TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 296
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT PHANH TANG TRỐNG
TRÊN XE Ô TÔ KHÁCH VÀ XE TẢI BẰNG KHÍ GAS LẠNH R22
RESEARCH ON THE DESIGN OF A COOLING SYSTEM FOR DRUM BRAKES
ON BUSES AND TRUCKS USING R22 REFRIGERANT GAS
Ngô Văn Hiệp1, Nguyễn Hữu Hải1, Đỗ Hoài Linh2,
Đỗ Quang Đại2, Trần Trung Sơn3, Bùi Văn Chinh4,*
1Lớp KTOT 07- K15, Trường Cơ khí- Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2Lớp KTOT 02- K17, Trường Cơ khí- Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
3Lớp KTOT 01- K17, Trường Cơ khí- Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
4Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
*Email: chinhbv@haui.edu.vn
TÓM TẮT
Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế hệ thống làm mát phanh tang trống trên xe ô tô khách và xe tải sử dụng khí
gas lạnh R22. Mục tiêu của hệ thống là cải thiện hiệu quả làm mát, giảm nhiệt độ phanh trong quá trình vận hành, từ đó
tăng tuổi thọ và độ an toàn cho phanh. Bằng cách sử dụng khí gas lạnh R22, hệ thống có thể nhanh chóng giảm nhiệt độ
phanh, đặc biệt là trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Nghiên cứu bao gồm việc phân tích cấu tạo, nguyên lý hoạt động
và hiệu quả làm mát của hệ thống mới, so sánh với các phương pháp làm mát truyền thống. Kết quả cho thấy hệ thống làm
mát bằng khí gas lạnh R22 có hiệu quả làm mát vượt trội, hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích thực tiễn cho ngành công nghiệp
ô tô.
Từ khóa: Phanh tang trống, hệ thống làm mát, xe ô tô khách, xe tải, khí gas lạnh R22.
ABSTRACT
This study focuses on designing a cooling system for drum brakes on buses and trucks using R22 refrigerant gas. The
system aims to enhance cooling efficiency, reduce brake temperatures during operation, thereby increasing the lifespan
and safety of the brakes. By utilizing R22 refrigerant gas, the system can quickly lower brake temperatures, particularly
under harsh working conditions. The study includes an analysis of the system's structure, operating principles, and cooling
efficiency, comparing it to traditional cooling methods. The results demonstrate that the cooling system using R22
refrigerant gas has superior cooling performance, promising significant practical benefits for the automotive industry.
Keywords: Drum brakes, cooling system, buses, trucks, R22 refrigerant gas.
1. GIỚI THIỆU
Trong ngành công nghiệp ô tô hiện nay, việc đảm bảo
an toàn và hiệu quả của hệ thống phanh là vô cùng quan
trọng. Phanh tang trống là loại phanh phổ biến trên các xe
ô tô khách và xe tải, nhưng chúng thường gặp vấn đề quá
nhiệt khi hoạt động kéo dài hoặc trong điều kiện khắc
nghiệt. Quá nhiệt có thể làm giảm hiệu quả phanh, gây mài
mòn nhanh chóng và thậm chí dẫn đến hỏng hóc hệ thống
phanh.
Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu này đề xuất sử
dụng hệ thống làm mát phanh tang trống bằng khí gas lạnh
R22. Hệ thống làm mát bằng khí gas lạnh không chỉ giúp
giảm nhiệt độ nhanh chóng mà còn duy trì nhiệt độ ổn định
trong suốt quá trình hoạt động của phanh. R22 là loại khí
lạnh có đặc tính nhiệt động lực học tốt, giúp tăng hiệu quả
làm mát và kéo dài tuổi thọ của hệ thống phanh.
