàu ñeán cuoái neân taûi troïng phaân boá treân toaøn boä chieàu daøi laù nhíp. Thöøa nhaän giaû thieát naøy thì moâmen taùc duïng leân laù nhíp baát kyø thöù i seõ laø: ⎛ 1 1 ⎞ ⎜ ⎟ M i = J i ⎜ − ⎟ (11.30) ⎝ R o R i ⎠ 190
Ôûñaây: Ji - moâmen quaùn tính laù nhíp thöù i: Ri - baùn kính cong cuûa laù nhíp thöù i ôû traïng thaùi töï do; Ro - baùn kính cong cuûa laù sau khi ñaõ gheùp vaøo nhíp. ÖÙng suaát do nhíp bò sieát chaët vaøo nhau seõ laø: Eh ⎛ 1 1 ⎞ i ⎜ ⎟ σis = ⎜ − ⎟ (11.31) 2 ⎝ R 0 R i ⎠ Nhoùm laù nhíp III σ[MN/m²] 12-13 9-11 800 87 6 700 5 Nhoùm laù 3 nhíp II 4 600 2 500 1 Laù chính 400 300 200 100 Nhoùm laù nhíp I p[N] 0 5000 10000 15000 20000 25000 -100 -200 Hình 11.20: Söï phaân boá öùng suaát trong caùc laù nhíp. Treân hình 11.20 trình baøy tính chaát phaân boá öùng suaát trong caùc laù nhíp cuûa nhíp coù ba nhoùm coù ñoä daøy khaùc nhau. Chieàu daøi cuûa caùc laù nhíp ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp ñoà thò (h.11.21). Choïn truïc tung nn laø truïc cuûa buloâng baét chaët nhíp ôû giöõa caùc laù nhíp. Treân truïc tung ñaët thöù töï caùc giaù trò chieàu daøy laù nhíp ñaõ tính ñöôïc theo thöù töï laù nhíp chính treân cuøng roài töø caùc ñieåm öùng vôùi ñoä daøy caùc laù ta veõ caùc ñöôøng song song vôùi truïc hoaønh. 191
l1. l2. n m l/2. X B D Z2 Z1 d . A C Zbx n m .rbx Xk Hình 11.21: Sô ñoà xaùc ñònh chieàu Hình 11.22: Taûi troïng taùc duïng leân daøi caùc laù nhíp. nhíp khi nhíp truyeàn löïc keùo. Ñoaïn BÑ baèng nöûa chieàu daøi nhíp, mm laø truïc cuûa quang nhíp, AC laø moät nöûa chieàu daøi laù nhíp döôùi cuøng. Ñöôøng CD xaùc ñònh chieàu daøi cuûa caùc laù coøn laïi (khi ta ñaõ bieát chieàu daøi laù chính l, bieát ñöôïc chieàu daøy caùc laù nhíp Σh vaø lo coù theå veõ ñöôïc CD). Chieàu daøi lí thuyeát cuûa nhíp lí töôûng (nhíp coù tính choáng uoán ñeàu) seõ laø ñöôøng CD. Khi nhíp truyeàn löïc keùo ta coù sô ñoà treân (hình 11.22). Giaù trò caùc löïc ñöôïc xaùc ñònh theo caùc phöông trình hình chieáu vaø moâmen ñaûm baûo cho heä löïc caân baèng. X = Xk g (Zbx − ).l2 + X k .d1 Zn .l2 + X k .d1 2 Z1 = = l1 + l2 l1 + l 2 (11.32) g (Zbx − ).l1 − X k .d1 Zn .l1 − X k .d1 2 Z2 = = l1 + l2 l1 + l2 Duøng caùc phöông trình (11.32) coù theå xaùc ñònh kích thöôùc laù nhíp chính, tai nhíp vaø chi tieát caëp caùc laù nhíp. Khi nhíp truyeàn löïc phanh Xk seõ mang daáu ngöôïc laïi trong caùc phöông trình treân. Moâmen phaûn löïc Xk.d1 seõ gaây ra öùng suaát phuï trong caùc laù nhíp. Theo phöông trình (11.21) ta seõ tính öùng suaát phuï trong caùc laù nhíp. 192
6X k d1 σui = i=n (11.33) 2 b∑h i i=0 6X k d1h i hoaëc σui = i=n (11.34) 3 b∑h i i=0 Treân ñaây ta môùi tính toaùn khi nhíp truyeàn löïc keùo hay löïc phanh cöïc ñaïi. Ngoaøi ra phaûi tính khi nhíp chòu löïc thaúng ñöùng raát lôùn luùc oâ toâ bò tröôït ngang (Ymax). Treân hình (11.23) ta thaáy nhíp beân traùi chòu löïc thaúng ñöùng raát lôùn. Hôn nöõa coù theå xaùc ñònh löïc S1 theo phöông trình caân baèng moâmen ñoái vôùi ñieåm töïa cuûa nhíp phaûi (ñieåm C ). B S B − m G 1 − Yd = 0 (11.35) 1 1 i i 2 Trong ñoù: B1 - khoaûng caùch giöõa hai nhíp; d - laø khoaûng caùch thaúng ñöùng töø troïng taâm oâtoâ ñeán maët phaúng töïa cuûa nhíp; mi Gi - troïng löôïng oâtoâ taùc duïng leân caàu töông öùng ñang tính. Vì Y =ϕ1Gi (mi=1), söû duïng phöông trình (11.35) ta coù: G ⎛ 2ϕ d ⎞ i ⎜ 1 ⎟ S1 = ⎜1+ ⎟ (11.36) 2 ⎝ B1 ⎠ Öùng suaát ôû trong caùc laù nhíp ôû phaàn giöõa seõ laø: l l G ⎛ 2ϕ d ⎞ l l ' 1 2 i ⎜ 1 ⎟ 1 2 σ = S1 = ⎜1+ ⎟ (11.37) (l1 + l2 )ΣW 2 ⎝ B1 ⎠ (l1 + l2 )ΣW Trong ñoù: ΣW - toång soá moâmen choáng uoán cuûa caùc laù nhíp. ϕ1 - heä soá baùm ngang. l1, l2 - caùc kích thöôùc cuûa nhíp ôû hình 11.17a. S1 - löïc thaúng ñöùng taùc duïng leân nhíp traùi. S2 - löïc thaúng ñöùng taùc duïng leân nhíp phaûi. Vôùi chieàu cuûa löïc Y treân hình 11.23 thì S 1 > S2 193
Y miGi d S1 S2 A C Z1 Z2 B1 Y1 Y2 B Hình 11.23: Löïc thaúng ñöùng taùc duïng leân nhíp S1, S2 khi oâtoâ bò tröôït ngang. 2. Tính toaùn nhíp ñaët ngang. Nhíp ñaët ngang khoâng truyeàn ñöôïc löïc keùo vaø löïc phanh maø chæ truyeàn ñöôïc löïc thaúng ñöùng. Khi tính toaùn nhíp ñaët ngang ta cuõng tính nhö nhíp ñaët doïc nhöng caàn phaûi chuù yù nhieàu ñeán goùc nghieâng cuûa moùc nhíp α nhaát laø luùc oâtoâ bò tröôït ngang. a) Sô ñoà löïc taùc duïng leân nhíp nöûa eâlip ñaët ngang (h.11.24). Y m1G1 l/2 α α1 2 d Z2 Z1 f Y1 Y2 l Hình 11.24: Sô ñoà löïc taùc duïng leân nhíp ñaët ngang. 194
Ta kyù hieäu caùc goùc nghieâng cuûa moùc nhíp ñoái vôùi maët phaúng thaúng ñöùng laø α1 vaø α2. Khi oâtoâ khoâng tröôït ngang (Y=0) thì hai goùc naøy baèng nhau ( α1 = α2 =αo) vaø laù nhíp chính coù theå tính theo öùng suaát toång hôïp nhö sau: m1G1 ⎛ 1 ⎞ ⎛ m1G1tgα 0 ⎞ σ th = ⎜ + ftgα 0 ⎟ + ⎜ ⎟ (11.38) 2ΣWu ⎝ 2 ⎠ ⎝ 2bh ⎠ Trong ñoù: b - chieàu roäng laù nhíp; h - chieàu cao laù nhíp ; m1 - heä soá phaân boá laïi taûi troïng; f - ñoä voõng tónh cuûa nhíp. Vì f thöôøng raát beù leân coù theå boû qua (f tgαo) vaø ta coù: m G ⎛ l tgα ⎞ 1 1 ⎜ 0 ⎟ σ th = ⎜ + ⎟ (11.39) 2 ⎝ 2ΣWu bh ⎠ b) Khi coù löïc ngang Y=Ymax thì m1 =1 vaø ta coù: l Z l + Yd - G = 0 2 1 2 l Z l - Yd - G = 0 1 1 2 Vì Ymax =Gϕ1 neân ta coù: G1 ⎛ 2ϕ1d ⎞ Z 2 = ⎜1− ⎟ 2 ⎝ l ⎠ G1 ⎛ 2ϕ1d ⎞ Z1 = ⎜1+ ⎟ 2 ⎝ l ⎠ Löïc ngang Y1 vaø Y2 xaùc ñònh theo phöông trình: Y1=Z 1 tgα1 ,Y2=Z 2 tgα2 Öùng suaát toång hôïp trong laù nhíp chính seõ laø: Nöûa nhíp traùi: Z l Y G ⎛ 2ϕ d ⎞⎛ l tgα ⎞ ' 1 1 1 1 ⎜ 1 ⎟ σ th = + = ⎜1+ ⎟⎜ + ⎟ (11.40) 2ΣWu bh 2 ⎝ l ⎠⎝ 2ΣWu bh ⎠ Nöûa nhíp phaûi Z l Y G ⎛ 2ϕ d ⎞⎛ 1 tgα ⎞ " 2 2 1 1 ⎜ 2 ⎟ σ th = + = ⎜1− ⎟⎜ + ⎟ (11.41) 2ΣWu bh 2 ⎝ l ⎠⎝ 2ΣWu bh ⎠ 3. Tính caùc chi tieát cuûa nhíp. a) Tai nhíp: Tai nhíp thöôøng ñöôïc tính theo öùng suaát toång hôïp goàm öùng suaát uoán, neùn (hay keùo). ÖÙng suaát uoán ôû tai nhíp seõ laø: 195
M u σu = Wu 2 D + h c bh c D + h c σ u = X k max : = 3X k max 2 2 6 bh c Trong ñoù: Xkmax - löïc keùo tieáp tuyeán cöïc ñaïi hay löïc phanh cöïc ñaïi taùc duïng leân tai nhíp (MN), (Xkmax ≈ Xpmax = ϕ.Zbx), laáy ϕ = 0,7; hc - chieàu daøy laù nhíp chính (m); D D - ñöôøng kính trong cuûa tai nhíp, (m) (hình 11.25) B - chieàu roäng laù nhíp, (m). Xk ÖÙng suaát neùn ôû tai nhíp seõ laø: X k max 2 σn = (MN/m ) hc bh c ÖÙng suaát toång hôïp ôû tai nhíp seõ tính theo: Hình 11.25: Sô ñoà tính tai nhíp ⎛ D + h 1 ⎞ σ = X ⎜3 c + ⎟ (MN/m2) (11.42) th k max ⎜ 2 ⎟ ⎝ bh c bh c ⎠ 2 ÖÙng suaát toång hôïp cho pheùp [σth] =350(MN/m ). Thöïc nghieäm chöùng toû raèng chæ khi σth ñaït ñeán giôùi haïn chaûy cuûa kim loaïi thì tai nhíp môùi bò doaõng ra. Löïc ñaåy hay löïc phanh truyeàn leân tai nhíp thöôøng bò haïn cheá bôûi löïc baùm vôùi ñöôøng. Tuy nhieân khi oâtoâ chuyeån ñoäng treân ñöôøng goà gheà, khi baùnh xe chòu löïc va ñaäp, löïc X coù theå ñaït giaù trò cöïc ñaïi. Vì vaäy ngöôøi ta tính Xkmax = Gbx.ϕ = 0,7.Gbx = 0,7.Zbx, trong ñoù: Gbx - taûi troïng taùc duïng leân baùnh xe; Zbx - phaûn löïc cuûa ñaát leân baùnh xe. b) Choát nhíp: Choát nhíp ñöôïc kieåm tra theo öùng suaát cheøn daäp. Z Z σ = 1 , (MN/m2) ; σ = 2 , (MN/m2) . 1cd Db 2cd Db Choát nhíp ñöôïc cheá taïo baèng theùp caùcbon xianuya hoaù loaïi 30 hay 40 vôùi öùng suaát 2 cheøn daäp cho pheùp [σcd] = 3÷4 (MN/m ) hay baèng theùp hôïp kim xeâmaêngtit hoaù loaïi 20 hay 2 20X vôùi [σcd] = 7,5÷9(MN/m ). Baïc nhíp ñöôïc kieåm tra theo öùng suaát cheøn daäp. Baïc nhíp ñöôïc cheá taïo baèng ñoàng thanh, chaát deûo, theùp meàm. Baïc cheá taïo baèng theùp meàm chòu ñöôïc aùp suaát cheøn daäp ñeán 7 MN/m2. 196
IV. PHAÀN TÖÛ ÑAØN HOÀI LOAÏI KHÍ. Treân hình 11.26a trình baøy sô ñoà cuûa heä thoáng treo coù phaàn töû ñaøn hoài loaïi bình chöùa. Trong bình chöùa 1 khoâng khí hay khí ga chòu neùn döôùi aùp suaát 0,5 ÷ 0,8 MN/m2. Khi bình chöùa 1 co laïi theå tích beân trong cuûa bình giaûm, aùp suaát khoâng khí vaø ñoä cöùng heä thoáng treo taêng. Khi chæ coù 1 bình chöùa heä thoáng treo raát cöùng. Coù bình chöùa phuï 2 khi bình chöùa 1 co laïi aùp suaát khoâng khí seõ taêng töø töø vaø do ñoù heä thoáng treo seõ meàm hôn. Vaøo khoâng khí Töø maùy neùn vg/ph G 3 f=4,4cm 4 140 1 f=5,9cm g eân 120 1 á ri 2 o 8,3cm s àn a T 100 2 f=10,5cm 10,1cm 3 f=12,0cm Gbx t 80 2 3 4 5 6 7 8 9 Taûi troïng leân caàu b) a) Hình 11.26: Heä thoáng treo khí vôùi phaàn töû ñaøn hoài loaïi buoàng chöùa. a) Sô ñoà heä thoáng treo; b) Söï thay ñoåi taàn soá rieâng öùng vôùi söï thay ñoåi taûi troïng cuûa oâtoâ. ÔÛ ñaây caàn 3 laø boä ñieàu chænh ñoä cao cuûa thuøng xe ; vì khi caàn 3 thay ñoåi khoaûng caùch giöõa thuøng vaø baùnh xe thì: hoaëc laø ñöa khí eùp töø bình chöùa 4 vaøo buoàng 1 vaø bình chöùa phuï 2, hoaëc laø ñaåy moät phaàn khí neùn ra khoûi moät 1 vaø 2. Ñeå boä ñieàu chænh khoâng laøm vieäc khi oâtoâ coøn ñang dao ñoäng boä giaûm toác quaùn tính seõ giöõ vaø chæ cho boä ñieàu chænh laøm vieäc sau khi khoaûng caùch giöõa voû xe vaø loáp xe ñaõ thay ñoåi ñöôïc vaøi giaây, hieän töôïng dao ñoäng ñaõ bôùt haún, nhö vaäy laø chæ cho thay ñoåi öùng vôùi taûi troïng tónh. Trong caùc keát caáu hieän nay chöa giöõ ñöôïc taàn soá dao ñoäng rieâng khoâng ñoåi. Treân hình 11.26b trình baøy söï thay ñoåi taàn soá dao ñoäng rieâng khi thay ñoåi troïng löôïng oâtoâ coù heä thoáng treo loaïi khí vaø caùc soá lieäu döôùi ñaây öùng vôùi caùc dao ñoäng nhoû ôû gaàn vò trí caân baèng. Khi 197
