Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Khảo sát quá trình phanh của xe ô tô tải chở gỗ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm khảo sát quá trình phanh của ô tô Dongfeng DFM - TD7TA chở gỗ đi trên đường Lâm nghiệp, làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng của hệ thống phanh và chọn lực phanh hợp lý khi vận chuyển gỗ đi trên đường Lâm nghiệp. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Khảo sát quá trình phanh của xe ô tô tải chở gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------------- PHAN THANH TÌNH KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHANH CỦA XE Ô TÔ TẢI CHỞ GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, - 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------------- PHAN THANH TÌNH KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH PHANH CỦA XE Ô TÔ TẢI CHỞ GỖ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị Cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội - 2012
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sản xuất ôtô ngày nay trên thế giới tăng vượt bậc, ôtô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Để phục vụ cho Công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam ngày càng phát triển, hàng loạt các công ty, nhà máy, xí nghiệp và các đơn vị nhập khẩu ôtô ra đời. Đặc biệt là các công ty, nhà máy sản xuất liên doanh với Trung Quốc như hãng Dongfeng DFM, Trường Hải, Vinaxuki… đã và đang đáp ứng được nhu cầu vận chuyển của nước ta. Trong các loại xe trên thì xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước. Xe tải phục vụ chủ yếu trong các ngành khai khoáng, xây dựng, các doanh nghiệp và tư nhân sử dụng để vận chuyển lâm sản có hiệu quả kinh tế khá cao. Với đặc thù của địa hình Việt Nam với 70% diện tích là đồi núi. Đường sá thường là khó khăn có nhiều dốc cao và dài, trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải. Do đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao được hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh. Xe tải Dongfeng DFM do Công ty TNHH ôtô Đông Phong – Việt Nam sản xuất đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta. Để tăng năng suất lao động, xu hướng chung của thế giới là tăng vận tốc chuyển động trung bình của xe. Khi tăng vận tốc chuyển động kéo theo hàng loạt vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, trong đó việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện sự làm việc của hệ thống phanh đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết. Đặc biệt khi ô tô hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cua gấp. Hiện nay hầu hết trên các loại ô tô hiện đại đã trang bị hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực hoặc dẫn động khí nén thay thế cho hệ thống phanh dẫn
2 động bằng cơ khí. Các hệ thống phanh dầu hay phanh khí nén đã tạo ra các lực phanh khá lớn và lực tác dụng của người lái lên bàn đạp không cần lớn lắm. Tuy nhiên khi phanh khẩn cấp các lực phanh trên các bánh xe có thể vượt quá lực bám của các bánh xe với mặt đường, trong trường hợp này bánh xe sẽ bị trượt lết. Do đó làm tăng quãng đường phanh, nếu diễn ra ở bánh dẫn hướng sẽ làm mất khả năng điều khiển, tính năng chuyển động ổn định của xe giảm, có thể dẫn đến xoay thân xe và bị lật đổ. Để làm cơ sở cho việc khảo sát quá trình phanh của các loại xe tải khi vận chuyển gỗ đi trên đường lâm nghiệp. Đã có nhiều công trình nghiên cứu để hoàn thiện sự làm việc của hệ thống phanh của xe ô tô nhưng chưa có công trình nào nghiên cứu quá trình phanh của xe ô tô Dongfeng DFM – TD7TA chở gỗ đi trên đường lâm nghiệp khi xuống dốc. Với lí do trên, tác giả thực hiện đề tài:“Khảo sát quá trình phanh của ô tô tải chở gỗ .” * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Khảo sát hệ thống phanh của ô tô tải Dongfeng DFM khi vận chuyển gỗ trên đường dốc, từ đó đánh giá chất lượng hệ thống phanh của ô tô này khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả khảo sát là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm cho hệ thống phanh của ô tô tải Dongfeng DFM và để đánh giá chất lượng của hệ thống phanh, đồng thời phục vụ cho việc chọn lực phanh hợp lý khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp đối với loại xe này.