2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở lý thuyết
Hệ thống phanh tang trống là một trong những loại
phanh được sử dụng phổ biến trong các xe ô tô. Quá trình
phanh sẽ tạo ra một lượng nhiệt lớn do ma sát giữa má
phanh và tang trống. Nhiệt độ cao có thể gây ra các vấn đề
như mất hiệu quả phanh, mài mòn nhanh chóng các bộ phận
phanh và thậm chí gây hỏng hóc hệ thống phanh. Do đó,
việc làm mát hệ thống phanh là rất quan trọng để đảm bảo
an toàn và độ bền cho hệ thống phanh.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 2972.2. Nguyên lý làm mát bằng khí gas lạnh
Làm mát hệ thống phanh bằng khí gas lạnh dựa trên
nguyên lý hấp thụ nhiệt từ các bề mặt phanh và truyền nhiệt
đó ra ngoài môi trường. Quá trình này thường bao gồm các
bước sau:
Hấp thụ nhiệt: Khí gas lạnh được dẫn tới khu vực tang
trống và má phanh để hấp thụ nhiệt sinh ra trong quá trình
phanh.
Truyền nhiệt: Sau khi hấp thụ nhiệt, khí gas sẽ mang
nhiệt ra khỏi khu vực phanh.
Thải nhiệt: Khí gas sau khi đã hấp thụ nhiệt sẽ được
dẫn quay trở lại máy nén khí.
2.3. Lựa chọn phương án làm mát phanh
Lựa chọn phương án thiết kế:
Để có thể hạ nhiệt phanh một cách nhanh chóng , có 3
phương án được đề ra:
+ Làm mát bằng không khí
+ Làm mát bằng dung dịch
+ Làm mát bằng khí gas lạnh
Phương án 1: Làm mát bằng không khí : tăng khả
năng tiếp xúc của bánh xe với không khí, nhờ không khí
tăng khả năng làm mát, giám nhiệt độ cho phanh. Tuy nhiên,
vì hệ moay-ơ xe tải khá là kín, nên phương án này khó áp
dụng.
Phương án 2: Làm mát bằng nước : Thiết kế hệ
thống ống nước vận chuyển nước từ mui xe đến từng bánh
xe, dùng nước làm mát bánh xe, phương pháp này được áp
dụng khá phổ biến, tuy nhiên hiệu quả của nó không thực
sự tốt và chưa tối ưu, khi nhiệt độ phanh quá cao mà nhiệt
độ nước không đủ để hấp thụ lượng nhiệt phát ra hay khi tài
xế quên đổ đầy nước mui xe .
Phương án 3: Làm mát bằng khí gas lạnh : khí gas
lạnh giúp hạ nhiệt phanh một cách nhanh chóng, do nhiệt
độ khí gas khá thấp , nên phương án này có tính hiệu quả.
Kết luận: chọn phương án 3, làm mát bằng khí gas lạnh.
3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.1. Lựa chọn khí gas
Lựa chọn khí gas lạnh: chọn khí gas lạnh R22
Việc nghiên cứu hệ thống làm mát phanh tang trống xe
ô tô bằng khí gas lạnh R22 là một lựa chọn đáng chú ý vì
một số lý do:
1. Hiệu suất cao: R22 là một loại khí lạnh có khả năng
hấp thụ nhiệt tốt, giúp duy trì nhiệt độ phanh ở mức ổn định
và thấp. Sự ổn định này là chìa khóa cho hiệu suất phanh
tối ưu và an toàn khi lái xe.
2. Khả năng làm mát hiệu quả: R22 có khả năng làm
mát nhanh chóng và hiệu quả, giúp giảm thiểu nguy cơ quá
nhiệt và phai màu phanh. Điều này đảm bảo hiệu suất phanh
được duy trì ổn định trong mọi điều kiện lái xe.
3. Sẵn có và chi phí hợp lý: R22 là một chất lạnh phổ
biến và dễ tiếp cận trên thị trường. So với các loại khí lạnh
khác, R22 thường có giá thành phải chăng, giúp giảm thiểu
chi phí cho việc triển khai và duy trì hệ thống làm mát.