khoâng coù bình chöùa phuï ñoä cöùng heä thoáng treo khaù lôùn vaø ñoä voõng tónh thay ñoåi 1,34 laàn töông öùng vôùi troïng löôïng phaàn ñöôïc treo thay ñoåi khoaûng 3 laàn vaø taàn soá dao ñoäng rieâng khoaûng 123÷142 laàn/ph (2,05÷2,33 laàn/s). Khi coù bình chöùa phuï dung tích 12,2l, ñoä cöùng heä thoáng treo giaûm vaø taàn soá rieâng chæ coøn 94 ÷104 laàn/ph. V. HEÄ THOÁNG TREO LOAÏI THUYÛ KHÍ. Sô ñoà nguyeân lyù laøm vieäc vaø ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo loaïi thuyû khí ñöôïc trình baøy treân hình 11.27. 4 3 p 5 c d 2 b ñ 6 a 7 f 1 8 ft fñ Hình 11.27: Sô ñoà vaø ñöôøng ñaëc tính cuûa heä thoáng treo loaïi thuyû khí. Trong haønh trình neùn, pittoâng 1 bò ñaåy leân phía treân. Chaát loûng seõ ñi qua van 2 (luoân luoân môû ôû aùp suaát thaáp) ñaåy pittoâng 5 trong buoàng khí 4 laøm neùn khí laïi. Phaàn naøy öùng vôùi ñoaïn a-b treân giaûn ñoà töùc laø öùng vôùi luùc aùp suaát khoâng khí trong buoàng 4 taêng leân ñeán giaù trò tính toaùn 30 MN/m2. Pittoâng phaân caùch 5 giöõ cho khoâng khí khoâng laãn vaøo chaát loûng. Haønh trình neùn tieáp tuïc, pittoâng 1 tieáp tuïc dòch leân phía treân, laøm do thanh 6 chui vaøo oáng xilanh aùp löïc cao 8 vaø loã 7 bò bòt kín. Luùc naøy baét ñaàu thôøi gian neùn ñaøn hoài chaát loûng vaø ñoä cöùng nhíp seõ taêng leân (ñoaïn b-c treân ñöôøng ñaëc tính). Khi chaát loûng trong oáng 6 ñaït ñeán aùp suaát 200÷300 MN/m2 van haïn cheá 3 seõ môû. Neáu tieáp tuïc neùn thì chaát loûng chæ löu thoâng nhöng aùp suaát trong chaát loûng khoâng taêng. Luùc naøy aùp suaát khoâng khí trong buoàng 4 coøn tieáp tuïc taêng (ñoaïn c-d). 198
Trong haønh trình traû, chaát loûng bò neùn ñaøn hoài trong xilanh aùp löïc cao seõ nôû ra moät ñoaïn ngaén (ñoaïn d-ñ) coøn khoâng khí nôû ra seõ ñöa heä thoáng treo trôû veà traïng thaùi ban ñaàu ñoaïn ñ-a. Khi khoâng khí nôû, chaát loûng töø buoàng 5 qua van 2 laøm maát phaàn lôùn theá naêng cuûa khoâng khí bò neùn. Dieän tích cuûa ñöôøng cong kín a-b-c-d-ñ-a tæ leä vôùi soá coâng tieâu hao cuûa heä thoáng treo loaïi thuyû khí. Ñöôøng ñaëc tính treân hình veõ öùng vôùi moät vaän toác neùn nhaát ñònh. Hai nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng treo thuyû khí loaïi oáng laø khoù laøm kín vaø ma saùt lôùn. VI. ÑIEÀU CHÆNH HEÄ THOÁNG TREO. Ñieàu chænh heä thoáng treo laø thay ñoåi caùc thoâng soá vaø ñaëc tính cuûa noù theo möùc taûi troïng taùc ñoäng leân thuøng xe. Hieän nay trong heä thoáng treo khí vaø thuyû khí söû duïng hai loaïi ñieàu chænh: ñieàu chænh vò trí thuøng xe vaø ñieàu chænh ñoä cöùng cuûa heä thoáng treo. Tieän lôïi nhaát khi söû duïng hai loaïi ñieàu chænh naøy laø treân heä thoáng treo khí. Heä thoáng treo vôùi phaàn töû ñaøn hoài laø kim loaïi thì khoâng ñaët caùc loaïi ñieàu chænh naøy vì phöùc taïp. Treân oâtoâ buyùt söû duïng boä ñieàu chænh vò trí thuøng xe ñeå khoâng thay ñoåi hoaëc thay ñoåi raát ít khoaûng caùch töø thuøng xe ñeán maët ñöôøng ôû baát kyø taûi troïng tónh naøo seõ raát tieän lôïi cho khaùch ñi xe. Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh vò trí thuøng xe cuûa heä thoáng treo thuûy khí ñöôïc trình baøy treân hình 11.28 . Hình 11.28: Sô ñoà boä ñieàu chænh vò trí thuøng xe. 199
Voû boä ñieàu chænh 5 ñaët treân khung 11 coøn con chaïy 8 cuûa boä ñieàu chænh nhôø ñoøn 2 vaø thanh keùo ñaøn hoài 13 noái vôùi truïc baùnh xe 12. Khi taûi troïng treân thuøng xe taêng, aùp suaát seõ taêng, theå tích khí trong heä thoáng treo thuûy khí 9 seõ giaûm vaø khoaûng caùch giöõa truïc baùnh xe vaø khung (thuøng xe) seõ giaûm xuoáng gaàn loáp hôn. Con chaïy ñieàu chænh seõ dòch xuoáng phía döôùi, daàu coù aùp suaát töø bôm 10 truyeàn lieân tuïc ñeán heä thoáng treo thuyû khí cho ñeán khi thuøng xe ñöôïc naâng leân ñeán vò trí ban ñaàu. Khi giaûm taûi con chaïy dòch chuyeån leân treân, daàu töø heä thoáng treo thuûy khí chaïy vaøo thuøng chöùa vaø thuøng xe haï xuoáng vò trí ban ñaàu. Vò trí thuøng xe coù theå ñieàu chænh ñöôïc nhôø quay tay gaït 3 quanh truïc cuûa noù. Quay tay gaït theo chieàu kim ñoàng hoà con chaïy seõ ñi xuoáng, thuøng xe ñöôïc naâng leân, khoaûng saùng gaàm xe vaø haønh trình ñoäng cuûa heä thoáng treo seõ taêng leân. Nhôø tính chaát naøy, caùc oâtoâ coù tính vieät daõ cao söû duïng boä ñieàu chænh heä thoáng treo naøy ñeå thay ñoåi khoaûng saùng gaàm xe treân nhöõng ñöôøng raát xaáu hoaëc nhöõng nôi khoâng coù ñöôøng – khi oâtoâ phaûi döøng laâu hoaëc khi oâ toâ ñöôïc vaän chuyeån treân nhöõng phöông tieän khaùc, tay gaït 3 ñöôïc quay ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà, daàu seõ chaûy veà bình chöùa, thuøng xe haï xuoáng vaø heä thoáng treo coi nhö nghæ laøm vieäc. Khi oâtoâ dao ñoäng, ñeå boä ñieàu chænh thuøng xe khoâng chòu aûnh höôûng cuûa söï thay ñoåi ñoä voõng, voû boä ñieàu chænh thuøng xe ñöôïc cheá taïo thaønh hai buoàng chöùa ñaày daàu, bòt kín baèng caùc maøng cao su 4 vaø 7 vaø thoâng nhau baèng raõnh chuaån 6 taïo thaønh boä chaäm taùc duïng thuyû löïc (boä giaûm chaán). Khi taûi troïng thay ñoåi moät caùch tónh, con chaïy dòch chuyeån chaäm, daàu chaûy chaäm töø buoàng naøy sang buoàng khaùc qua raõnh chuaån vôùi söùc beù. Khi taûi troïng thay ñoåi moät caùch ñoäng, daàu seõ taïo thaønh söùc caûn lôùn do con chaïy dòch chuyeån raát nhanh vaø con chaïy giöõ ñöôïc vò trí trung bình nhôø söï bieán daïng ñaøn hoài cuûa thanh keùo. Boä ñieàu chænh ñoä cöùng heä thoáng treo coù muïc ñích giöõ oån ñònh taàn soá dao ñoäng rieâng vôùi taûi troïng baát kyø naøo taùc duïng leân heä thoáng treo. Sô ñoà nguyeân lyù ñieàu chænh ñoä cöùng heä thoáng treo khí trình baøy treân hình 11.29. Van con chaïy 6 boä ñieàu chænh noái tröïc tieáp vôùi ñoøn 5 vaø thanh keùo ñaøn hoài 3 noái vôùi ñoøn 2 heä thoáng treo. Khi taêng taûi, theå tích vaø do ñoù chieàu cao ho cuûa phaàn töû ñaøn hoài (bình chöùa khí) giaûm, con chaïy dòch chuyeån veà phía traùi noái bình chöùa khí vôùi maùy khí neùn. Khi giaûm taûi con chaïy dòch chuyeån veà phía phaûi, moät phaàn khoâng khí bò ñaåy ra ngoaøi. Do ñoù chieàu cao ho vaø theå tích bình chöùa ñaûm baûo khoâng ñoåi vôùi baát kyø taûi troïng naøo. 200
Hình 11.29: Sô ñoà ñieàu chænh ñoä cöùng heä thoáng treo: 1: Truïc baùnh xe ; 2: Ñoøn cô caáu höôùng ; 3: Thanh keùo boä ñieàu chænh ; 4: Pittoâng ; 5: Cam vaø ñoøn ; 6: Van ; 7: Voû ; 8: Bình khí ; 9: Khung. C. BOÄ PHAÄN GIAÛM CHAÁN Löïc caûn trong heä thoáng treo tröïc tieáp aûnh höôûng ñeán vieäc daäp taét caùc dao ñoäng cuûa voû, caàu oâtoâ. Caùc dao ñoäng naøy phaùt sinh khi oâtoâ chaïy treân ñöôøng khoâng baèng phaúng. Löïc caûn chính laø löïc ma saùt trong phaàn töû ñaøn hoài (nhö ma saùt giöõa caùc laù nhíp), giöõa baïc vaø choát nhíp, ma saùt trong khôùp cuûa boä phaän daãn höôùng, ma saùt trong vaät lieäu cuûa loáp vaø caùc chi tieát baèng cao su trong heä thoáng treo, löïc caûn cuûa caùc giaûm chaán. Ñeå heä thoáng treo vöøa meàm laïi vöøa daäp taét nhanh dao ñoäng, caàn giaûm ma saùt cô ñeán toái thieåu, ñeå cho giaûm chaán thuûy löïc ñoùng vai troø chính trong vieäc daäp taét dao ñoäng. Neáu ñaûm baûo ma saùt giöõa caùc laù nhíp ít hôn 5% taûi troïng tónh, oâtoâ seõ chuyeån ñoäng raát eâm dòu. Nhöng trong thöïc teá, duø cho boâi trôn toát, giôùi haïn naøy vaãn vöôït qua 10%÷13% neân nhíp vaãn cöùng. Caùc löïc va ñaäp beù hôn löïc ma saùt trong heä thoáng treo, nhíp seõ khoâng giöõ ñöôïc noù, vaø cöù theá caùc löïc naøy truyeàn tröïc tieáp leân khung. 201
I. COÂNG DUÏNG,YEÂU CAÀU VAØ PHAÂN LOAÏI: 1. Coâng duïng: Giaûm chaán ñeå daäp taét caùc dao ñoäng cuûa thaân xe vaø loáp oâtoâ baèng caùch chuyeån cô naêng cuûa caùc dao ñoäng thaønh nhieät naêng. Giaûm chaán hieän nay chuû yeáu laø giaûm chaán thuyû löïc (hình 11.30) neân ma saùt giöõa chaát loûng vaø caùc loã tieát löu laø ma saùt chuû yeáu ñeå daäp taét chaán ñoäng. a Zg 3 1 2 Z2 b Zg Zn 4 2 Ztr Z1 5 Neùn Traû Z3 3 1 6 7 z b) a) Hình 11.30: Giaûm chaán thuyû löïc. 2. Yeâu caàu Caùc yeâu caàu cô baûn ñoái vôùi giaûm chaán: a) Ñaûm baûo giaûm trò soá vaø söï thay ñoåi ñöôøng ñaët tính cuûa caùc dao ñoäng. Ñaët bieät laø: • Daäp taét caøng nhanh caùc dao ñoäng neáu taàn soá dao ñoäng caøng lôùn. Muïc ñích ñeå traùnh cho thuøng xe khoûi bò laéc qua khi qua ñöôøng maáp moâ lôùn. • Daäp taét chaäm caùc dao ñoäng neáu oâtoâ chaïy treân ñöôøng ít maáp moâ ( ñoä loài loõm cuûa ñöôøng caøng beù vaø caøng daøy). • Haïn cheá caùc löïc truyeàn qua giaûm chaán leân thuøng xe. b) Laøm vieäc oån ñònh khi oâtoâ chuyeån ñoäng trong caùc ñieàu kieän ñöôøng saù khaùc nhau vaø nhieät ñoä khoâng khí khaùc nhau. c) Coù tuoåi thoï cao. d) Troïng löôïng vaø kích thöôùc beù, giaù thaønh haï. 3. Phaân loaïi: 202
Ngöôøi ta phaân bieät giaûm chaán theo hai ñaëc ñieåm sau: a) Theo tæ soá cuûa heä soá caûn Kn trong haønh trình neùn (luùc loáp tieán gaàn khung) vaø heä soá caûn Kt trong haønh trình traû (luùc loáp ñi xa khung). Theo ñaëc ñieåm naøy giaûm chaán thuyû löïc ñöôïc chia thaønh loaïi taùc duïng hai chieàu coù ñöôøng ñaët tính ñoái xöùng (Kn=Kt) vaø ñöôøng ñaëc tính khoâng ñoái xöùng (Kn 1 : Ñöôøng ñaëc tính laø ñöôøng cong loõm. n<1 : Ñöôøng ñaëc tính laø ñöôøng cong loài. Ñöôøng cong coù daïng naøy hay daïng khaùc phuï thuoäc tröôùc tieân ôû kích thöôùc loã thoâng qua roài ñeán ñoä nhôùt cuûa chaát loûng vaø keát caáu cuûa van. Chuù yù laø vôùi caùc ñöôøng ñaëc tính treân hình 11.30b ta thaáy taïi giaù trò lôùn nhaát cuûa vaän toác töông ñoái, giaù trò coâng suaát tieâu hao (tæ leä vôùi dieän tích naèm döôùi ñöôøng ñaëc tính) baèng nhau. Thoâng thöôøng n dao ñoäng trong khoaûng 1,5÷2,5. Treân hình 13.31 ta thaáy taïi hai ñieåm 1 vaø 2 ñöôøng bieåu dieãn hoaëc laø ñi thaúng (ñöôøng neùt ñöùt) hoaëc laø gaãy khuùc (ñöôøng lieàn). Tröôøng hôïp coù van giaûm taûi ñöôøng bieåu dieãn seõ laø 203