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tình hình sử dụng ôtô tải để vận chuyển gỗ Vận chuyển gỗ [6] là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu và nơi sử dụng. Đây là một công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm nghiệp với độ mấp mô, độ dốc lớn. Các năm trước đây, việc vận chuyển này các đơn vị kinh doạnh, khai thác gỗ đều dùng các loại xe công nông, xe tự chế để vận chuyển. Đến năm 2007 Chính phủ đã cấm sử dụng các loại công nông, xe tự tạo và các loại xe tương tự lưu hành trên đường bộ. Vì vậy, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói chung, các tỉnh vùng núi phía Đông Bắc nói riêng được thực hiện chủ yếu nhờ các loại xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình tùy thuộc vào quy mô sản xuất, kinh doanh và địa hình khai thác. Đối với sản xuất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ra trong rừng. Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu là máy kéo chuyên dùng hoặc máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bị chuyên dùng. Các phương tiện vận chuyển gỗ trước kia là các loại xe công nông, xe Reo, xe Vonvol, Jil 157K, xe IFA... Hiện nay các loại xe này đã bị cấm hoặc hết thời hạn lưu hành hay sử dụng không có hiệu quả kinh tế. Những năm gần đây, do thực tế sản xuất đòi hỏi cần phải có những thiết bị cơ giới để vận xuất gỗ rừng trồng (vì sản lượng khai thác gỗ rừng trồng hàng năm tăng lên rất lớn). Thay vào đó để vận chuyển gỗ rừng trồng người ta thường sử dụng các loại xe ôtô tải trung bình, xe tải lớn như HYUNDAI, HINO… đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình của các nhà máy sản xuất ôtô liên doanh nước ngoài và được đóng mới tại Việt Nam như Vinaxuki, Trường Hải, Dongfeng DFM … phần nào đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong việc vận chuyển hàng hoá nói chung và vận chuyển gỗ rừng trồng nói riêng.
4 Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận chuyển là các xe ôtô chuyên dụng, tàu thuỷ, thuyền (hình 1.1). Hình 1.1. Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng Vận chuyển đường ngắn: việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tới các bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biến gỗ… thường sử dụng các loại xe tải cỡ trung bình và lớn để vận chuyển gỗ (hình 1.2), để thay thế các loại xe vận chuyên trước đây là xe Reo 7, xe Zil 157, xe IFA, xe công nông… Hình 1.2. Vận chuyển gỗ rừng trồng bằng ôtô tải cỡ trung bình
5 Ngoài ra việc vận chuyển gỗ cũng được thực hiện bằng đường thủy và đường sắt nhưng ngày càng giảm do hiệu quả kinh tế không cao, do đó hiện nay vận chuyển gỗ từ rừng về các nhà máy chủ yếu bằng các loại xe ôtô. 1.2. Tình hình nghiên cứu về hệ thống phanh của ô tô 1.2.1. Tình hình nghiên cứu hệ thống phanh trên thế giới Quá trình phát triển hệ thống phanh ôtô là một trong những bộ phận quan trọng, ra đời gần như song hành với chính bản thân những chiếc ô tô. Hệ thống chống bó cứng phanh mang tên Maxaret [21] đã được sử dụng từ năm 1958 bởi phòng thí nghiệm Nghiên cứu đường bộ của Anh và được lắp đặt lần đầu tiên trên chiếc Sedan thể thao Jensen FF năm 1966. Ba năm sau, tức năm 1969, Lincoln Continental Mark III được trang bị một hệ thống chống bó cứng phanh của Auto-Linnerdo Kelsey Hayes phát triển. Các cảm biến ở bánh sau xe sẽ truyền tính hiệu lên một “máy tính” bán dẫn đằng sau hộp dụng cụ. Máy tính này sẽ điều khiển van dẫn động chân không ở phanh sau để điều chỉnh lực phanh vừa phải lên phanh sau khi các thiết bị cảm ứng báo về cho máy tính rằng các phanh đang khoá. Các vấn đề về chi phí và kĩ thuật khiến cho hệ thống này bị xếp lên giá. Vào thập niên 60 [22], nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện tử ra đời, giúp cơ cấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau đó cơ cấu ABS được nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứng dụng vào năm 1970. Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại Nhật Bản vào năm 1971 đây là cơ cấu ABS một kênh điều khiển đồng thời hai bánh sau. Nhưng phải đến thập niên 80 cơ cấu này mới được phát triển mạnh nhờ cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý thay cho các cơ cấu điều khiển tương tự đơn giản trước đó. Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịch mới, đắt tiền, được trang bị theo yêu cầu và theo thị trường. Dần dần cơ cấu này được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến nay ABS gần như trở