4. Độ tin cậy cao: R22 đã được sử dụng rộng rãi trong
các ứng dụng làm lạnh và làm mát khác nhau trong nhiều
năm qua, chứng minh độ tin cậy và hiệu quả của nó trong
các hệ thống làm lạnh phức tạp.
5. Tiêu chuẩn và quy định: R22 tuân thủ các tiêu chuẩn
và quy định về an toàn và môi trường, làm cho việc sử dụng
nó trong hệ thống làm mát phanh tang trống ô tô trở nên an
toàn và bền vững.
3.2. Thiết kế hệ thống
Bảng 1. Cấu tạo của cơ cấu phanh trên phần mềm mô phỏng
Tên chi tiết Hình ảnh
Giàn nóng
Máy nén
Bình chứa/Bộ
hút ẩm
Van tiết lưu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Số 14 ● 2024 298Bộ chia gas
Phanh khí nén
xe tải
Đường ống
dẫn khí gas
lạnh tới phanh
ở bánh xe
4. KẾT LUẬN
Phanh là một bộ phận quan trọng của hệ thống vận hành
của xe giúp đảm bảo sử độ ổn định, an toàn khi xe di chuyển
và giảm tốc hay dựng lại. Nhưng năng lượng khi phanh sinh
ra là rất lớn
Trong bối cảnh ngày càng tăng của việc nghiên cứu và
phát triển các giải pháp làm mát phanh tang trống xe ô tô
bằng khí gas lạnh, ta có thể kết luận rằng đề tài này đóng
vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và an toàn
của hệ thống phanh.
Việc sử dụng khí gas lạnh như một phương tiện làm mát
mang lại nhiều ưu điểm, từ việc duy trì nhiệt độ phanh ổn
định và giảm thiểu nguy cơ quá nhiệt đến việc kéo dài tuổi
thọ của các bộ phận phanh. Các nghiên cứu và thử nghiệm
đã chứng minh rằng hệ thống này không chỉ cung cấp hiệu
suất phanh tốt hơn mà còn giúp giảm thiểu chi phí bảo
dưỡng và sửa chữa.
Tuy nhiên, để triển khai và duy trì hệ thống làm mát
phanh bằng khí gas lạnh, cần có sự đầu tư kỹ thuật cao và
tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và môi trường. Ngoài ra,
việc nghiên cứu tiếp tục là cần thiết để tối ưu hóa hệ thống,
cải thiện tính ổn định và tích hợp các công nghệ mới để đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp ô tô.
Tổng thể, việc nghiên cứu và phát triển hệ thống làm
mát phanh tang trống bằng khí gas lạnh là một hướng đi hứa
hẹn trong việc nâng cao an toàn và hiệu suất của xe ô tô
trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn Thình, Hệ thống điều hòa không khí ôtô.
[2]. Nguyễn Oanh, Điều hòa nhiệt độ ôtô, NXB. Tổng Hợp TPHCM.
[3]. Trần Thanh Kỳ, Máy lạnh, NXB. Đại Học Quốc Gia TPHCM.
[4]. Thế San – Nguyễn Đức Phấn, Thực hành kỹ thuật cơ điện lạnh, NXB. Đà Nẵng.
[5]. Sửa chữa máy lạnh và điều hòa không khí, NXB.Khoa Học Kỹ Thuật.
[6]. Châu Ngọc Thạch - Nguyễn Thành Chí, Kỹ thuật sửa chữa hệ thống điện trên xe ô tô, NXB.Trẻ.
[7]. Air Conditioner in the Motor Vehicle.
[8]. Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng,
2010. Kết cấu ô tô. Bách Khoa Hà Nội.
[9]. Nguyễn Trọng Hoan, 2018. Bài giảng thiết kế tính toán ô tô, Đại học Bách Khoa Hà Nội.