ñöôøng gaãy khuùc vaø ñieåm 1, ñieåm 2 laø ñieåm môû van giaûm taûi neân dieän tích cho chaát loûng ñi qua taêng leân. Trong caùc oâtoâ hieän ñaïi żn vaø żt naèm trong giôùi haïn (30÷50)cm/s. Neáu oâtoâ söû duïng ôû khí haäu oân ñôùi coù theå khoâng ñaët van giaûm taûi ñeå ñôn giaûn bôùt keát caáu. Zg Znmax Zn 1 zt Traû Neùn zn 0 Nheï Maïnh Nheï Maïnh 2 Zt Zt max Hình 11.31: Ñöôøng ñaëc tính khoâng ñoái xöùng cuûa giaûm chaán taùc duïng hai chieàu vôùi van giaûm taûi. III. TÍNH TOAÙN GIAÛM CHAÁN THUYÛ LÖÏC. Chuùng ta seõ tính toaùn heä soá caûn cuûa giaûm chaán. Phöông trình tính löïc caûn cuûa giaûm chaán laø phöông trình (11.43). Phöông trình tính löïc n caûn chaán ñoäng cuûa caû heä thoáng treo Ztr laø : Ztr = Ktr. żtr (11.44) Trong ñoù : żtr - laø vaän toác chuyeån ñoäng cuûa heä thoáng treo; n - chæ soá thay ñoåi khaùc nhau trong haønh trình neùn vaø haønh trình traû cuûa heä thoáng treo. Ñeå ñôn giaûn ta cho n =1 thì phöông trình (11.44) seõ coù daïng Ztr = Ktr. żtr . Heä soá caûn K cuûa giaûm chaán ñöôïc tính töø heä soá caûn dao ñoäng cuûa heä thoáng treo Ktr . Ktr ñaëc tröng quaù trình daäp taét chaán ñoäng trong heä thoáng treo. Cuõng laø moät giaûm chaán nhöng coù theå coù caùc heä soá K khaùc nhau neáu söû duïng vôùi caùc heä thoáng treo khaùc nhau. Do ñoù ñeå ñaùnh giaù söï daäp taét chaán ñoäng ngöôøi ta ruùt ra trong lí thuyeát oâtoâ heä soá daäp taét chaán ñoäng : K ψ = tr (11.45) CM Z G Trong ñoù : C - ñoä cöùng cuûa heä thoáng treo C = bx = bx f f 204
G M - Khoái löôïng ñöôïc treo treân moät baùnh xe M = bx , (kg); g Gbx - phaàn troïng löôïng ñöôïc treo tính treân moät baùnh xe (N); f - ñoä voõng tónh cuûa heä thoáng treo (m); g - gia toác troïng tröôøng g = 9,81m/s2 ; Vôùi caùc oâtoâ hieän ñaïi heä soá daäp taét chaán ñoäng Ψ = 0,15÷0,25. Töø coâng thöùc treân ta ruùt ra : ψ.G bx K tr = , (Ns/m) (11.46) 0,313. f Bieát ñöôïc Ktr tuyø theo caùch boá trí boä phaän giaûm chaán trong heä thoáng treo vaø tuyø theo loaïi giaûm chaán ta tính ñöôïc K. Goïi K = αKtr. Vôùi loaïi giaûm chaán ñoøn boá trí nhö treân hình b 11.30a ta coù phöông trình löïc: Z = Z tr g a a Phöông trình vaän toác seõ laø: żtr = żg. (11.47) b Trong ñoù kích thöôùc a vaø b xem treân hình 11.30a. żtr - toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa heä thoáng treo. żg - toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa giaûm chaán . Töø coâng thöùc (11.44) cho n = 1 vaø (11.47) ta coù : 2 a a ⎛ a ⎞ Zg = Z tr = Ktr. żtr = Ktr. ⎜ ⎟ żg (11.48) b b ⎝ b ⎠ 2 ⎛ a ⎞ Ôû ñaây: α = ⎜ ⎟ ⎝ b ⎠ Vôùi loaïi heä thoáng treo coù giaûm chaán oáng ñaët loàng vaøo trong loø xo truï trong heä thoáng treo ñoäc laäp vôùi söï dòch chuyeån baùnh xe trong maët phaúng ngang ta coù keát quaû töông töï: 2 ⎛ r ⎞ ⎜ 1 ⎟ Zg = K tr ⎜ ⎟ żg (11.49) ⎝ a1 ⎠ 2 ⎛ r ⎞ Trong ñoù r vaø a laø caùc kích thöôùc treân hình 11.12a vaø trong tröôøng hôïp naøy α = 1 1 1 ⎜ ⎟ ⎝ a1 ⎠ Neáu giaûm chaán ñaët nghieâng moät goùc δ so vôùi truïc thaúng ñöùng ta coù : ⎛ 1 ⎞ Zg = K tr ⎜ ⎟ żg (11.50) ⎝ cos δ ⎠ 1 Tröôøng hôïp naøy α = cos δ Vì K =α. Ktr , chuùng ta keát hôïp (11.46) vôùi caùc giaù trò α thì seõ tìm ñöôïc heä soá caûn K cuûa giaûm chaán ôû caùc tröôøng hôïp cuï theå. 205
Truong DH SPKT TP. HCM CHÖÔNG XII HEÄ THOÁNG PHANH I. COÂNG DUÏNG, PHAÂN LOAÏI VAØ YEÂU CAÀU. 1. Coâng duïng. Heä thoáng phanh duøng ñeå giaûm toác ñoä cuûa oâtoâ cho ñeán khi döøng haún hoaëc ñeán moät toác ñoä caàn thieát naøo ñaáy. Ngoaøi ra heä thoáng phanh coøn duøng ñeå giöõ oâtoâ ñöùng ôû caùc doác. Ñoái vôùi oâtoâ heä thoáng phanh laø moät trong nhöõng cuïm quan troïng nhaát, bôûi vì noù ñaûm baûo cho oâtoâ chaïy an toaøn ôû toác ñoä cao, do ñoù coù theå naâng cao ñöôïc naêng suaát vaän chuyeån. Heä thoáng phanh goàm coù cô caáu phanh ñeå haõm tröïc tieáp toác ñoä goùc cuûa caùc baùnh xe hoaëc moät truïc naøo ñaáy cuûa heä thoáng truyeàn löïc vaø truyeàn ñoäng phanh ñeå daãn ñoäng caùc cô caáu phanh. 2. Phaân loaïi. Tuøy theo caùch boá trí cô caáu phanh ôû caùc baùnh xe hoaëc ôû truïc cuûa heä thoáng truyeàn löïc maø chia ra phanh baùnh xe vaø phanh truyeàn löïc. ÔÛ oâtoâ cô caáu phanh chính ñaët ôû baùnh xe (phanh chaân) coøn cô caáu phanh tay thöôøng ñaët ôû truïc thöù caáp cuûa hoäp soáBan hoaëc quyen hoäp ©phaân Truong phoái DH (oâtoâ Su pham2 caàu Kychuû thuat ñoäng). TP. Cuõng HCM coù khi cô caáu phanh phanh chính vaø phanh tay phoái hôïp laøm moät vaø ñaët ôû baùnh xe, trong tröôøng hôïp naøy seõ laøm truyeàn ñoäng rieâng reõ. Theo boä phaän tieán haønh phanh cô caáu phanh coøn chia ra phanh guoác, phanh daûi vaø phanh ñóa. Phanh guoác söû duïng roäng raõi treân oâtoâ coøn phanh ñóa ngaøy nay ñang coù chieàu höôùng aùp duïng. Phanh daûi ñöôïc söû duïng ôû cô caáu phanh phuï (phanh tay). Theo loaïi boä phaän quay, cô caáu phanh coøn chia ra loaïi troáng vaø ñóa. Phanh ñóa coøn chia ra moät hoaëc nhieàu ñóa tuøy theo soá löôïng ñóa quay. Cô caáu phanh coøn chia ra loaïi caân baèng vaø khoâng caân baèng. Cô caáu phanh caân baèng khi tieán haønh phanh khoâng sinh ra löïc phuï theâm leân truïc hay leân oå bi cuûa mayô baùnh xe, coøn coù caáu phanh khoâng caân baèng thì ngöôïc laïi. Truyeàn ñoäng phanh coù loaïi cô, thuûy, khí, ñieän vaø lieân hôïp. ÔÛ oâtoâ du lòch vaø oâtoâ vaän taûi taûi troïng nhoû thöôøng duøng truyeàn ñoäng phanh loaïi thuûy (phanh daàu). Truyeàn ñoäng phanh baèng khí (phanh hôi) thöôøng duøng treân caùc oâtoâ vaän taûi taûi troïng lôùn vaø treân oâtoâ haønh khaùch, ngoaøi ra coøn duøng treân oâtoâ vaän taûi taûi troïng trung bình coù ñoäng cô ñieâzen cuõng nhö treân caùc oâtoâ keùo ñeå keùo ñoaøn xe. Truyeàn ñoäng phanh baèng ñieän ñöôïc duøng ôû caùc ñoaøn oâtoâ. Truyeàn ñoäng cô chæ duøng ôû phanh tay. 206 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 3. Yeâu caàu. Heä thoáng phanh phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu sau : - Quaõng ñöôøng phanh ngaén nhaát khi phanh ñoät ngoät trong tröôøng hôïp nguy hieåm. Muoán coù quaõng ñöôøng phanh ngaén nhaát thì phaûi ñaûm baûo gia toác chaäm daàn cöïc ñaïi. - Phanh eâm dòu trong baát kyø moïi tröôøng hôïp ñeå ñaûm baûo söï oån ñònh cuûa oâtoâ khi phanh. - Ñieàu khieån nheï nhaøng, nghóa laø löïc taùc duïng leân baøn ñaïp hay ñoøn ñieàu khieån khoâng lôùn. - Thôøi gian nhaïy caûm beù, nghóa laø truyeàn ñoäng phanh coù ñoä nhaïy caûm lôùn. - Phaân boá moâmen phanh treân caùc baùnh xe phaûi theo quan heä söû duïng hoaøn toaøn troïng löôïng baùm khi phanh vôùi baát kyø cöôøng ñoä naøo. - Khoâng coù hieän töôïng töï sieát phanh khi oâtoâ chuyeån ñoäng tònh tieán hoaëc quay voøng. - Cô caáu phanh thoaùt nhieät toát. - Giöõ ñöôïc tyû leä thuaän giöõa löïc treân baøn ñaïp hoaëc ñoøn ñieàu khieån vôùi löïc phanh treân baùnh xe. - Coù khaû naêng phanh khi ñöùng trong thôøi gian daøi. II. KEÁT CAÁU CHUNG CUÛA HEÄ THOÁNG PHANH. Heä thoáng phanh treân oâtoâ goàm coù phanh chính (phanh baùnh xe hay coøn goïi laø phanh chaân) vaø phanh phuï (phanh truyeàn löïc hay coøn goïi laø phanh tay). Sôû dó phaûi laøm caû phanh Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM chính vaø phanh phuï laø ñeå ñaûm baûo an toaøn khi oâtoâ chuyeån ñoäng. Phanh chính vaø phanh phuï coù theå coù cô caáu phanh vaø truyeàn ñoäng phanh hoaøn toaøn rieâng reõ hoaëc coù theå coù chung cô caáu phanh (ñaët ôû baùnh xe) nhöng truyeàn ñoäng phanh hoaøn toaøn rieâng reõ. Truyeàn ñoäng phanh cuûa phanh phuï thöôøng duøng loaïi cô. Phanh chính thöôøng duøng truyeàn ñoäng loaïi thuûy – goïi laø phanh daàu hoaëc truyeàn ñoäng loaïi khí – goïi laø phanh khí. Khi duøng phanh daàu thì löïc taùc duïng leân baøn ñaïp phanh seõ lôùn hôn so vôùi phanh khí, vì löïc naøy laø ñeå sinh ra aùp suaát cuûa daàu trong baàu chöùa daàu cuûa heä thoáng phanh, coøn ôû phanh khí löïc naøy chæ caàn thaéng löïc caûn loø xo ñeå môû van phaân phoái cuûa heä thoáng phanh. Vì vaäy phanh daàu chæ neân duøng ôû oâtoâ du lòch, vaän taûi côõ nhoû vaø trung bình vì ôû caùc loaïi oâtoâ naøy moâmen phanh ôû caùc baùnh xe beù, do ñoù löïc treân baøn ñaïp cuõng beù. Ngoaøi ra phanh daàu thöôøng goïn gaøng hôn phanh khí vì noù khoâng coù caùc baàu chöùa khí kích thöôùc lôùn vaø ñoä nhaïy khi phanh toát, cho neân boá trí noù deã daøng vaø söû duïng thích hôïp ñoái vôùi caùc oâtoâ keå treân. Phanh khí thöôøng söû duïng treân oâtoâ vaän taûi trung bình vaø lôùn. Ngoaøi ra caùc oâtoâ loaïi naøy coøn duøng heä thoáng phanh thuûy khí. Duøng heä thoáng phanh naøy laø keát hôïp öu ñieåm cuûa phanh khí vaø phanh daàu. Sô ñoà keát caáu caùc loaïi heä thoáng phanh cuûa oâtoâ ñöôïc trình baøy sau ñaây: 207 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 1. Phanh daàu. ÔÛ phanh daàu löïc taùc duïng töø baøn ñaïp ñeán cô caáu phanh qua chaát loûng (chaát loûng ñöôïc coi nhö khoâng ñaøn hoài khi eùp) ôû caùc ñöôøng oáng. 1 Qbñ 3 l 2 d D l' 4 7 5 6 Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 12.1 : Sô ñoà heä thoáng phanh daàu oâtoâ Sô ñoà heä thoáng phanh daàu (hình 12.1) goàm coù 2 phaàn chính : truyeàn ñoäng phanh vaø cô caáu phanh. Truyeàn ñoäng phanh boá trí treân khung xe goàm coù: baøn ñaïp 1, xilanh chính coù baàu chöùa daàu 2 ñeå taïo ra aùp suaát cao, caùc oáng daãn daàu 3 ñeán caùc cô caáu phanh. Cô caáu phanh ñaët ôû baùnh xe goàm coù: xilanh laøm vieäc 4, maù phanh 5, loø xo keùo 6, troáng phanh 7. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng phanh daàu nhö sau: khi ngöôøi laùi taùc duïng vaøo baøn ñaïp 1 qua heä thoáng ñoøn seõ ñaåy píttoâng naèm trong xilanh 2, do ñoù daàu bò eùp vaø sinh ra aùp suaát cao trong xilanh 2 vaø trong ñöôøng oáng daãn 3. Chaát loûng vôùi aùp suaát cao seõ taùc duïng leân beà maët cuûa hai pittoâng ôû xilanh 4. Hai píttoâng naøy thaéng löïc loø xo 6 seõ ñaåy hai maù phanh 5 eùp saùt vaøo troáng phanh 7 vaø tieán haønh phanh oâtoâ vì troáng phanh 7 ñöôïc gaén lieàn vôùi moayô baùnh xe. Khi nhaû baøn ñaïp nghóa laø luùc ngöøng phanh, loø xo 6 seõ keùo hai maù phanh 5 veà vò trí ban ñaàu, döôùi taùc duïng cuûa loø xo 6 caùc píttoâng trong xilanh laøm vieäc 4 seõ eùp daàu trôû laïi xilanh chính 2. Söï laøm vieäc cuûa phanh daàu laøm vieäc treân nguyeân lyù cuûa thuûy löïc tónh hoïc. Neáu taùc duïng leân baøn ñaïp phanh thì aùp suaát truyeàn ñeán caùc xilanh laøm vieäc seõ nhö nhau. Löïc treân 208 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM caùc maù phanh phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính píttoâng ôû caùc xilanh laøm vieäc. Muoán coù moâmen phanh ôû baùnh xe tröôùc khaùc baùnh xe sau chæ caàn laøm ñöôøng kính píttoâng cuûa caùc xilanh laøm vieäc khaùc nhau. Löïc taùc duïng leân caùc maù phanh phuï thuoäc vaøo tyû soá truyeàn cuûa truyeàn ñoäng: ñoái vôùi phanh daàu baèng tyû soá truyeàn cuûa phaàn truyeàn ñoäng cô khí nhaân vôùi tyû soá truyeàn cuûa phaàn truyeàn ñoäng thuûy löïc. Neáu pittoâng ôû xilanh laøm vieäc coù dieän tích gaáp ñoâi dieän tích cuûa pittoâng ôû xilanh chính thì löïc taùc duïng leân pittoâng ôû xilanh laøm vieäc seõ lôùn gaáp ñoâi. Nhö theá tyû soá truyeàn seõ taêng leân hai laàn, nhöng trong luùc ñoù haønh trình cuûa pittoâng laøm vieäc seõ giaûm ñi hai laàn, vì vaäy maø chuùng coù quan heä theo tyû leä nghòch vôùi nhau cho neân laøm khoù khaên trong khi thieát keá truyeàn ñoäng phanh. Ñaëc ñieåm quan troïng cuûa heä thoáng phanh daàu laø caùc baùnh xe ñöôïc phanh cuøng moät luùc vì aùp suaát trong ñöôøng oáng daàu chæ baét ñaàu taêng leân khi taát caû caùc maù phanh eùp saùt vaøo caùc troáng phanh khoâng phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính xilanh laøm vieäc vaø khe hôû giöõa troáng phanh vaø maù phanh. Heä thoáng phanh daàu coù caùc öu ñieåm sau: - Phanh ñoàng thôøi caùc baùnh xe vôùi söï phaân boá löïc phanh giöõa caùc baùnh xe hoaëc giöõa caùc maù phanh theo yeâu caàu. - Hieäu suaát cao. - Ñoä nhaïy toát, keát caáu ñôn giaûn. - Coù khaû naêng duøng treân nhieàu loaïi oâtoâ khaùc nhau maø chæ caàn thay ñoåi cô caáu phanh. Khuyeát ñieåm cuûa heä thoáng phanh daàu laø: - Khoâng theå laøm tyû soáBan truyeàn quyen lôùn © ñöôïcTruong vì DHtheá Suphanh pham daàu Ky khoâng thuat TP.coù cöôøng HCM hoùa chæ duøng cho oâtoâ coù troïng löôïng toaøn boä nhoû, löïc taùc duïng leân baøn ñaïp lôùn. - Khi coù choã naøo bò hö hoûng thì caû heä thoáng phanh ñeàu khoâng laøm vieäc ñöôïc. - Hieäu suaát truyeàn ñoäng seõ giaûm ôû nhieät ñoä thaáp. 2. Phanh khí. Phanh khí söû duïng naêng löôïng cuûa khí neùn ñeå tieán haønh phanh, ngöôøi laùi khoâng caàn maát nhieàu löïc ñeå ñieàu khieån phanh maø chæ caàn thaéng loø xo ôû van phaân phoái ñeå ñieàu khieån vieäc cung caáp khí neùn hoaëc laøm thoaùt khí ôû caùc boä phaän laøm vieäc. Nhôø theá maø phanh khí ñieàu khieån nheï nhaøng hôn. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa heä thoáng phanh khí theo sô ñoà (h12.2) nhö sau: Maùy neùn khí 1 ñöôïc daãn ñoäng baèng ñoäng cô seõ bôm khí neùn qua bình laéng nöôùc vaø daàu 2 ñeán bình chöùa khí neùn 3. Aùp suaát cuûa khí neùn trong bình xaùc ñònh theo aùp keá 8 ñaët trong buoàng laùi. Khi caàn phanh ngöôøi laùi taùc duïng vaøo baøn ñaïp 7, baøn ñaïp seõ daãn ñoäng ñoøn van phaân phoái 4, luùc ñoù khí neùn seõ töø bình chöùa 3 qua van phaân phoái 4 ñeán caùc baàu phanh 5 vaø 6. Maøng cuûa baàu phanh seõ bò eùp vaø daãn ñoäng cam phanh 9 quay, do ñoù caùc maù phanh 10 ñöôïc eùp vaøo troáng phanh 11 ñeå tieán haønh quaù trình phanh. 209 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM 8 1 2 3 9 5 7 4 11 10 6 Hình 12.2 : Sô ñoà laøm vieäc cuûa heä thoáng phanh khí oâtoâ Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Trong tröôøng hôïp keùo rômooùc (ñoaøn xe) heä thoáng phanh caàn ñaûm baûo chuyeån ñoäng an toaøn cho ñoaøn xe. Boá trí heä thoáng phanh ôû oâtoâ keùo vaø rômooùc coù theå theo sô ñoà ôû hình 12.3 Caùc sô ñoà phaân bieät vôùi nhau theo soá löôïng ñöôøng oáng daãn noái oâtoâ keùo vôùi rômooùc ra loaïi 1 doøng hoaëc 2 doøng. Caùc phaàn coøn laïi seõ gioáng nhau theo hình 12.3a, khoâng khí ñöôïc neùn baèng maùy neùn khí 1 roài truyeàn tôùi bình loïc 2 vaø boä phaän ñieàu chænh aùp suaát 3 ñeán caùc bình chöùa khí neùn 4. Khi ôû trong caùc bình chöùa khí 4 coù ñaày ñuû löôïng döï tröõ khoâng khí neùn thì boä phaän ñieàu chænh 3 seõ caét khoâng caáp khí töø maùy neùn vaøo bình chöùa nöõa. Ñeà phoøng tröôøng hôïp aùp suaát coù theå taêng ñoät ngoät ôû ñöôøng daãn khí, trong heä thoáng coù ñaët van an toaøn 5. Khoâng khí neùn ñöôïc ñi töø bình chöùa ñeán van phaân phoái 11. Khi caàn phanh ngöôøi laùi seõ taùc duïng leân baøn ñaïp phanh qua heä thoáng ñoøn ñeán van phaân phoái 11 vaø môû cho khí neùn vaøo caùc buoàng phanh 9, töø ñoù seõ daãn ñoäng cam phanh eùp caùc maù phanh vaøo troáng phanh ñeå tieán haønh quaù trình phanh. Ñeå phanh rômooùc, trong heä thoáng coù trang bò van phaân phoái 6 cho rômooùc. Khi khoâng phanh khoâng khí neùn ñöôïc truyeàn qua van 6 oáng daãn vaø ñaàu noái 7 ñeå cung caáp khí neùn cho heä thoáng rômooùc. Khi phanh thì khoâng khí neùn ñöôïc thoaùt ra ngoaøi khoûi ñöôøng oáng noái oâtoâ 210 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM keùo vaø rômooùc qua van 6. Do aùp suaát ôû ñöôøng oáng noái bò giaûm neân heä thoáng phanh rômooùc baét ñaàu laøm vieäc. a) Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM b) Hình 12.3 : Sô ñoà laøm vieäc cuûa heä thoáng phanh khí coù phanh rômooùc 211 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Khi coù khoâng khí neùn coù theå phanh rômooùc baèng tay ñoøn 10, tay ñoøn naøy seõ taùc duïng leân van phaân phoái 6 cuûa heä thoáng phanh rômooùc. Khi oâtoâ laøm vieäc khoâng keùo rômooùc thì ñöôøng oáng daãn cuûa heä thoáng phanh rômooùc ñöôïc taùch ra khoûi ñöôøng oáng cuûa heä thoáng oâtoâ bôûi van bòt kín 8. ÔÛ heä thoáng phanh khí hai doøng (h.12.3b) phaàn cung caáp khí (goàm maùy neùn khí 1, bình loïc 2, boä phaän ñieàu chænh 3, caùc bình chöùa 4 vaø van an toaøn 5) gioáng nhö heä thoáng phanh khí moät doøng, chæ khaùc laø van 11 ñieàu khieån caû heä thoáng phanh cuûa oâtoâ vaø heä thoáng phanh rômooùc ñöôïc noái vôùi nhau bôûi hai ñöôøng oáng. Moät ñöôøng oáng noái vôùi oáng cung caáp 12, oáng naøy thöôøng xuyeân coù khí neùn daãn ñeán heä thoáng phanh rômooùc. Ñöôøng oáng thöù hai noái vôùi oáng coù khoâng khí vaøo ñeå ñieàu khieån heä thoáng phanh rômooùc. Khaùc vôùi heä thoáng phanh khí moät doøng ôû heä thoáng phanh khí hai doøng, khi phanh aùp suaát ôû trong ñöôøng oáng ñieàu khieån taêng leân, nhôø theá maø heä thoáng phanh rômooùc seõ baét ñaàu laøm vieäc. So saùnh heä thoáng phanh khí moät doøng vaø hai doøng coù theå ruùt ra keát luaän sau: Heä thoáng phanh moät doøng coù theå ñieàu khieån rieâng reõ heä thoáng phanh oâtoâ keùo vaø rômooùc, hay coù theå ñieàu khieån cuøng moät luùc tuøy theo yeâu caàu söï phanh hôïp lyù ñoaøn xe. Ñieàu naøy ñaûm baûo tính oån ñònh cuûa xe khi phanh. - Heä thoáng phanh hai doøng, khoâng khí neùn caáp cho oâtoâ keùo vaø phanh cuûa rômooùc baèng moät van chung. Vì theá seõ coù hieän töôïng caáp khoâng khí neùn khoâng kòp thôøi cho phanh rômooùc nhaát laø ñoái vôùi xe coù keùo nhieàu rômooùc. - Heä thoáng phanh hai doøng coù öu ñieåm laø thöôøng xuyeân cung caáp khoâng khí cho heä thoáng phanh rômooùc, ñieàu Bannaøy quyencoù yù nghóa © Truong lôùn khiDH phanhSu pham thöôøng Ky thuat xuyeân TP. hoaëc HCM phanh laâu daøi. Caùc thí nghieäm heä thoáng phanh trong phoøng thí nghieäm vaø treân ñöôøng chöùng toû heä thoáng phanh moät doøng öu vieät hôn heä thoáng phanh hai doøng. Vì theá ôû caùc xe hieän nay chuû yeáu duøng heä thoáng phanh khí moät doøng. Heä thoáng phanh khí coù öu ñieåm laø löïc taùc duïng leân baøn ñaïp raát beù. Vì vaäy noù ñöôïc trang bò cho oâtoâ vaän taûi taûi troïng lôùn, coù khaû naêng ñieàu khieån heä thoáng phanh rômooùc baèng caùch noái heä thoáng phanh rômooùc vôùi heä thoáng phanh cuûa oâtoâ keùo. Daãn ñoäng phanh baèng khí neùn ñaûm baûo cheá ñoä phanh rômooùc khaùc oâtoâ keùo, do ñoù phanh ñoaøn xe ñöôïc oån ñònh, khi rômooùc bò taùch khoûi oâtoâ keùo thì rômooùc seõ bò phanh moät caùch töï ñoäng. Öu ñieåm nöõa cuûa heä thoáng phanh khí laø coù khaû naêng cô khí hoùa quaù trình ñieàu khieån oâtoâ vaø coù theå söû duïng khoâng khí neùn cho caùc boä phaän laøm vieäc nhö heä thoáng treo loaïi khí . Khuyeát ñieåm cuûa heä thoáng phanh khí laø soá löôïng caùc cuïm khaù nhieàu, kích thöôùc chuùng lôùn vaø giaù thaønh cao, ñoä nhaïy ít, nghóa laø thôøi gian heä thoáng phanh baét ñaàu laøm vieäc keå töø khi ngöôøi laùi baét ñaàu taùc duïng khaù lôùn. 3. Phanh thuûy khí. 212 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Treân hình 12.4 trình bay sô ñoà phanh thuûy khí. Heä thoáng phanh thuûy khí goàm coù maùy neùn khí 1 daãn ñoäng baèng ñoäng cô oâtoâ, bình loïc 2, bình chöùa khí neùn 3, xilanh löïc, van vaø xilanh phanh chính 4 (ba boä phaän naøy keát hôïp laøm moät cuïm), oáng daãn daàu 5, xilanh laøm vieäc 6, maù phanh 7, troáng phanh 8, baøn ñaïp ñieàu khieån 9. Maùy neùn khí 1 qua bình loïc 2 seõ cung caáp khí neùn ñeán bình chöùa 3. Khi taùc duïng leân baøn ñaïp 9 van seõ môû ñeå khí neùn töø bình 3 ñeán xilanh löïc sinh löïc eùp treân pittoâng cuûa xilanh chính 4, daàu döôùi aùp löïc cao seõ truyeàn qua oáng daãn 5 ñeán caùc xilanh 6 do ñoù seõ daãn ñoäng ñeán caùc maù phanh 7 vaø tieán haønh quaù trình phanh. Caùc oáng daãn khí ôû heä thoáng phanh naøy ngaén cho neân ñoä nhaïy cuûa heä thoáng phanh taêng leân. Phanh thuûy khí thöôøng duøng treân oâtoâ taûi taûi troïng trung bình vaø lôùn. Noù phoái hôïp caû öu ñieåm cuûa phanh khí vaø phanh daàu cuï theå laø löïc taùc duïng leân baøn ñaïp beù, ñoä nhaïy cao, hieäu suaát lôùn vaø coù theå söû duïng cô caáu phanh nhieàu loaïi khaùc nhau. Phanh thuûy khí söû duïng chöa roäng raõi do phaàn truyeàn ñoäng thuûy löïc coù nhöõng nhöôïc ñieåm : ôû nhieät ñoä thaáp hieäu suaát giaûm, chaêm soùc kyõ thuaät phöùc taïp nhö kieåm tra möùc daàu vaø thoaùt khoâng khí khoûi truyeàn ñoäng v v Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 12.4 : Sô ñoà heä thoáng phanh thuûy khí moät doøng A. TÍNH TOAÙN CÔ CAÁU PHANH I. XAÙC ÑÒNH MOÂMEN PHANH CAÀN SINH RA ÔÛ CAÙC CÔ CAÁU PHANH. Moâmen phanh sinh ra ôû cô caáu phanh cuûa oâtoâ phaûi ñaûm baûo giaûm toác ñoä hoaëc döøng oâtoâ hoaøn toaøn vôùi gia toác chaäm daàn trong giôùi haïn cho pheùp. Ngoaøi ra coøn phaûi ñaûm baûo giöõ oâtoâ ñöùng ôû ñoä doác cöïc ñaïi (moâmen phanh sinh ra ôû phanh tay). 