6 thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch và cho phần lớn các loại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày nay cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu phanh thuỷ lực mà còn ứng dụng rộng rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe tải và xe khách lớn. Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạt động như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng với tốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp … Cơ cấu ABS còn được thiết kế kết hợp với nhiều cơ cấu khác. Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấu kiểm soát lực kéo Traction Control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗ khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô ích một phần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ô tô. Các công ty như BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI là những công ty đi đầu trong việc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các cơ cấu ABS và cung cấp cho các công ty sản xuất ô tô trên toàn thế giới. Ngày nay nhờ nền công nghiệp điện tử phát triển [8], các bộ điều chỉnh điện tử kết hợp thành những tổ hợp làm việc rất có hiệu quả như sự ra đời của hệ thống phân phối lự phanh điện tử EBD (Electronic Brakeorce Distribution). Hệ thống hộ trợ phanh BAS (Brake Assist System) có tác dụng tăng tức thì lực phanh đến mức tối đa trong thời gian ngắn nhất khi phanh khẩn cấp xảy ra, cũng nhằm mục đích tăng cường hiệu quả cho hệ thống phanh. Bên cạnh đó, một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP (Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System),… đều có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu quả phanh bằng các biện pháp như tăng thêm các xung lực phanh đến các bánh xe khi cần thiết (EPS), hoặc phân phối lại lực kéo giữa các bánh xe khi xuất hiện trượt lúc phanh (ETS).
7 Gần đây hợp tác với Bosch, hãng Mercedes – Benz cho ra đời hệ thống điều khiển điện tử kiểm soát quá trình phanh với tên gọi Sensotronic Brake Control (SBC) trên mẫu xe SL. Hiện nay hệ thống này đã là trang bị tiêu chuẩn trên các xe sedan từ hạng E của Mercedes – Ben. Kế tục sự nghiệp nghiên cứu về dẫn động phanh ôtô của У.Б. ьеленскии là các tác giả H. . MeTЛЮК, B. П. ABTУШКО [19], đã xây dựng phương pháp nghiên cứu quá trình động lực học trong dẫn động hệ thống thuỷ khí nói chung, trong đó có động lực học dẫn động hệ thống phanh ôtô nhằm xây dựng các phương trình toán học mô tả sự biến đổi ủa lưu lượng, áp suất qua các phần tử trong hệ thống dẫn động phanh theo thời gian. Các phương pháp nghiên cứu của tác giả có thể cho phép khảo sát động lực học các hệ thống dẫn động phanh phức tạp với độ chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏi phải biết vận dụng các phương pháp nghiên cứu này một cách thích hợp khi khảo sát động lực học các hệ thống dẫn động phanh cụ thể, sẽ rút ngắn thời gian và đem lại độ chính xác cần thiết. 1.2.2. Tình hình nghiên cứu hệ thống phanh trong nước Phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng, nó ảnh hưởng đến độ an toàn chạy xe nên luôn được các nhà thiết kế ôtô quan tâm, không ngừng nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao hiệu quả. Đến nay, hệ thống phanh đã trải qua rất nhiều cải tiến, thay đổi. GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn [20], tiến hành nghiên cứu cùng đồng nghiệp tại trường Đại học Bách Khoa, ông chế tạo thành công hai thiết bị là giảm tốc kế và súng phun. Hiệu quả phanh của ô tô được xác định dựa vào một trong hai thiết bị trên. Giảm tốc kế đo được khi ô tô phanh thì đồng thời một cái kim được treo bởi một cái chốt sẽ lắc qua và chỉ vào bảng số. Khi phanh càng gấp thì kim càng lắc mạnh và cho chỉ số càng cao. Và khi muốn xác định hiệu quả phanh thì dựa vào chỉ số đó.
