Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: QUAN HỆ GIỮA LỰC DẪN ĐỘNG VÀ MÔ MEN PHANH TẠIBÁNH XE

CHƯƠNG 2: QUAN HỆ GIỮA LỰC DẪN ĐỘNG VÀ MÔ MEN PHANH TẠIBÁNH XE

Tải bản đầy đủ - 0trang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SĨ



đi qua tâm O của cơ cấu phanh và tâm quay O 1 của guốc phanh. Các góc β 1 , β 2

được tính từ trục Y-Y, nên:

β 0 = β 2 − β1



Các thông số của guốc phanh sau cũng được xác định tương tự. Trong q

trình tính tốn, để phân biệt các guốc trước và sau người ta đánh dấu (') cho các

thông số của guốc trước và dấu (") cho các thông số của guốc sau.

2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA LỰC

DẪN ĐỘNG VÀ MÔ MEN PHANH

2.2.1 Phương pháp họa đồ

Đối với phanh guốc, mô men phanh tại bánh xe được tạo bởi 2 guốc phanh.

Theo vị trí của chúng ta gọi là guốc trước và guốc sau. Chẳng hạn đối với cơ cấu

phanh cầu trước thể hiện trên sơ đồ hình 2.2 ta có:

M p1 = M p' 1 + M "p1



(2.1)



Tương tự như vậy đối với cơ cấu phanh sau:

M p 2 = M p' 2 + M "p 2



(2.2)

ω



M"p1



M'p1



Hình 2.2. Sơ đồ phân bố mô men

phanh trên các guốc phanh



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



33



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SĨ



2.2.1.1. Các lực tác dụng lên guốc phanh

Guốc phanh phải chịu 3 lực:

• Lực P s do dẫn động phanh sinh ra, cụ thể là do pít tơng của xi lanh cơng tác

trong trường hợp dẫn động thuỷ lực và do cam ép trong trường hợp dẫn động khí

nén. Phương, chiều và điểm đặt của lực này đã biết theo kết cấu của cơ cấu phanh.

• Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh, điểm đặt của lực này

được coi là đặt tại tâm quay của guốc phanh O 1 , tuy nhiên phương, chiều và độ lớn

thì chưa biết.

• Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh. Lực này chưa biết cả

về điểm đặt phương, chiều và độ lớn.

Như vậy, cả 3 lực trên đều có những thơng số chưa biết. Để xác định được

các lực này người ta sử dụng phương pháp dựng hình gọi là hoạ đồ lực phanh.

Ở đây, cần lưu ý rằng lực tác dụng từ trống phanh lên má phanh R không

phải là lực tập trung mà phân bố dọc theo má phanh. Thực tế cho thấy lực này phân

bố không đều dọc theo má phanh mà có quy luật phân bố gần với quy luật sin:

q = q max sin β



q được gọi là lực phân bố hay áp suất trên má phanh.

2.2.1.2. Xác định các lực bằng phương pháp họa đồ

Bằng phương pháp dựng hình, người ta được họa đồ lực phanh như trên hình

2.3.

Trên hình 2.3 sử dụng các ký hiệu sau:

- δ là góc giữa lực N và trục X-X:

tgδ =



Ny

Nx



=



cos 2 β 1 − cos 2 β 2

2 β 0 − sin 2 β 1 − sin 2 β 2



(2.3)



- ρ là bán kính đặt lực R:



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



34



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



ρ=



LUẬN VĂN THẠC SĨ



2rt (cos β1 − cos β 2 )



(2.4)



β 02 + sin 2 β 0 − 2 β 0 cos( β1 + β 2 ) sin β 0



Góc δ và bán kính ρ xác định điểm đặt của lực R.

Y''

O'



O''



Y'

P P

X''

R''

ϕ

N''



X'

ϕ



T'

ρ'



N'



δ'



δ'



O



R'



T''

ρ'



r'0

X'

U'



X''



O2



O1



U''

R''

U''



Y'



Y''



P

P



R'



U'



Hình 2.3. Hoạ đồ lực phanh

Qua các cơng thức 2.3 và 2.4 ta thấy các thông số δ và ρ xác định điểm đặt

lực R chỉ phụ thuộc vào các thơng số hình học của má phanh, nên nếu các má phanh

có các kích thước giống nhau thì δ và ρ cũng giống nhau.