213 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Ñoái vôùi oâ toâ löïc phanh cöïc ñaïi coù theå taùc duïng leân moät baùnh xe ôû caàu tröôùc khi phanh treân ñöôøng baèng phaúng laø: G Gb P 1 m m (12.1) p1 2 1p2L 1p ôû caàu sau laø: G Ga P 2 m m (12.2) p2 2 2p2L 2p ÔÛ ñaây: G - troïng löôïng oâ toâ khi taûi ñaày; G1, G2 - taûi troïng töông öùng (phaûn löïc cuûa ñaát) taùc duïng leân caùc baùnh xe tröôùc vaø sau ôû traïng thaùi tónh, treân beà maët naèm ngang; m1p, m2p - heä soá thay ñoåi taûi troïng töông öùng leân caàu tröôùc vaø caàu sau khi phanh; a, b - khoaûng caùch töông öùng töø troïng taâm oâ toâ ñeán caàu; L - chieàu daøi cô sôû cuûa oâ toâ; - heä soá baùm giöõa loáp vaø ñöôøng ( = 0,7 ÷ 0,8) Caùc heä soá m1p, m2p xaùc ñònh theo lyù thuyeát oâ toâ nhö sau: j h ' h m 1 max g 1 g (12.3) 1p gb b jmaxh g 'h g m2p 1 - 1 - (12.4) Ban quyenga © Truong DHa Su pham Ky thuat TP. HCM Trong ñoù: hg - chieàu cao troïng taâm cuûa oâ toâ; g - gia toác troïng tröôøng; jmax - gia toác chaäm daàn cöïc ñaïi khi phanh; j ’ - heä soá ñaëc tröng cöôøng ñoä phanh ( ’ = max ) g ÔÛ oâ toâ cô caáu phanh ñaët tröïc tieáp ôû taát caû caùc baùnh xe (phanh chaân). Do ñoù moâmen phanh tính toaùn caàn sinh ra cuûa moãi cô caáu phanh ôû caàu tröôùc laø: G G M 1 m r (b ' h ) r (12.5) p1 2 1p bx2L g bx ÔÛ caàu sau (oâ toâ hai caàu) laø: G G M 2 m r (a - ' h ) r (12.6) p2 2 2p bx2L g bx trong ñoù: rbx – baùn kính laøm vieäc trung bình cuûa baùnh xe. Khi tính toaùn cô theå choïn ’ = 0,4  0,5 vaø = 0,7  0,8. Ñöùng veà keát caáu cuûa cô caáu phanh maø xeùt thì moâmen phanh Mp1 vaø Mp2 phaûi baèng: Mp1 = M’p1 + M’’p1 (12.7) Mp2 = M’p2 + M’’p2 (12.8) 214 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM ôû ñaây: M’p1, M’’p1 – moâ men phanh sinh ra ôû maù phanh tröôùc vaø maù phanh sau cuûa moãi cô caáu phanh ôû caàu tröôùc; M’p2, M’’p2 – moâ men phanh sinh ra ôû maù phanh tröôùc vaø maù phanh sau cuûa moãi cô caáu phanh ôû caàu sau. II. TÍNH TOAÙN CÔ CAÁU PHANH GUOÁC. 1. Quy luaät phaân boá aùp suaát treân maù phanh. Muoán tính toaùn cô caáu phanh guoác chuùng ta caàn phaûi bieát quy luaät phaân boá aùp suaát treân maù phanh. Tuyø theo söï thöøa nhaän quy luaät phaân boá aùp suaát treân maù phanh, chuùng ta coù nhöõng coâng thöùc ñeå tính toaùn phanh guoác khaùc nhau. Thí nghieäm chöùng toû raèng ñoä hao moøn ôû caùc ñieåm khaùc nhau cuûa maù phanh khoâng gioáng nhau, bôûi theá thöøa nhaän quy luaät phaân boá aùp suaát ñeàu treân maù phanh laø khoâng phuø hôïp vôùi thöïc teá. Chöùng minh sau ñaây caøng chöùng toû ñieàu ñoù. P B A  Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM A'     1 0 a) b) Hình 12.5 : Sô ñoà dòch chuyeån maù phanh trong troáng phanh * Ñeå tìm quy luaät phaân boá aùp suaát treân maù phanh chuùng ta thöøa nhaän giaû thieát sau: + AÙp suaát taïi ñieåm naøo ñaáy treân maù phanh tyû leä thuaän vôùi bieán daïng höôùng kính cuûa ñieåm aáy khi phanh, nghóa laø coi nhö maù phanh tuaân theo ñònh luaät Huùc. Ñieàu naøy thöøa nhaän ñöôïc trong phaïm vi bieán daïng thöôøng raát nhoû cuûa maù phanh. 215 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM + Khi phanh troáng vaø phanh guoác khoâng bò bieán daïng maø chæ maù phanh (taám maù saùt) bieán daïng. Sôû dó nhö vaäy laø vì troáng vaø guoác phanh laøm baèng nguyeân lieäu cöùng hôn maù phanh nhieàu, keát caáu cuûa troáng vaø guoác phanh coù ñöôøng gaân taêng cöôøng ñoä cöùng vöõng. + Beà maët laøm vieäc cuûa maù phanh eùp saùt vaøo beà maët laøm vieäc cuûa troáng phanh khi phanh. Treân hình 12.5a trình baøy sô ñoà dòch chuyeån guoác phanh trong troáng phanh quanh taâm O1. Giaû söû raèng trong quaù trình phanh khi maù phanh vöøa môùi chaïm vaøo beà maët laøm vieäc cuûa troáng phanh (thôøi ñieåm baét ñaàu bò bieán daïng) guoác phanh coøn quay theâm 1 goùc  nöõa do maù phanh bò bieán daïng döôùi taùc duïng cuûa löïc P ôû oáng xilanh laøm vieäc. Neáu xeùt ñieåm A treân maù phanh chuùng ta thaáy ñieåm A öùng vôùi thôøi ñieåm maù phanh vöøa môùi chaïm vaøo troáng phanh. Trong quaù trình bieán daïng ñieåm A phaûi quanh quanh taâm O1 vôùi baùn kính O1A vaø tôùi ñieåm A’ töông öùng vôùi goùc quay raát nhoû  cuûa maù phanh, nghóa laø O1A=O1A’. Töø A’ haï ñöôøng thaúng goùc A’B xuoáng baùn kính OA, ñoaïn AB ñaëc tröng cho bieán daïng höôùng kính cuûa maù phanh taïi ñieåm A khi maù phanh quay goùc .   Goùc BA'A OAO1 γ vì coù A’B  AO vaø A’A  AO1 (coi nhö  raát nhoû) Xeùt tam giaùc vuoâng ABA’ ta coù : AB AA'sinγ nhöng AA’ = O1A. ( tính theo rad) cho neân : AB O1 A. .sin γ (12.9) Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Tam giaùc OO1A cho ta bieåu thöùc sau : OO OA 1 1 sinγ sinβ hay laø : sinβ O A OO (12.10) 1 1 sinγ Thay trò soá OA1 töø bieåu thöùc 12.10 vaøo 12.9 ta coù : AB OO1 .θsin β AÙp suaát q taïi ñieåm A theo giaû thieát thöù nhaát seõ tyû leä vôùi bieán daïng höôùng kính, do ñoù : q kAB kOO1 .θsinβ (12.11) ÔÛ ñaây : k – heä soá tyû leä, hay laø ñoä cöùng cuûa maù phanh. Trong coâng thöùc (12.11) k vaø OO1 laø haèng soá, coøn  seõ laø goùc quay chung cho taát caû caùc ñieåm cuûa maù phanh quay quanh taâm O1, cho neân noù laø haèng soá ñoái vôùi caùc ñieåm cuûa maù phanh. 216 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Thay caùc haèng soá baèng moät trò soá khoâng ñoåi K vaø coi ñieåm A laø moät ñieåm baát kyø xaùc ñònh treân maù phanh bôûi goùc  ( laø goùc thay ñoåi), cuoái cuøng ta coù coâng thöùc toång quaùt ñeå xaùc ñònh aùp suaát ôû baát kyø ñieåm naøo treân maù phanh nhö sau: q = Ksin (12.12) ÔÛ ñaây: K - heä soá tyû leä (K = k OO1 . θ ) ;  - goùc xaùc ñònh vò trí cuûa ñieåm caàn tính aùp suaát treân maù phanh. Coâng thöùc (12.12) cho chuùng ta thaáy raèng aùp suaát phaân boá treân maù phanh theo quy luaät ñöôøng sin. AÙp suaát cöïc ñaïi öùng vôùi luùc  = 900 nghóa laø taïi ñieåm C (h.12.5b) (ñieåm C cuûa maù phanh naèm treân truïc X – X thaúng goùc vôùi truïc Y – Y ñi qua caùc taâm O vaø O1). AÙp suaát cöïc tieåu öùng vôùi luùc  = 00 vaø  = 1800, taïi caùc ñieåm aáy aùp suaát baèng khoâng. Bieåu ñoà phaân boá aùp suaát maù phanh ñöôïc chæ roõ ôû hình 12.5b. AÙp suaát cöïc ñaïi ôû ñieåm C seõ laø: qmax = K do ñoù coâng thöùc (12.12) coøn coù theå vieát: q = qmaxsin (12.13) Do aùp suaát phaân boá treân maù phanh khoâng ñeàu (theo luaät ñöôøng sin) cho neân caùc ñieåm treân maù phanh seõ hao moøn khaùc nhau, phaàn gaàn ñieåm C seõ hao moøn nhieàu hôn, coøn caùc ñaàu cuoái hao moøn ít hôn. Thöïc teá ra, caùc ñaàu cuoái cuûa maù phanh haàu nhö khoâng laøm vieäc cuõng vì theá maø goùc o oâm o cuûa maù phanh treân moãi guoác phanh thöôøng laáy nhoû hôn 120 ,ñoái vôùi oâtoâ hieän nay goùc  thöôøng naèm trong giôùi haïn 900  1100. o Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Quy luaät phaân boá aùp suaát naøy laøm phöùc taïp cho vieäc tính toaùn cô caáu phanh. Vì goùc oâm o hieän nay khoâng lôùn laém vaø guoác phanh coù theå bò bieán daïng khi phanh cho neân söï cheânh leäch veà phaân boá aùp suaát treân maù phanh trong phaïm vi nhö theá khoâng lôùn laém. Vì theá trong tính toaùn ban ñaàu khi choïn sô boä caùc kích thöôùc, chuùng ta coi nhö aùp suaát phaân boá ñeàu treân maù phanh ñeå ñôn giaûn cho tính toaùn. Khi guoác phanh coù ñoä cöùng lôùn vaø muoán tính chính xaùc chuùng ta phaûi laáy quy luaät phaân boá theo ñöôøng sin. Sau ñaây chuùng ta seõ tính cô caáu phanh cho caû hai tröôøng hôïp phaân boá aùp suaát ñeàu vaø theo ñöôøng sin. 2. Tính toaùn cô caáu phanh. Tính toaùn cô caáu phanh nhaèm muïc ñích xaùc ñònh caùc kích thöôùc vaø caùc thoâng soá cô baûn cuûa cô caáu phanh ñeå khi phanh coù theå sinh ra moâmen phanh ñaûm baûo haõm ñöôïc oâtoâ. Moâmen naøy ôû oâtoâ maø moãi cô caáu phanh ôû caàu tröôùc vaø caàu sau phaûi sinh ra ñöôïc xaùc ñònh töông öùng theo coâng thöùc (12.5) vaø (12.6). Caùc moâmen treân ñöôïc coi laø moâmen phanh ñeå tính toaùn cô caáu phanh. 