8 GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn đã quyết định cải tiến hệ thống phanh của xe REO – 7. Đề tài đã nghiên cứu thiết kế xi lanh chính đảm bảo độ kín khít của xi lanh và pít tông tạo được áp suất dầu cần thiết khi phanh. Nhờ thế mà hệ thống phanh hoạt động bình thường. Đề tài được ông cùng một số sinh viên thực hiện thành công trong vòng 6 tháng và đưa vào ứng dụng thành công. Một số xe sử dụng lại bình thường và đảm bảo được chất lượng về kỹ thuật. Đề tài cấp nhà nước của PGS.TS Phạm Hữu Nam [20] “Nghiên cứu xác định hiệu quả phanh ôtô ở Việt Nam”, Chủ trì đề mục “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các dụng cụ để kiểm tra và thí nghiệm phanh ôtô trên đường”. Đề tài cấp Bộ của T.S Nguyễn Hoàng Việt [22], “Nghiên cứu phương pháp xác định các chỉ tiêu của phanh ôtô”. Nghiên cứu phương pháp tinh và xây dựng chương trình tính toán động lực học dẫn động phanh, từ đó có thể áp dụng để xác định các chỉ tiêu của phanh trên ô tô. Sản phẩm có thể dùng để tính toán động lực học dẫn đông phanh trên các loại ô tô thông thường. SO PISEY [13] “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra an toàn kỹ thuật các hệ thống phanh và hệ thống lái của ôtô trong điều kiện giao thông ở Campuchia”. Tác giả đã nghiên cứu một số vấn đề sau: nhân tố ảnh hưởng đến sự bám giữa bánh xe với mặt đường, xây dựng mô hình toán học quá trình phanh của ôtô, nghiên cứ ảnh hưởng góc đặt của bánh xe dẫn hướng đến tính ổn định hướng chuyển động của ôtô, thí nghiệm kiểm tra chất lượng làm việc của hệ thống phanh, xây dựng tiêu chuẩn đánh giá an toàn kiểm tra hệ thống phanh. Dương tiến Minh [11] “Nghiên cứu chất lượng phanh ôtô quân sự với hệ thống phanh có lắp bộ điều hoà lực phanh”. Tác giả đã xây dựng mô hình tính toán nghiên cứu động lực học phanh ôtô hai cầu có lắp bộ điều hoà lực
9 phanh, khảo sát sự ảnh hưởng của bộ điều hoà lực phanh tới chất lượng phanh xe ôtô quân sự sử dụng ở Việt Nam. Nguyễn Sĩ Đĩnh [8] “Nghiên cứu động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh ôtô quân sự”. Tác giả đã giải quyết một số nội dung: xây dựng mô hình vật lý động lực dẫn động hệ thống thuỷ lực, xây dựng mô hình tính toán để nghiên cứu động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh thuỷ lực trên xe chỉ huy làm cơ sở lựa chọn lắp bộ ABS cho xe UAZ – 31512 nhằm nâng cao chất lượng phanh, mô phỏng động lực học dẫn động hệ thống phanh xe UAZ – 31512 khi chưa lắp và khi đã lắp bộ ABS bằng công cụ Matlap Simulink. Tạ Văn Tám [15] “Nghiên cứu tính toán tối ưu hệ thống phanh ôtô tải cỡ lớn theo tiêu chuẩn E/ECE/TRANS/505”. Tác giả đa xây dựng chương trình tính toán quá trình phanh với tỷ lệ phân bố lực phanh lý tưởng, lực phanh giữa các cầu thay đổi, tỷ lệ lực phanh giữa các cầu không đổi và mô phỏng bằng phần mềm Matlab. 1.3. Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống phanh ôtô Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau [16]: Làm việc bền vững, tin cậy; Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá. Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh. Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng; Có khả năng thoát nhiệt tốt.
10 Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh là: + Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. + Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính hỏng. + Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên gọi là phanh tay. Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô tải trọng lớn (như xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc. Để giảm dần tốc độ của ô tô trước khi dừng hẳn. Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập. Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường. Để có hiệu quả phanh cao: Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn. Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng. Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn.