Mô men phanh do hai guốc phanh tạo nên. Vì vậy:

M p = M p' + M "p = R' r0' + R" r0"



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



(2.5)



35



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SĨ



trong đó:

r0 = ρ



µ



(2.6)



1+ µ 2



Nếu 2 má phanh có kích thước giống nhau ta có:



ρ ' = ρ" = ρ



và:



r0' = r0" = r0



Hoạ đồ lực phanh cho phép xác định các lực tác dụng lên guốc phanh: P, R,

U từ mô men phanh đã biết. Trong đó, lực P được sử dụng để tính tốn dẫn động mà

cụ thể là đường kính các xi lanh công tác của dẫn động thuỷ lực hay đường kính

màng của bầu phanh dẫn động khí nén. Các lực còn lại U và R thường được dùng

để tính bền cơ cấu phanh.

2.2.1.3. Quan hệ giữa lực P và mô men phanh M p

Quan hệ giữa lực P và mô men phanh M p có thể được thiết lập bằng phương

pháp giải tích. Xét guốc phanh trước, ta có sơ đồ như thể hiện trên hình 2.4. Các lực

tác dụng lên guốc phanh gồm: P', R' và U'.

Chiếu các lực lên trục X ta được:

P' cos α + U ' x − N ' cos δ '−T ' sin δ ' = 0



(2.7)



Để tìm quan hệ giữa P' và M' p ta tìm cách biểu diễn các thành phần lực trong

phương trình trên qua P' và M' p .



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



36



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SĨ



Y'

O'



P'

X'

ϕ

T'

ρ'



N'



a



δ'

O



R'



r'0



α'



U'

U'x



O1



c



X'



Y'

Hình 2.4

Phương trình cân bằng mơ men so với điểm O:

U ' x c = P' a + R' r '0

U ' x c − P' a = R' r ' 0 = M p'



hay:

từ đó:



U 'x =



M p' + P' a

c



Trong quá trình xây dựng hoạ đồ ta đã có:

M = T ' ρ , vậy: T ' =

'

p



M p'



ρ'



T'

tgϕ = µ =

, hay:

N'



N'=



T'



µ



=



M p'



µρ '



Thay các biểu thức của U' x , T', N' vào phương trình 2.7, ta có:

P' cos α +



M p' + P' a

c







M p'



µρ '



cos δ '−



M p'



ρ'



sin δ ' = 0



Cuối cùng ta được:



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



37



HVTH: Phạm Quốc Hồng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



M p' =



µρ ' P' (c cos α + a )

c(cos δ '+ µ sin δ ') − µρ '



LUẬN VĂN THẠC SĨ



(2.8)



Tương tự như vậy đối với guốc phanh sau:

M p'' =



µρ " P" (c cos α + a )

c(cos δ "− µ sin δ ") + µρ "



(2.9)



Nếu các guốc phanh được dẫn động bằng thuỷ lực thì:



P' = P" = P



Trong trường hợp dẫn động bằng cam ép với các má phanh trước và sau

giống nhau ta có:

δ ' = δ " = δ ; ρ ' = ρ " = ρ ; R' = R" = R và vì vậy: M p' = M "p , nghĩa là:



µρP" (c cos α + a )

µρP' (c cos α + a )

=

c(cos δ + µ sin δ ) − µρ c(cos δ − µ sin δ ) + µρ



hay:

P' c(cos δ + µ sin δ ) − µρ

=

P" c(cos δ − µ sin δ ) + µρ



Biểu thức trên cho thấy, đối với cơ cấu phanh dẫn động bằng cam ép ta có:

P' ≠ P"



2.2.1.4. Hiện tượng tự xiết

Đối với guốc trước phanh của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P' và M' p có

dạng:

M p' =



µρ ' P' (c cos α + a )

c(cos δ '+ µ sin δ ') − µρ '



Biểu thức trên cho thấy, nếu:



c(cos δ '+ µ sin δ ') − µρ ' = 0 thì: M p' → ∞ .



Điều này có nghĩa là mơ men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ trở nên vơ

cùng lớn, đây chính là hiện tượng tự xiết. Vậy điều kiện xảy ra hiện tượng tự xiết là:

µ=



c cos δ '

ρ '−c sin δ '



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



(2.10)



38



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SĨ



Trên hoạ đồ lực phanh có thể kiểm tra điều kiện xảy ra hiện tượng tự xiết

như sau: nếu đường thẳng kéo dài phương của lực R' đi qua hoặc nằm dưới tâm

quay của guốc phanh O 1 thì sẽ xảy ra hiện tượng tự xiết.

Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

M p'' =



µρ " P" (c cos α + a )

µρ " P" (c cos α + a )

=

c(cos δ "− µ sin δ ") + µρ " c cos δ "+ µ ( ρ "− sin δ " )



Trên sơ đồ (hình 2.4) có thể thấy: ρ "−c sin δ " > 0 trong mọi trường hợp vì

vậy:

c cos δ "+ µ ( ρ "− sin δ " ) > 0



Nghĩa là đối với guốc sau không bao giờ xảy ra hiện tượng tự xiết.

Trong quá trình thiết kế cơ cấu phanh, nếu lựa chọn các thơng số khơng hợp

lý thì có thể xảy ra hiện tượng tự xiết. Đây là điều cần tránh vì khi xảy ra hiện tượng

này cơ cấu phanh làm việc giật cục, không êm dịu và hơn nữa lái xe khơng thể kiểm

sốt được cường độ phanh theo ý muốn.

2.2.2. Phương pháp sử dụng các công thức gần đúng

2.2.2.1. Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh guốc

Bước đầ u tiên trong thiế t kế tıń h toán phanh guố c là xác đinh

̣ các thông số

kế t cấ u của nó. Cơ cấ u phanh có thể đươ ̣c mô tả bằ ng các phương pháp khác nhau.

Trong tài liê ̣u này sẽ sử du ̣ng cách mô tả với các thông số như thể hiê ̣n trên hı̀nh

2.5.



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



39



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



P



LUẬN VĂN THẠC SĨ



P



Hình 2.5. Sơ đồ tính tốn cơ cấu phanh tang trống

Các thơng số kế t cấ u thường đươ ̣c cho ̣n sơ bô ̣ theo kinh nghiê ̣m và có thể

đươ ̣c hiê ̣u chın̉ h la ̣i sau khi tıń h toán kiể m nghiê ̣m hê ̣ thố ng.

2.2.2.2 Các lực tác dụng lên guốc phanh.

Guốc phanh phải chịu 3 lực:

Khi tính tốn cơ cấu phanh, bước đầu cần xác định quan hệ giữa mô men M τ

với lực dẫn động P Si . Sau đó, trên cơ sở các lực dẫn động đã đươ ̣c xác định cần hiệu

chỉnh lại các thơng số hình học của cơ cấu phanh và tính chính xác lại các phần tử

của cơ cấu phanh.

Sơ đồ tính tốn thể hiện trên hình 2.5 với giả thiết là áp suất lên má phanh

phân bố theo quy luâ ̣t:

P(α) = p max .f(α)



(2.11)



Hiện nay, có nhiều phương pháp để xác định quan hệ giữa mô men phanh và

lực dẫn động. Dưới đây trı̀nh bày hai phương pháp tương đố i thông du ̣ng.

Phương pháp 1

Đối với cơ cấu phanh kiểu “Simplex” có xi lanh thủy lực, coi: P S1 = P S2 =

P S , h 1 = h 2 = h; a 1 = a 2 = a. khi đó:



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



40



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI







1

1

M p Ps rt µ h 

=

+



 k .a − µ .rt k .a + µ .rt 



LUẬN VĂN THẠC SĨ



(2.12)



trong đó µ- hệ số ma sát; r t -bán kính tang trống (m); k- hệ số hiệu chỉnh,

bằng 0,8 – 0,95 [7].

Đối với cơ cấu phanh kiểu “Simplex” với cam ép:

 Ps1

Ps 2 

=

M p rt µ h 

+



 k .a − µ .rt k .a + µ .rt 



Ps 2 =



(2.13)



1+ µ

Ps1

1− µ



(2.14)



Đối với cơ cấu kiểu “Duplex” (P S1 = P S2 = P S , h 1 = h 2 = h):

M p = 2 Ps rt



µh

k .a − µ .rt



(2.15)



Phương pháp 2

-



Đối với cơ cấu “Simplex” có xi lanh thủy lực hoặc với nêm bơi:

Mp =



2 Ps µ hA

A2 − µ 2 B 2



(2.16)



trong đó A và B là các hệ số, phụ thuộc vào quy luật phân bố áp suất lên bề

mặt má phanh và các thông số kết cấu của cơ cấu phanh.