217 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM a) Xaùc ñònh goùc  vaø baùn kính cuûa löïc toång hôïp taùc duïng vuoâng goùc leân maù phanh a1) Tröôøng hôïp thöøa nhaän aùp suaát phaân boá ñeàu treân maù phanh q = q1 = const : Moâmen phanh sinh ra treân troáng phanh phuï thuoäc vaøo keát caáu cuûa cô caáu phanh. Treân hình 12.6a trình baøy sô ñoà tính toaùn cô caáu phanh vôùi hai guoác phanh coù ñieåm töïa coá ñònh rieâng reõ ôû veà moät phía. Neáu truyeàn ñoäng phanh laø loaïi thuûy löïc (phanh daàu) thì löïc eùp P leân caùc guoác phanh seõ baèng nhau khi oáng xilanh laøm vieäc coù ñöôøng kính nhö nhau. Neáu duøng cam ñeå eùp leân caùc guoác phanh (truyeàn ñoäng cô loaïi cô khí hoaëc loaïi khí) thì löïc eùp P1 vaø P2 leân caùc guoác phanh seõ khaùc nhau, trong khi ñoù dòch chuyeån cuûa caùc maù phanh seõ gioáng nhau. Sôû dó P1 khaùc P2 laø vì chieàu löïc ma saùt T1 vaø T2 treân caùc maù phanh khaùc nhau,  y1 O' P 0 x1 r t a N 1y   Ban quyen © Truong DHN 1Su pham Ky0 thuat TP. HCM N1x  T1 R1 dN 1 1y d x1  dT dN1 1 U 1 r 0 dN1x Ux c O 1 a) y1 218 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM  R2 y y 1 U2 2 P2 O' O'' P1 P2 P1 x2 x1 R 2 T  r0  2 N 1 O N2 U T R1 1 1 x2 x1 R1 c) rt U1 U2 y 1 y2 b) Hình 12.6 : Sô ñoà tính toaùn cô caáu phanh vôùi caùc guoác phanh coù ñieåm töïa coá ñònh rieâng reõ veà moät phía vaø löïc eùp leân caùc guoác phanh baèng nhau Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM trong khi ñoù trò soá cuûa chuùng baèng nhau (T1 = T2) do dòch chuyeån cuûa hai maù phanh nhö nhau (löïc T sinh ra do coù löïc N, maø trò soá cuûa löïc N phuï thuoäc vaøo bieán daïng cuûa maù phanh, neáu bieán daïng naøy baèng nhau thì löïc N1 = N2, do ñoù T1= T2). Chuùng ta seõ xeùt tröôøng hôïp khi hai guoác phanh ñöôïc eùp moät löïc P nhö nhau. Treân hình 12.6a truïc Y1 – Y1 ñi qua hai taâm O vaø O1 vaø thaúng goùc vôùi truïc X1 – X1 ñi qua ñieåm coù aùp suaát cöïc ñaïi. Khi phanh moãi phaân töû cuûa maù phanh bò taùc duïng töø phía troáng phanh bôûi löïc thaúng goùc dN1 vaø löïc ma saùt dT1. Löïc ma saùt: dT1 = dN1 ôû ñaây:  - heä soá ma saùt giöõa troáng phanh vaø maù phanh. Chuùng ta xeùt moät phaàn töû cuûa maù phanh naèm caùch truïc Y1 – Y1 moät goùc . Phaàn töû naøy choaùn goùc d. Löïc thaúng goùc dN1 treân phaàn töû seõ laø: dN1 = q1brtd (12.14) dT1 = dN1 =  q1brtd (12.15) ôû ñaây: q1 – aùp suaát phaân boá treân maù phanh tröôùc (q1 = const theo giaû thieát); b – chieàu roäng maù phanh; rt – baùn kính trong cuûa troáng phanh; 219 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM d - goùc oâm cuûa phaàn töû maù phanh ñang xeùt. Khi aùp suaát phaân boá ñeàu treân maù phanh (h.12.7) thì toång hôïp löïc N1 cuûa taát caû caùc löïc dN1 phaûi naèm treân truïc ñoái xöùng OD cuûa maù phanh, nghóa laø D laø ñieåm giöõa cuûa cung EF. y F x  N O D   x  E O y Hình 12.7 : XaùcBan ñònh quyen goùc © Truongñaët  cuûa DH löïc Su N pham1 khi Kyaùp suaátthuat phaân TP. HCMboá ñeàu Goùc  taïo bôûi löïc N1 vaø truïc X1 – X1 seõ laø:  o  = 90 - DOO1   o = 90 - ( DOE + EOO1 ) β - β = 90o - ( 2 1 β ) 2 1 β β = 90o - 2 1 (12.16) 2 ôû ñaây: 1, 2 – goùc ñaàu vaø goùc cuoái cuûa maù phanh (h.12.7) Chieáu löïc dN1 treân truïc X1 – X1 vaø Y1 – Y1 ta coù: dN1X = q1brtsind dX1Y = q1brtcosd Tích phaân trong giôùi haïn töø goùc 1 ñeán 2 ta coù: β 2 β2 N dN q br sin βdβ q br (cosβ cosβ ) (12.17) 1X 1X 1 t 1 t 2 1 β1 β1 220 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM β 2 β2 N dN q br cosβdβ q br (sin β sin β ) (12.18) 1Y 1Y 1 t 1 t 2 1 β1 β1 Löïc toång hôïp thaúng goùc N1 taùc duïng leân maù phanh laø: 2 2 2 2 N1 N 1X N1Y q1 br t (cosβ 2 cosβ 1 ) (sin β2 sin β 1 ) (12.19) Moâmen phanh do moät phaàn töû maù phanh sinh ra laø: 2 dM’pl = rtdT1 = q1brt d Moâmen phanh taùc duïng treân caû maù phanh tröôùc laø: β2 β2 M' dM' μq br2 dβ pl pl 1 t β1 β1 2 2 = q1brt (2 - 1) = q1brt o (12.20) ôû ñaây: o – goùc oâm cuûa maù phanh. Löïc thaúng goùc toång hôïp N1 seõ sinh ra löïc ma saùt toång hôïp T1 = N1. Löïc T1 coù ñieåm ñaët caùch taâm O moät ñoaïn . Moâ men phanh ôû maù phanh tính theo coâng thöùc (12.20) coøn coù theå tính theo coâng thöùc sau: M’pl = T1 = N1 (12.21) M' Ban plquyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Töø ñoù: ρ (12.22) μN1 Thay coâng thöùc (12.19) vaø (12.20) vaøo (12.22) ta coù: μq br2 β ρ 1 t 0 2 2 μq1 br t (cosβ 2 cosβ 1 ) (sin β2 sin β 1 ) β r o t β β β β β β β β ( 2sin 2 1sin 2 1 )2 (2cos 2 1sin 2 1 ) 2 2 2 2 2 β r β r o t o t β β β β β β β2 β 1 4 sin 2 2 1 (cos 2 2 1 sin 2 2 1 ) 2sin 2 2 2 2 Ñôn giaûn nöõa ta coù coâng thöùc: β r ρ o t (12.23) β 2sin o 2 221 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM β Neáu thay β' o , coâng thöùc (12.23) seõ coù daïng sau : o 2 ' βo rt ρ ' (12.24) sin βo ôû ñaây: ’o – nöõa goùc oâm cuûa maù phanh. Caàn chuù yù raèng goùc o vaø ’o trong coâng thöùc (12.23) vaø (12.24) tính theo rad. o π π o 2π 2π Neáu o = 90 = thì: ρ rt ; neáu o = 120 = thì: ρ rt 2 2 2 3 3 3 a2) Tröôøng hôïp thöøa nhaän aùp suaát treân maù phanh phaân boá theo quy luaät ñöôøng sin q=qmaxsin . Khi phaân boá aùp suaát theo ñöôøng sin caùc phaàn töû löïc dN1 vaø dT1 taùc duïng leân maù phanh laø: dN1 = qmax brt sin d (12.25) dT1 = qmax brt sin d (12.26) Chieáu löïc dN1 leân truïc X1- X1 ta coù: 2 dN1x = qmax brt sin  d Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM töø ñoù β β1 β2 2 2 β sin 2β N1x dN 1x qmax br t sin βdβ qmax br t = 2 4 β1 β1 β1 1 sin 2β2sin 2β 1 qmax br t β 2 β 1 2 2 2 1 q br 2β sin 2β sin 2β (12.27a) 4 max t 0 1 2 Chieáu löïc dN1 leân truïc Y1 – Y1 ta coù : 1 dN1y =qmaxbrt sin cos.d q br sin 2β.dβ 2 max t β β β 1 1 2 1 2 N dN q br sin 2β.dβ q br sin 2β.d2β 1Y 1Y 2 max t 4 max t β1 β1 β1 β 1 2 1 q br ( cos2β) q br (cos2β cos2β ) (12.27b) 4 max t 4 max t 1 2 β1 222 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Goùc  taïo bôûi löïc N1 vôùi truïc X1-X1 laø : 1 q br (cos 2β cos2β ) N max t 1 2 tgδ 1Y 4 N 1 1X q br (2β sin 2β sin 2β ) 4 max t 0 1 2 Ñôn giaûn ñi ta ñöôïc: cos2β cos 2β tgδ 1 2 (12.28) 2β0 sin 2β 1 sin 2β 2 Moâ men phanh sinh ra treân phaàn töû cuûa maù phanh laø : 2 dM’p1 =rt dT1=qmaxbrt sin d Moâ men phanh sinh ra treân caû maù phanh tröôùc laø : β1 β2 M' dM' μ.q br2 sin βdβ μq br2 (cosβ cosβ ) (12.29) p1 p1 max t max t 1 2 β1 β1 2 2 Löïc toång hôïp N 1 laø: N1 N 1X N1Y 1 q br (2β sin 2β sin 2β )2 (cos 2β cos 2β ) 2 (12.30) 4 max 1 o 1 2 1 2 Baùn kính xaùc ñònh theo coâng thöùc: Ban quyenM' © M'Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM ρ pl pl T1 μN1 Laép caùc trò soá M’p1 vaø N1 töø caùc coâng thöùc (12.29), (12.30) vaøo vaø ñôn giaûn ñi ta coù: 4r (cosβ cosβ ) ρ t 1 2 2 2 (2βo sin 2β 1 sin 2β 2 ) (cos2β1 cos2β 2 ) 4r (cosβ cosβ ) t 1 2 2 2 [2βo 2cos (β 2 β 1 )sin (β 2 β 1 )] [2sin (β2 β 1 )sin (β 2 β 1 )] 4r (cosβ cosβ ) t 1 2 2 2 2 2 2 4βo 4cos (β2 β 1 )sin βo 8β o cos(β 2 β 1 )sin β o 4sin (β2 β 1 )sin βo Cuoái cuøng ta coù: 2r (cosβ cosβ ) ρ t 1 2 (12.31) 2 2 βo sin βo 2β o cos(β 2 β 1 )sin β o Caùc coâng thöùc (12.16), (12.23) cho ta tính toaùn goùc  vaø baùn kính trong tröôøng hôïp aùp suaát phaân boá ñeàu, trong tröôøng hôïp aùp suaát phaân boá theo ñöôøng sin chuùng ta duøng coâng thöùc (12.28) vaø (12.31) ñeå tính. Töø coâng thöùc treân thaáy raèng goùc  vaø baùn kính chæ phuï 223 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM thuoäc vaøo caùc thoâng soá kích thöôùc cuûa cô caáu phanh (1, 2, rt) maø khoâng phuï thuoäc vaøo trò soá cuûa aùp suaát. Neáu maù phanh tröôùc vaø maù phanh sau hoaøn toaøn ñoái xöùng vôùi truïc ñöùng (nghóa laø caùc thoâng soá kích thöôùc ñeàu baèng nhau) thì goùc  vaø baùn kính cuûa maù tröôùc vaø maù sau ñeàu nhö nhau maëc daàu aùp suaát treân hai maù phanh phaân boá theo cuøng quy luaät (phaân boá ñeàu hoaëc theo ñöôøng sin), nhöng vôùi trò soá khaùc nhau. Khi boá trí maù phanh nhö treân hình 12.6b thì aùp suaát ôû maù phanh tröôùc seõ lôùn hôn ôû maù phanh sau vì löïc T1 ôû maù phanh tröôùc taêng cöôøng cho söï phanh, coøn löïc T2 ôû maù phanh sau laïi giaûm söï phanh (h.12.6b), nhöng goùc  vaø baùn kính ôû hai maù phanh coù trò soá nhö nhau. b) Tính toaùn löïc caàn thieát taùc duïng leân guoác phanh P1 vaø P2 : Trong thöïc teá khi tính toaùn cô caáu phanh, chuùng ta caàn xaùc ñònh löïc Pi taùc duïng leân guoác phanh (h.12.6b) ñeå ñaûm baûo toång soá moâmen phanh sinh ra ôû guoác phanh tröôùc (M’pl hoaëc M’p2) vaø guoác phanh sau (M’’p1 hoaëc M’’p2) baèng moâmen phanh tính toaùn (Mp1 hoaëc Mp2) cuûa moãi cô caáu phanh. Moâmen phanh tính toaùn Mp1 vaø Mp2 ñöôïc xaùc ñònh tröôùc theo coâng thöùc (12.5) hoaëc (12.6). Sau ñaây chuùng ta seõ xeùt quan heä giöõa löïc Pi vaø moâmen phanh M’p1 vaø M’’p1 (giaû söû raèng chuùng ta xeùt cô caáu phanh ôû caàu tröôùc). Khi thieát keá cô caáu phanh chuùng ta choïn tröôùc qui luaät phaân boá aùp suaát treân maù phanh treân cô sôû choïn tröôùc caùc thoâng soá keát caáu (1, 2, rt) chuùng ta tính ñöôïc goùc  vaø baùn kính , nghóa laø xaùc ñònh ñöôïc höôùng vaø ñieåm ñaët löïc N1. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Löïc R1 laø löïc toång hôïp cuûa N1 vaø T1. R1 taïo vôùi N1 goùc . Goùc xaùc ñònh nhö sau: T tg 1 μ (12.32) N 1 Choïn  = 0,3 chuùng ta seõ xaùc ñònh ñöôïc goùc nghóa laø xaùc ñònh ñöôïc höôùng cuûa R1 . Goùc ôû maù phanh tröôùc vaø maù phanh sau ñeàu baèng nhau vì cuøng moät heä soá ma saùt nhö nhau. Moâmen phanh cuûa cô caáu phanh laø: Mp1 = M’p1 + M’’p1 = R1ro + R2ro = (R1 + R2)ro (12.33) ôû ñaây: R1, R2 – löïc toång hôïp ôû maù phanh tröôùc vaø sau: ro - baùn kính, xem hình 12.6b. Baùn kính ro xaùc ñònh theo coâng thöùc. tg μ ro ρsin ρ ρ (12.34) 1 tg 2 1 μ 2 Trò soá M 1 tính theo coâng thöùc (12.5), ro xaùc ñònh theo coâng thöùc (12.34) töø ñoù chuùng ta xaùc ñònh toång soá löïc R1 + R2 theo coâng thöùc sau: M 1 RR1 2 (12.35) ro 224 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Muoán xaùc ñònh rieâng reõ löïc R1 vaø R2 chuùng ta duøng phöông phaùp hoïa ñoà baèng caùch veõ ña giaùc löïc cuûa guoác phanh tröôùc vaø sau. Treân moãi guoác phanh coù ba löïc taùc duïng P1, R1, U1 hoaëc P2, R2, U2 (tröôøng hôïp daãn ñoäng baèng thuûy löïc thì löïc P ôû hai guoác phanh baèng nhau neáu oáng xilanh laøm vieäc cuøng moät ñöôøng kính). Guoác phanh tröôùc vaø sau naèm ôû vò trí caân baèng cho neân ba löïc taùc duïng phaûi gaëp nhau taïi taâm O’ hoaëc O’’ (h.12.6b). Höôùng löïc P1 vaø R1 ñaõ bieát (trò soá cuûa chuùng chöa bieát), keùo daøi chuùng cho gaëp nhau ôû O’, noái O’ vôùi O1 chuùng ta ñöôïc höôùng löïc U1. Cuõng laøm nhö vaäy ñoái vôùi guoác phanh sau chuùng ta tìm ñöôïc höôùng löïc U2 . Sau ñoù xaây döïng ña giaùc löïc cho guoác phanh tröôùc vaø guoác phanh sau vôùi cuøng moät tyû leä nhaát ñònh (vì löïc Pi ôû hai guoác phanh baèng nhau: P1 = P2 = P, cho neân coù theå laáy P laøm moät ñôn vò chaúng haïn, ñieàu naøy khoâng nhaát thieát, chuû yeáu laø ñaûm baûo tyû leä cuûa hai ña giaùc löïc ôû hai guoác phanh nhö nhau). Treân cô sôû caùc ña giaùc löïc veõ ñöôïc chuùng R1 R1 ta tìm ñöôïc tyû soá giöõa löïc R1 vaø R2 ( ). Bieát ñöôïc tyû soá vaø bieát ñöôïc toång soá R1 + R2 R2 R2 theo coâng thöùc (12.35) chuùng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc töøng trò soá rieâng reõ R1 vaø R2 . Coù R1, R2 chuùng ta seõ xaùc ñònh ñöôïc trò soá cuûa caùc löïc P, U1, U2. Bieát ñöôïc löïc P chuùng ta coù cô sôû ñeå tính toaùn truyeàn ñoäng phanh. Ngoaøi ra löïc P, U1 vaø U2 taïo ñieàu kieän cho chuùng ta tính toaùn söùc beàn caùc chi tieát cuûa cô caáu phanh. Löïc P maø chuùng ta xaùc ñònh theo phöông phaùp neâu treân seõ ñaûm baûo cho cô caáu phanh sinh ra moâmen phanh yeâu caàu Mp1 ôû caàu tröôùc hoaëc Mp2 ôû caàu sau. Neáu guoác phanh bò eùp baèng cam thì löïc P1 vaø P2 taùc duïng leân hai guoác phanh seõ khaùc nhau. Trong tröôøng hôïp naøy khi cam quay, hai guoác phanh seõ dòch chuyeån nhö nhau. Neáu ôû thôøi gian ñaàu khe hôû giöõa Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM maù phanh vaø troáng phanh ôû guoác phanh tröôùc coù khaùc guoác phanh sau ñi nöõa thì qua moät thôøi gian chaïy raø aùp suaát taùc duïng leân hai maù phanh seõ baèng nhau do dòch chuyeån cuûa hai guoác phanh nhö nhau. Vì aùp suaát ôû hai maù phanh baèng nhau cho neân löïc R1 = R2. Nhö vaäy khi guoác phanh bò eùp baèng cam quay chuùng ta coù theå xaùc ñònh ngay löïc R1 vaø R2. M 1p R1 = R2 = (12.36) r2 o Bieát ñöôïc trò soá löïc R1 vaø R2, döïa vaøo caùc ña giaùc löïc cuûa guoác phanh tröôùc vaø sau veõ theo phöông phaùp treân chuùng ta tìm ñöôïc trò soá löïc P1, P2, U1 vaø U2. Treân kia chuùng ta duøng phöông phaùp hoïa ñoà ñeå xaùc ñònh löïc P. Coù theå duøng phöông phaùp giaûi tích ñeå xaùc ñònh quan heä giöõa löïc P vaø moâmen phanh nhö sau: Xeùt caân baèng guoác phanh tröôùc ñoái vôùi taâm O ta coù (h.12.6a): Uxc – Pa = R1ro = M’p1 (12.37) ôû ñaây: Ux – hình chieáu cuûa löïc U1 treân truïc X1 – X1 (h.12.6a); c, a – caùc kích thöôùc, xem treân hình 12.6a. Töø bieåu thöùc (12.37) ruùt ra M pl Pa Ux = (12.38) c Chieáu caùc löïc taùc duïng leân guoác phanh tröôùc treân truïc X1 – X1 ta coù: 225 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Pcos o + Ux – N1cos - T1sin = 0 (12.39) M pl M pl Thay trò soá cuûa Ux töø coâng thöùc (12.38) vaø thay N1 = , T1= vaøo bieåu thöùc μρ ρ (12.39) chuùng ta ñöôïc bieåu thöùc sau: M'plPa M' plM' p1 Pcosα cosδ sin δ 0 (12.40) o c c μρ ρ Giaûi phöông trình (12.40) ñoái vôùi P ta ñöôïc bieåu thöùc sau: μPρ(ccosα a) M' o (12.41) P1 c(cosδ μ sin δ) μρ Töông töï nhö vaäy, neáu xeùt caân baèng guoác phanh sau ta coù: μPρ(ccosα a) M'' o (12.42) 1P c(cosδ μ sin δ) μρ Coâng thöùc (12.41) vaø (12.42) duøng cho tröôøng hôïp guoác phanh daãn ñoäng baèng chaát loûng. Khi guoác phanh daãn ñoäng baèng cam thì löïc R1 = R2, do ñoù M’p1 = M’’p1. Töø ñoù coù theå ruùt ra bieåu thöùc sau: Mp1 = 2M’p1 = 2M’’p1 = μP ρ(ccosα a) μP ρ(ccosα a) 2 1 o 2 2 o (12.43) c(cosδ μ sin δ) μρ c( cosδ μ sin δ) μρ ôû ñaây: P1, P2 – löïc taùc duïng töø cam quay leân guoác phanh tröôùc vaø sau, hai löïc naøy coù trò soá khaùc nhau. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Tyû soá caùc löïc P1 vaø P2 xaùc ñònh nhö sau: P c(cosδ μ sin δ) μρ 1 (12.44) P2 c(cosδ μ sin δ) μρ a b c 226 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Hình 12.8 : Sô ñoà cô caáu phanh töï cöôøng hoùa Treân hình 12.8 trình baøy cô caáu phanh töï cöôøng hoùa. ÔÛ cô caáu phanh naøy hieäu quaû phanh ñöôïc taêng leân nhôø duøng löïc ma saùt giöõa maù phanh tröôùc vaø troáng phanh. Hai guoác phanh ñöôïc noái vôùi nhau baèng thanh trung gian 1. Nhö vaäy, guoác phanh sau ñöôïc eùp vaøo troáng phanh khoâng nhöõng baèng löïc P maø coøn baèng löïc U2 coù trò soá baèng löïc U1. Coi nhö guoác phanh vaø troáng phanh hoaøn toaøn cöùng chuùng ta coù theå xaùc ñònh trò soá vaø r0 theo phöông trình (12.31) vaø (12.34). Neáu löïc P vaø U1 song song thì löïc R1 caân baèng caùc löïc treân cuõng phaûi song song vaø ñoàng thôøi laïi tieáp tuyeán vôùi voøng troøn baùn kính ro. Chuùng ta seõ coù caùc phöông trình sau: R1 = P + U1; M’p1 = R1ro (12.45) Ñieàu kieän caân baèng guoác phanh sau, khi U2 = U1 seõ laø: R2 = P + U1 + U3 Do ñoù moâmen phanh ôû guoác phanh sau: M’’p1 = R2.r0 M’’p1 = (R1 + U3)r0 (12.46) So saùnh coâng thöùc (12.46) vôùi (12.45) chuùng ta thaáy trong tröôøng hôïp naøy moâmen phanh ôû guoác phanh sau lôùn hôn ôû guoác phanh tröôùc. Ñieàu kieän caân baèng moâmen cuûa taát caû caùc löïc taùc duïng leân guoác phanh tröôùc ñoái vôùi ñieåm ñaët löïc U1 laø: Ban quyen © Truong DH aSu pham c Ky thuat TP. HCM P (a + c) = R1(c – r0) ; R1 = P c r0 a r0 U1 = R1 – P = P c r0 Töø ñaáy a c M’p1 = P r0 (12.47) c r0 Ñieàu kieän caân baèng moâmen cuûa taát caû caùc löïc taùc duïng leân guoác phanh sau ñoái vôùi ñieåm töïa A (h.12.8) seõ laø: P(a – b) + R2(b – ro) = U1(b + c) (a ro)(b c) (a b)(c r o ) RP2 (c ro )(b r o ) Bieán ñoåi ñi ta coù: (a c)(b ro ) M’’p1 = P ro (12.48) (c ro )(b r o ) Coâng thöùc (12.48) vaø (12.47) cho chuùng ta thaáy raèng ôû cô caáu phanh töï cöôøng hoùa khi coù löïc P taùc duïng, guoác phanh sau seõ sinh ra moâmen phanh M’’p1 lôùn hôn nhieàu so vôùi 227 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM guoác phanh tröôùc. Neáu goùc 1 vaø 2 cuûa maù phanh tröôùc khaùc vôùi maù phanh sau thì vaø ro cuûa hai guoác phanh cuõng seõ khaùc nhau. ÔÛ cô caáu phanh töï cöôøng hoùa trình baøy treân hình 12.8 hieäu quaû phanh (moâmen phanh) khi oâtoâ tieán vaø luøi ñeàu nhö nhau. 3. Phanh eâm dòu vaø oån ñònh cuûa oâ toâ khi phanh (hieän töôïng töï sieát). Phanh eâm dòu vaø oån ñònh cuûa oâ toâ khi phanh phuï thuoäc vaøo söï phaân boá ñeàu löïc phanh ôû baùnh xe phaûi vaø traùi khi caùc baùnh xe khoâng bò gaøi cöùng, vaøo söï oån ñònh cuûa moâmen phanh Mp ñoái vôùi cô caáu phanh ñaõ coù, khi heä soá ma saùt thay ñoåi trong giôùi haïn coù theå cuûa noù (thöôøng töø 0,28 ñeán 0,30) vaø vaøo khaû naêng bò sieát cuûa cuûa cô caáu phanh. Neáu moâmen phanh ôû caùc baùnh xe phaûi vaø traùi sai leäch so vôùi moâmen phanh tính toaùn khoaûng 10  15%, khi heä soá  thay ñoåi thì ñoä oån ñònh cuûa oâ toâ khi phanh (khi phanh khoâng bò leäch höôùng) vaãn ñaûm baûo deã daøng ñöôïc baèng caùch giöõ baùnh laùi. Trong quaù trình phanh coù theå xuaát hieän hieän töôïng töï sieát. Hieän töôïng töï sieát xaûy ra khi maù phanh bò eùp saùt vaøo troáng phanh chæ baèng löïc ma saùt maø khoâng caàn taùc ñoäng löïc P cuûa truyeàn ñoäng leân guoác phanh. Trong tröôøng hôïp nhö vaäy, moâmen phanh Mp ñöùng veà phöông dieän lyù thuyeát maø noùi seõ tieán tôùi voâ taän. Ñoái vôùi guoác phanh tröôùc (h.12.6a) hieän töôïng töï tieát seõ xaûy ra khi coù ñieàu kieän sau theo coâng thöùc (12.41): c(cos + sin) -  = 0 Nghóa laø khi: Ban quyenc cosδ © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM μ (12.49) ρ csin δ Baèng caùch chöùng minh ñôn giaûn coù theå thaáy raèng khi xaûy ra hieän töôïng töï sieát löïc toång hôïp R1 seõ ñi qua taâm quay O1 cuûa guoác phanh. Neáu xeùt coâng thöùc (12.42) duøng cho guoác phanh sau, chuùng ta thaáy raèng maãu soá cuûa noù khoâng theå baèng soá khoâng ñöôïc bôûi vì luoân luoân ñaûm baûo > csin vaø löïc toång hôïp R2 khoâng theå ñi qua taâm quay O2 cuûa guoác phanh sau ñöôïc (h.12.6b). Vì theá guoác phanh sau khi laøm vieäc khoâng thuaän chieàu quay thì khoâng bao giôø sinh ra hieän töôïng töï sieát. ÔÛ guoác phanh töï cöôøng hoùa hieän töôïng töï sieát seõ xaûy ra khi c = ro hoaëc b = ro (theo coâng thöùc 12.47 vaø 12.48) nghóa laø khi löïc toång hôïp R1 ñi qua thanh eùp trung gian hoaëc khi löïc toång hôïp R2 ñi qua ñieåm töïa A (h.12.8). Hieän töôïng töï sieát seõ xaûy ra khi: b c μ vaø μ (12.50) ρ2 b 2 ρ2 c 2 Cô caáu phanh töï cöôøng hoùa coù moâmen phanh ít oån ñònh hôn khi heä soá ma saùt  thay ñoåi vaø coù khaû naêng bò töï sieát nhieàu hôn so vôùi cô caáu phanh maø guoác coù caùc ñieåm töïa coá ñònh rieâng reõ. Cuõng vì theá maø hieän nay cô caáu phanh töï cöôøng hoùa khoâng duøng treân oâ toâ du lòch. 228 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Khi thieát keá cô caáu phanh phaûi chuù yù choïn caùc thoâng soá kích thöôùc theá naøo ñeå traùnh xaûy ra hieän töôïng töï sieát, coù nhö theá phanh môùi coù theå eâm dòu vaø oån ñònh ñöôïc. III. TÍNH TOAÙN CÔ CAÁU PHANH ÑÓA. 2 Q  N S Q 1 T 5 P 6 P T U 4 3 Q SN Q Hình 12.9Ban :quyen Sô ñoà © tínhTruong toaùn DH cô Sucaáu pham phanh Ky ñóa thuat cuûa TP. oâtoâ HCM Treân hình 12.9 trình baøy sô ñoà ñeå tính cô caáu phanh ñóa cuûa oâ toâ. Löïc P do oáng xilanh laøm vieäc sinh ra seõ laøm cho ñóa eùp 3 xoay ñi vaø tì vaøo uï ñôõ 4. Nhôø caùc hoøn bi 5 chaïy treân caùc raõnh nghieâng 6 cho neân hai ñóa eùp 3 vaø 1 seõ bò eùp vaøo voû cuûa cô caáu phanh ñeå tieán haønh phanh. Töø ñieàu kieän caân baèng ñóa eùp 1 ta coù: TRb = nPa + QRtb Q = S = Tcotg (12.51) ÔÛ ñaây: T – thaønh phaàn cuûa löïc phaùp tuyeán N, thaønh phaàn naøy taùc duïng song song vôùi beà maët laøm vieäc cuûa ñóa eùp (h. 12.9) Rb – khoaûng caùch töø taâm hoøn bi ñeán ñöôøng truïc cuûa cô caáu phanh (h.12.10) n – soá löôïng oáng xilanh laøm vieäc P – löïc sinh ra cuûa moät oáng xilanh laøm vieäc a – khoaûng caùch töø ñöôøng truïc cuûa cô caáu phanh ñeán ñöôøng taâm oáng xilanh laøm vieäc (h.12.10)  - heä soá ma saùt giöõa maù phanh (voøng ma saùt) vôùi voû cuûa cô caáu phanh Q – löïc eùp sinh ra treân beà maët ma saùt 229 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Rtb – baùn kính trung bình cuûa maù phanh (voøng ma saùt) - goùc nghieâng ñöôøng laên cuûa hoøn bi. T P P Rb a Hình 12.10 : Phanh ñóa vôùi voû quay Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Töø caùc coâng thöùc 12.51 ruùt ra: nPa Q = (12.52) Rb tgα μR tb Moâmen phanh sinh ra cô caáu phanh laø: Mp = pQRtb (12.53) ÔÛ ñaây: p – soá löôïng ñoâi beà maët ma saùt, ôû cô caáu phanh ñang tính p = 2 Thay trò soá Q töø coâng thöùc 12.52 vaøo 12.53 ta coù: p. nPaR tb Mp = (12.54) Rb tgα μR tb Löïc caàn sinh ra treân moät oáng xilanh laøm vieäc laø: M (R tgα μR ) P = p b tb (12.55) p naR tb Töø phöông trình 12.55 ta thaáy raèng muoán traùnh hieän töôïng töï sieát thì: Rbtg - Rtb > 0 töø ñaáy: R tg >  tb (12.56) R b 230 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Neáu Rtb = Rb thì tg >  ÔÛ oâ toâ hieän nay goùc naèm trong giôùi haïn 30o ÷ 35o. Phanh ñóa coù öu ñieåm laø hieäu quaû phanh (moâmen phanh) khoâng phuï thuoäc vaøo chieàu quay cuûa troáng phanh vaø khoâng coù löïc höôùng kính taùc duïng leân truïc. Khaùc vôùi phanh daûi vaø phanh guoác ôû phanh ñóa aùp suaát phaân boá ñeàu treân beà maët cuûa phanh cho neân caùc maù phanh (voøng ma saùt) cuûa ñóa phanh hao moøn ñeàu, thôøi gian laøm vieäc cuûa chuùng laâu hôn. Duøng phanh ñóa coù khaû naêng bòt kín toát hôn cho neân taêng ñöôïc thôøi haïn laøm vieäc. Nhöôïc ñieåm cuûa phanh ñóa laø coù löïc chieàu truïc taùc duïng leân truïc cuûa cô caáu phanh (maëc duø löïc naøy khoâng lôùn laém) cho neân khi thieát keá caàn phaûi chuù yù ñeán caùc ñieåm töïa ñeå nhaän löïc naøy. IV. XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC CUÛA MAÙ PHANH (TAÁM MA SAÙT). 1. Phanh guoác. Kích thöôùc maù phanh guoác choïn treân cô sôû ñaûm baûo coâng ma saùt rieâng, aùp suaát treân maù phanh, tæ soá troïng löôïng toaøn boä cuûa oâtoâ treân dieän tích toaøn boä cuûa caùc maù phanh vaø cheá ñoä laøm vieäc cuûa phanh. Coâng ma saùt rieâng L xaùc ñònh treân cô sôû maù phanh thu toaøn boä ñoäng naêng cuûa oâ toâ chaïy vôùi toác ñoä tröôùc khi phanh nhö sau: 2 Gv 2 L =Ban quyen0 (kNm/m © Truong) DH Su pham Ky thuat (12.57)TP. HCM 2gFΣ ÔÛ ñaây: G – troïng löôïng toaøn boä cuûa oâ toâ khi ñaày taûi (kN). v0 - Vaän toác cuûa oâ toâ khi baét ñaàu phanh (m/s); g - gia toác troïng tröôøng (g=9,81 m/s2) 2 F - dieän tích toaøn boä cuûa maù phanh ôû taát caû caùc cô caáu phanh cuûa oâtoâ (m ). Trò soá coâng ma saùt rieâng ñoái vôùi caùc cô caáu phanh hieän coù khi phanh töø toác ñoä cöïc ñaïi ñeán khi döøng oâ toâ phaûi naèm trong giôùi haïn sau: OÂ toâ du lòch: 4000 ÷ 15000 kNm/m2 OÂ toâ vaän taûi: 3000 ÷ 7000 kNm/m2 Thôøi haïn phuïc vuï cuûa maù phanh phuï thuoäc ôû coâng ma saùt rieâng. Coâng naøy caøng lôùn thì nhieät ñoä phaùt ra khi phanh caøng cao, troáng phanh caøng bò noùng nhieàu vaø maù phanh choùng hö hoûng. Moät chæ tieâu nöõa ñeå ñaùnh giaù thôøi haïn laøm vieäc cuûa maù phanh laø aùp suaát treân beà maët cuûa maù phanh. Töø coâng thöùc (12.20) coù theå ruùt ra aùp suaát treân beà maët maù phanh nhö sau: ' M 1p q1 = 2 (12.58) μbrt β0 231 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Aùp suaát cho pheùp treân beà maët maù phanh phuï thuoäc bôûi nguyeân lieäu maù phanh vaø troáng phanh. Aùp suaát naøy thay ñoåi trong giôùi haïn roäng. Ñoái vôùi caùc maù phanh hieän nay duøng cho oâ toâ aùp suaát cho pheùp khi phanh vôùi cöôøng ñoä cöïc ñaïi naèm trong giôùi haïn töø 1,5÷2,0MN/m2. Hieäu quaû phanh phuï thuoäc khaù nhieàu bôûi caùch choïn goùc oâm o. Neáu o quaù lôùn seõ laøm cho phaân boá aùp suaát treân maù phanh khoâng ñeàu. Khi phanh vôùi töøng thôøi gian ngaén moät thì moâmen phanh seõ taêng khi taêng o, nhöng o 0 neáu o taêng quaù 100 ÷ 120 thì hieäu quaû phanh haàu nhö khoâng taêng gì caû. Neáu phanh thöôøng xuyeân theo chu kyø thì moâmen phanh seõ giaûm khi taêng goùc o do nhieät ñoä cuûa troáng phanh taêng nhieàu. 0 Ñoái vôùi phanh guoác maø moãi guoác coù ñieåm coá ñònh rieâng reõ goùc oâm o = 90 ÷ 100 laø thích hôïp, do ñoù taêng hieäu quaû phanh vaø giaûm hao moøn cho maù phanh. Neáu laáy goùc oâm o o<90 thì maù phanh hao moøn raát nhanh. Thôøi haïn laøm vieäc cuûa maù phanh coøn ñöôïc ñaùnh giaù baèng tæ soá p: M p = (kg/m2) (12.59) FΣ M – khoái löôïng cuûa oâ toâ (kg) F - toång soá dieän tích cuûa beà maët ma saùt cuûa caùc maù phanh ôû taát caû caùc cô caáu phanh (m2). Tyû soá naøy cho pheùp nhö sau: 4 2 OÂ toâ du lòch 1,0Ban  2,0.10 quyen ©kg Truong /m DH Su pham Ky thuat TP. HCM OÂ toâ haønh khaùch 1,5  2,5.104 kg /m2 OÂ toâ vaân taûi 2,5  3,5.104 kg /m2 Ñoái vôùi oâ toâ du lòch vaø vaän taûi troïng taûi nhoû vaø trung bình maù phanh thöôøng ñöôïc gaén vaøo guoác phanh baèng ñinh taùn, coøn ôû oâ toâ vaän taûi taûi troïng lôùn duøng buloâng ñeå gaén. Khi duøng caùc phöông phaùp gaén nhö vaäy thì cho pheùp maù phanh moøn ñeán moät nöûa chieàu daøy ban ñaàu môùi phaûi thay. Hieän nay treân theá giôùi ñaõ baét ñaàu duøng nhöïa daùn ñeå gaén maù phanh vaøo guoác phanh. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø coù theå söû duïng maù phanh cho ñeán khi moøn gaàn heát chieàu daøy môùi phaûi thay. Khi gaén nhö theá phaûi ñaûm baûo ñoä beàn khoâng nhoû hôn 5,0MN/m2 vôùi giôùi haïn nhieät ñoä -50o ñeán + 200oC. 2. Phanh ñóa. Tính toaùn phanh ñóa gioáng nhö phöông phaùp tính toaùn ly hôïp vaø ly hôïp chuyeån höôùng V. TÍNH TOAÙN NHIEÄT PHAÙT RA TRONG QUAÙ TRÌNH PHANH. Trong quaù trình phanh ñoäng naêng cuûa oâ toâ chuyeån thaønh nhieät naêng ôû troáng phanh, vaø moät phaàn thoaùt ra moâi tröôøng khoâng khí. Phöông trình caân baèng naêng löôïng luùc aáy coù daïng sau: 232 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM G v2 v 2 t . 1 2 m cτ F kτ dt (12.60) t t g 2 0 ÔÛ ñaây: G – troïng löôïng cuûa oâ toâ (N) g - gia toác troïng tröôøng (g=9,81 m/s2) v1 vaø v2 – toác ñoä ban ñaàu vaø toác ñoä cuoái quaù trình phanh (m/s) mt - khoái löôïng caùc troáng phanh vaø caùc chi tieát lieân quan vôùi chuùng bò nung noùng (kg) c - nhieät dung rieâng cuûa chi tieát bò nung noùng (J/kg ñoä) ñoái vôùi theùp vaø gang c = 500 J/kg ñoä, coøn ñoái vôùi xilumin c= 950 J/kg ñoä trong khoaûng nhieät ñoä töø 273o ñeán 573o K.  - söï taêng nhieät ñoä cuûa troáng phanh so vôùi moâi tröôøng khoâng khí (oK) 2 Ft - dieän tích laøm maùt cuûa troáng phanh (m ) K - heä soá truyeàn nhieät giöõa troáng phanh vaø khoâng khí (W/m21oK) t - thôøi gian phanh (s) Soá haïng thöù nhaát beân veá beân phaûi phöông trình (12.60) laø phaàn naêng löôïng laøm nung noùng troáng phanh, coøn soá haïng thöù hai laø phaàn naêng löôïng truyeàn ra ngoaøi khoâng khí. Khi phanh ngaët ôû thôøi gian ngaén, naêng löôïng truyeàn ra moâi tröôøng khoâng khí coi nhö khoâng ñaùng keå cho neân soá haïng thöù hai coù theå boû qua, treân cô sôû ñoù coù theå xaùc ñònh söï taêng nhieät ñoä troáng phanh trong khi phanh nhö sau: G(v2 v2 ) τ 1 2 (12.61) Ban quyen © 2gmTruongt c DH Su pham Ky thuat TP. HCM Söï taêng nhieät ñoä cuûa troáng phanh vôùi toác ñoä cuûa oâ toâ v1 = 8,33m/s cho ñeán khi döøng o hoaøn toaøn (v2 = 0) khoâng ñöôïc quaù 15 K. Khi phanh ngaët do thôøi gian phanh quaù ngaén cho neân nhieät ñoä sinh ra trong khi phanh khoâng kòp laøm noùng ñeàu toaøn boä troáng phanh. Vì vaäy nhieät ñoä treân beà maët tieáp xuùc cuûa troáng phanh vôùi maù phanh coù theå vöôït khaù nhieàu nhieät ñoä trung bình tính theo coâng thöùc (12.61). Neáu phanh nhieàu laàn lieân tuïc thì soá haïng thöù hai ôû veá beân phaûi cuûa phöông trình (12.60) seõ taêng leân. Thí nghieäm trong ñieàu kieän chaïy ôû thaønh phoá cho bieát raèng nhieät ñoä trung bình cuûa troáng phanh oâ toâ du lòch laø 323oK vaø khi phanh ngaët lieân tuïc coù theå leân ñeán 423oK. Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng cuûa cô caáu phanh vaø ñeå maù phanh ít moøn caàn ñaûm baûo thoaùt nhieät toát khi phanh. Muoán thoaùt nhieät toát caàn phaûi taêng dieän tích laøm maùt Ft cuûa troáng baèng caùch laøm caùc gaân taûn nhieät. Thí nghieäm chöùng toû raèng nhieät ñoä cuûa troáng phanh coù gaân taûn nhieät thaáp hôn khoaûng 45  65 % so vôùi troáng khoâng coù gaân. Khi thieát keá cô caáu phanh phaûi ñaûm baûo thoâng gioù toát cho troáng phanh. Ñieàu naøy raát quan troïng ñeå haï nhieät ñoä troáng phanh vì troáng phanh thöôøng ñaët ôû trong loàng baùnh. Ñeå cho maù phanh khoâng bò nung noùng quaù möùc khi phanh, ôû caùc doác xuoáng daøi neân duøng phöông phaùp phanh baèng ñoäng cô. 233 Thu vien DH SPKT TP. HCM -