11 1.4. Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phanh trên ô tô Hiện nay tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phanh của các nước có khác nhau. Điều này phụ thuộc vào trình độ phát triển công nghiệp ôtô, tình trạng thiết bị, tình hình đường xá và trình độ đội ngũ cán bộ công nhân của mỗi nước. Mặc dù, Liên hiệp quốc có đề xuất tiêu chuẩn chung về phanh ôtô nhưng mỗi nước có tiêu chuẩn riêng để áp dụng cho nước mình. Do công nghiệp ôtô ngày càng phát triển, đường sá ngày càng được hoàn thiện tốt, cho nên tiêu chuẩn về phanh ôtô cũng thay đổi theo thời gian. 1.4.1. Tiêu chuẩn phanh dùng cho cơ sở sản xuất ôtô và trong nghiên cứu khoa học Đặc điểm của tiêu chuẩn này là yêu cầu chất lượng phanh cao, khi thí nghiệm phải tiến hành ở vận tốc lớn khi bắt đầu phanh, ôtô phải chất đầy tải. Tất cả các ôtô phải tiến hành thí nghiệm ở chế độ phanh nguội. Ví dụ: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh của hệ thống phanh chính ở Nga, ôtô được thí nghiệm ở trạng thái đầy tải cho xe vận tải trung bình ở chế độ phanh nguội: Quãng đường phanh ở tốc độ 40Km/h không lớn hơn 17,2 m. Gia tốc ổn định khi phanh Jôđ không nhỏ hơn 5,5 m/s2. Về độ ổn định hướng của ôtô khi phanh, thì tiêu chuẩn yêu cầu cuối quá trình phanh góc lệch β không được quá 80, hoặc kích thước ngoài ôtô không vượt khỏi hành lang 3,5m. Trị số quãng đường phanh S đã cho được xác định bằng công thức [8]: v02 S  Anv0  ,m 26J ôđ Trong đó:
12 v0 – tốc độ bắt đầu phanh, Km/h; Jôđ – gia tốc ổn định khi phanh, m/s2; An – hệ số tính đến độ nhạy (thời gian chậm tác dụng) của hệ thống phanh; 1.4.2. Tiêu chuẩn dùng cho cơ sở sử dụng ôtô Đặc điểm của tiêu chuẩn này: yêu cầu của chất lượng phanh có thấp hơn so với tiêu chuẩn dùng cho ôtô mới xuất xưởng, tốc độ thí nghiệm cũng thấp hơn. Chế độ thử, yêu cầu ở chế độ phanh nguội, thí nghiệm có thể lúc đầy tải hoặc lúc không tải. Ví dụ: tiêu chuẩn về hiệu quả phanh của hệ thống phanh chính (phanh chân) dùng cho ôtô đang ử dụng của Nga (ГOCT 25478 – 91) có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 1993 đối với xe chở hàng có tải trọng trung bình như sau: Tốc độ bắt đầu phanh 40 km/h, quãng đường phanh không lớn hơn 19,7 m. Nếu như tốc độ thử khác với tốc độ đã cho, thì có thể tính lại quãng đường. v02 S  Anv0  ,m 26J ôđ Trong đó: An – hệ số tính đến độ nhạy (thời gian chậm tác dụng) của hệ thống phanh, đối với ôtô đang sử dụng An = 0,15; Gia tốc ổn định khi phanh Jôđ không nhỏ hơn 5,5 m/s2 khi ôtô không tải và Jôđ = 4,4 m/s2 khi ôtô đầy tải. Về độ lệch của ôtô khi phanh (tính ổn định hướng), tiêu chuẩn ГOCT 25478 – 91 yêu cầu như sau: khi phanh ôtô bằng hệ thống phanh chính ( hệ thống phanh chân) ở tốc độ bắt đầu phanh 40 km/h, độ lệch ôtô không được quá:
13 1,25m – đối với phương tiện có chiều dài nhỏ hơn 5m và chiều rộng nhỏ hơn 2m. 1,5m – đối với phương tiện có chiều dài lớn hơn 5m và chiều rộng lớn hơn 2m nhưng không vượt quá 2,5m. 1,75m – đối với phương tiện có chiều rộng lớn hơn 2,5m nhưng không vượt quá 3m. Tiêu chuẩn ГOCT 25478 – 91 còn cho hệ số không đồng đều lực phanh, hệ số không đồng đều lực phanh Kd ở hai bánh xe cùng một trục như sau: Kd = 0,11 Các số liệu về hệ số không đồng đều lực phanh Kd cho ở trên được xác định theo công thức của tiêu chuẩn ГOCT 25478 – 91 như sau: Tmax  Tmin Kd  Tmax  Tmin 1.4.3. Tiêu chuẩn dùng cho kiểm tra phanh định kỳ Kiểm tra phanh định kỳ thường đươc tiến hành sau thời gian sử dụng quy định tuỳ theo cho từng loại ôtô. Tiêu chuẩn dùng cho phanh định kỳ đơn giản hơn so với hai tiêu chuẩn trên. Kiểm tra phanh định kỳ thường được tiến hành ở trạng thái không tải và ở tốc độ phanh ban đầu thấp, có thể tiến hành kiểm tra bằng các phương pháp sau: Kiểm tra phanh định kỳ trên đường: nó có ưu điểm là sát với thực tế, quá trình phanh được phanh trên đường ngang. Do đó có độ chính xác cao, tuy nhiên có một nhược điểm là cần có quãng đường dài đủ để phát huy được tốc độ bắt đầu phanh quy định và chỉ có thể tiến hành khi thời tiết khô ráo. Tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ trên đường của Nga cho xe ôtô chở hàng có tải trọng trung bình. Ứng với tốc độ bắt đầu phanh 40km/h và trạng
14 thái xe không tải trên đường khô, bằng phẳng nằm ngang, quãng đường phanh không lớn hơn 16m, giảm tốc độ không nhỏ hơn 5,5m/s2. Ở nước ta, theo tiêu chuẩn TCN – 224 – 2000 quy định xe ôtô chở hàng có tải trọng trung bình tốc độ bắt đầu phanh 30km/h. Xe ở trạng thái không tải trên đường nhựa khô, bằng phẳng nằm ngang, thì quãng đường phanh không lớn hơn 11m và Jmax không nhỏ hơn 4,2m/s2. Về ổn định hướng khi phanh, góc lệch β không được quá 80, hoặc ôtô không được lệch khỏi hành lang 3,5m. Kiểm tra phanh định kỳ trên bệ thử: nó có ưu điểm là giải phóng nhanh vì diện tích của bệ thử thường là bé, không ảnh hưởng đến thời tiết do tiến hành kiểm tra trong các phòng có mái che. Tuy nhiên, kiểm tra phanh trên bệ thử có nhược điểm là quá trình phanh chưa sát với thực tế, vì sự phanh các bánh xe được tiến hành trên các con lăn hình trụ. Nghĩa là bề mặt tiếp xúc khác với bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường. Do nó có ưu điểm trên, việc kiểm tra phanh trên bệ thử được tiến hành ở đại đa số các nước trên thế giới. Khi tiến hành kiểm tra phanh trên bệ thử dùng các số sau để đánh giá: T Lực phanh riêng: Pr  G Hệ số không đồng đều lực phanh Kd Ví dụ: Tiêu chuẩn trên bệ thử của Nga: Lực phanh riêng của phanh chính (phanh chân)  50% Hệ số không đồng đều lực phanh Kd  20% và được tính theo công thức: Tmax  Tmin Kd  100% Tmax
15 Ngoài các tiêu chuẩn đã nêu ở trên, còn một số tiêu chuẩn khác nữa mà hiện nay các nước trên thế giới đang quan tâm và đánh giá rất cao về ý nghĩa khoa học. Đó là tiêu chuẩn E/ECE/TRANS/505 của châu âu. Nội dung của tiêu chuẩn đề cập đến vấn đề về sự thay đổi trọng lượng giữa các cầu trong quá trình phanh có ảnh hưởng đến chất lượng phanh như thế nào, phân tích hiện tượng trượt lết các bánh xe gây nên mất tính ổn định hướng. Trên cơ sở đó giúp cho việc tính toán thiết kế hệ thống phanh và chỉ ra sự cần thiết phải lắp các van điều chỉnh tự động điều chỉnh áp suất khí nén đến các bầu phanh. 