Đối với quy luật phân bố đều (góc được cho theo rad):

A=



l cos α 0 − cos α1

rt

α1 − α 0



B= 1−



(2.17)



l sin α1 − sin α 0

rt

α1 − α 0



(2.18)



Đối với quy luật phân bố sin:

A=



l sin 2α 0 − sin 2α1 + 2(α1 − α 0 )

rt

4 ( cos α 0 − cos α1 )



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



(2.19)



41



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LUẬN VĂN THẠC SĨ



l

B=

1 − ( cos α 0 + cos α1 )

2rt



(2.20)



Đối với các cơ cấu phanh có các guốc phanh tự định vị thì các cơng thức

(2.19) và (2.20) có dạng:

2

2

l cos θ1,2 (α1 − α 0 + 0,5(sin 2α 0 − sin 2α1 ) ) ± sin θ1,2 ( sin α1 − sin α 0 )

A=

2rt

cos θ1,2 ( cos α 0 − cos α1 ) ± sin θ1,2 ( sin α1 − sin α 0 )



(2.21)



2

2

l cos θ1,2 ( sin α1 − sin α 0 ) ± sin θ1,2 (α1 − α 0 − 0,5(sin 2α 0 − sin 2α1 ) )

B= 1−

2rt

cos θ1,2 ( cos α 0 − cos α1 ) ± sin θ1,2 ( sin α1 − sin α 0 )



(2.22)



trong đó dấu “+” sử dụng đối với các guốc xiết và dấu “-” đối với guốc nhả.

Trong công thức (68): θ- góc dịch chuyển điểm áp suất tối đa trên guốc phanh,

thường θ 1 = 40 … 50o, θ 2 = 20 … 30o.

Theo sơ đồ tính tốn, khoảng cách l có thể tính như sau:

l1,2 =



-



( rt − c )



2



2

+ a1,2



(2.23)



Đối với cơ cấu kiểu “Simplex” có cam ép hoặc nêm:

M

=

p



( Ps1 + Ps 2 ) µ



h1 + h2

2A



(2.24)



Tổng các lực P S1 và P S2 được tính như sau.

Đối với nêm:



η

Ps1 + Ps 2 =

Psn

sin γ



(2.25)



trong đó: P sn , N- lực tác dụng lên nêm từ xi lanh hoặc từ bầu phanh; η- hiệu

suất của cơ cấu nêm, có thể lấy trong khoảng η = 0,8…0,95; γ- góc nghiêng của

nêm (độ).

Đối với cam ép:



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



42



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



Ps1 = Ps 2



A − µB

A + µB



LUẬN VĂN THẠC SĨ



(2.26)



hoặc:

2l P

Ps1 + Ps 2 =c t η

dc



(2.27)



Trong đó: l c , m- độ dài của đòn quay cam; d c , m- cánh tay đòn đặt lực tác

động từ cam sang guốc phanh; P t ,N - lực tác động lên đòn quay cam từ dẫn động

phanh; η- hiệu suất của cơ cấu cam thường nằm trong khoảng 0,6 … 0,7.

-



Đối với cơ cấu phanh kiểu “Duplex” và “Duo-Duplex”:



Mơ men phanh có thể được tính như sau:

Mp =



2 Ps hµ

A − µB



(2.28)



Hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống phụ thuộc vào loại vật liệu sử

dụng (bảng 2.1).

Bảng 2.1 Hệ số ma sát của các loại vật liệu má phanh.

Loại vật liệu



Hệ số ma sát



Trên nền cao su



0,44 … 0,56



Vật liệu tổng hợp



0,42 … 0,50



Tất cả các loại vật liệu khi tính tốn sơ bộ



0,30 … 0,35



2.2.2.3 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe

Lực phanh tại bánh xe P p bi ̣ giới ha ̣n bởi lực bám P ϕ . Vì vậy, khi thiế t kế

tổng lực phanh tại tất cả các bánh xe của ơtơ được tính như sau:



GVHD: PGS. Nguyễn Trọng Hoan



43



HVTH: Phạm Quốc Hoàng



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: QUAN HỆ GIỮA LỰC DẪN ĐỘNG VÀ MÔ MEN PHANH TẠIBÁNH XE

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×