1.4.4. Đo quãng đường phanh trên đường Chọn đoạn đường phẳng dài mặt đường khô có hệ số bám cao [12], không có chướng ngại vật. Tại 1/3 quãng đường cắm cọc chỉ thị điểm bắt đầu đặt chân lên bàn đạp phanh. Cho ô tô chạy đến tốc độ qui định (v), duy trì tốc độ này cho đến vị trí cọc tiêu phanh. Tại vị trí cọc tiêu cắt ly hợp, đặt chân lên bàn đạp phanh và phanh ngặt. Khi phanh, giữ yên vị trí bàn đạp phanh, vành lái ở trạng thái đi thẳng. Chờ cho ô tô dừng lại. Đo khoảng cách từ cọc tiêu đến vị trí ô tô dừng, khoảng cách này là quãng đường phanh, và so sánh với chỉ tiêu đánh giá. Phương pháp này khá thuận lợi, không đòi hỏi nhiều thiết bị, nhưng nhược điểm là độ chính xác không cao, quá trình đo phụ thuộc vào mặt đường và trạng thái đạp phanh, dễ gây nguy hiểm khi thử trên đường. 1.4.5. Đo gia tốc chậm dần, thời gian phanh trên đường Phương pháp này tương tự như trên [1]2, nhưng cần có dụng cụ đo gia tốc với độ chính xác ± 0,1m/s2 và xác định bằng giá trị gia tốc phanh lớn nhất trên dụng cụ đo. Đo gia tốc chậm dần lớn nhất là phương pháp cho độ chính xác tốt, có thể dùng đánh giá hất lượng hệ thống phanh, vì dụng cụ đo nhỏ gọn (gắn trên kính ô tô).
16 Việc tiến hành đo thời gian phanh cần đồng hồ đo thời gian theo kiểu bấm giây với độ chính xác 1/10 giây. Thời điểm bắt đầu bấm giây là lúc đặt chân lên bàn đạp phanh, thời điểm kết thúc là lúc ô tô dừng hẳn. 1.4.6. Đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh Việc đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh có thể tiến hành thông qua cảm nhận của người điều khiển [12]. Song để chính xác các giá trị này có thể dùng lực kế đo lực và thước đo chiều dài, khi xe đứng yên trên nền đường. Khi đo cần xác định: lực phanh lớn nhất đặt trên bàn đạp phanh, hành trình tự do của bàn đạp phanh, khoảng cách tới sàn khi không phanh hay hành trình toàn bộ bàn đạp phanh, khoảng cách còn lại tới sàn. Hành trình tự do của bàn đạp phanh được đo với lực bàn đạp nhỏ khoảng (20 ÷50)N, giá trị nhỏ với ô tô con, giá trị lớn với ô tô tải. Hành trình toàn bộ được đo khi đạp với lực bàn đạp khoảng (500 ÷700)N. Lực phanh lớn nhất trên bàn đạp được đo bằng lực kế đặt trên bàn đạp phanh, ứng với khi đạp hết hành trình toàn bộ. Các giá tri đo được phải so sánh với tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà sản xuất. Khi hành trình tự do của bàn đạp phanh quá lớn hoặc quá nhỏ và hành trình toàn bộ bàn đạp phanh thay đổi chứng tỏ cơ cấu phanh bị mòn, có sai lệch vị trí đòn dẫn động. Khi lực phanh lớn nhất trên bàn đạp quá lớn chứng tỏ cơ cấu phanh bị kẹt, hoặc có hư hỏng trong phần dẫn động. Đo lực phanh và hành trình cần kéo phanh tay. Khi đo cần xác định: lực phanh lớn nhất đặt trên cần kéo phanh tay, hành trình toàn bộ cần kéo. Thông thường trên phanh tay có cơ cấu cóc hãm, vì vậy dùng tiếng “tách” để xác định. Số lượng tiếng “tách” cho bởi nhà chế tạo. Đo hiệu quả của phanh tay bằng cách thử xe trên đường: Chọn mặt đường tốt khô, có độ nhẵn và độ bám gần đồng đều, chiều dài khoảng 150m, chiều rộng mặt đường lớn từ 4 đến 6 lần chiều rộng thân xe. Kẻ sẵn trên nền đường vạch chuẩn tim đường, cắm mốc tiêu vị trí bắt đầu phanh. Cho xe
17 chuyển động thẳng với vận tốc qui định và phanh ngặt, giữ chặt vành lái. Thông qua trạng thái dừng xe xác định độ lệch hướng chuyển động ô tô, đo chiều dài quãng đường phanh AB, và độ lệch quĩ đạo BC. Trị số lệch hướng này có thể lấy bằng giá trị trung bình của độ lệch ngang thân xe trên chiều dài quãng đường phanh, nó biểu thị sự không đồng đều của mômen phanh trên các cơ cấu phanh, do mòn hoặc do hư hỏng trong các đường dẫn động (dòng dẫn động phanh). Điều kiện thử như vậy có ý nghĩa khi xem xét an toàn chuyển động mà không chỉ rõ sự không đồng đều cho các bánh xe. Theo TCVN 224-95 độ lệch quĩ đạo khi phanh ở vận tốc qui định (30m/h với ô tô tải, buýt, 40km/h với ô tô con) không quá 80 hay 3,5m. 1.5. Tổng quan về hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén 1.5.1. Một số đặc điểm của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén Hệ thống phanh dùng khí nén có ưu điểm là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, vì vậy nó được trang bị cho ôtô có tải trọng trung bình và lớn, có khả năng điều khiển hệ thống phanh rơmoóc với hệ thống phanh của ôtô kéo. Do đó phanh đoàn xe được ổn định. Một ưu diểm nữa của phanh khí nén là có khả năng cơ khí quá trình điều khiển ôtô, có thể sử dụng khí nén cho các bộ phận làm việc khác như trợ lực cho bộ phận ly hợp, hệ thống treo loại khí v.v... Nhưng nhược điểm của hệ thống phanh khí nén là số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng khá lớn, giá thành cao. Theo lý thuyết về phanh ôtô do có sự phân bố lại trọng lượng khi phanh, nghĩa là trong quá trình phanh tải dụng tác dụng lên các cầu xe có sự thay đổi (ở cầu trước tải trọng tăng lên và ở cầu sau tải trọng giảm đi). Do đó để phanh có hiệu quả thì lực phanh đặt lên các bánh xe cũng phải có sự thay đổi tương ứng. Trọng lượng tác dụng lên các bánh xe càng lớn thì lực phanh cũng phải càng lớn và ngược lại.
18 Khi thiết kế, nếu không có các van điều chỉnh tỷ lệ phân bố áp suất, nghĩa là áp suất ở các bánh xe cầu trước p1 bằng áp suất ở bánh xe cầu sau p2. Do đó dẫn đến sự phân bố lực phanh không tương ứng với trọng lượng phân bố lên các cầu. Vì vậy sẽ sinh ra hiện tượng trượt lết ở các bánh xe, hoặc không đạt được hiệu quả phanh do không tận dụng hết trọng lượng bám. Nhằm khắc phục hạn chế nêu trên nên các xe ôtô tải đời mới đã bố trí van điều chỉnh áp suất đảm bảo nhận chức năng thay đổi lực phanh ở các bánh xe bằng việc thay đổi áp suất khí nén tới các bầu phanh. Nhờ đó mà tăng được hiệu quả phanh, cho phép tránh được hiện tượng trượt lết và đảm bảo độ ổn định khi phanh xe. Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ôtô vận tải cỡ lớn và trung bình. Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của khí nén. Khi phanh người lái tác dụng một lực nhỏ để mở van khí nén do đó có thể giảm giảm sức lao động của người lái, tuỳ theo kết cấu của mỗi loại xe mà người ta có thể bố trí dẫn động một dòng hay hai dòng. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại dẫn động khí nén một dòng (hình 1.3) 4 1 2 3 6 5 Hình 1.3. Dẫn động khí nén một dòng 1.Máy nén khí; 2. Van điều chỉnh áp suất; 3. Bình chứa khí nén; 4. Van điều khiển (Tổng phanh); 5. Đường ống dẫn khí; 6. Các bầu phanh.