Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

Tải bản đầy đủ - 0trang

Do trong quá trình phanh trọng lượng xe dồn về phía trước nên ta có:



G = Z = m .G

p



1



1



1



G = Z = m .G



1



p



2



2



2



2



Với

-



j.h

m = 1 + b.g



: Hệ số phân bố lại tải trọng cầu trước khi phanh



-



j.h

m = 1 − a.g



: Hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh



g



1



g



2



Momen phanh cực đại trên cầu trước:



M PT =



jmax .hg

G.b 

1

+



2L 

g .b



 t

÷.ϕ .r bx





Momen phanh cực đại trên cầu sau:



M PS =



jmax .hg

G.a 

1





2L 

g .a





s

÷.ϕ .r bx





 a; b; hg : tọa độ trọng tâm (mm).

G2

5000

.L =

.3400 = 2212,1( mm)

G

7685

G

2685

b = 1 .L =

.3400 = 1187, 9 (mm)

G

7685

a=



hg = 980 (mm) = 0,98 (m)



 L: chiều dài cơ sở (mm).

 φ: độ bám. Chọn φ = 0.65

 jmax : gia tốc phanh cực đại (m/s2).

jmax = φ.g = 0,65 . 9,81 = 6.38 (m/s2)

 rbx: bán kính lăn (mm). Được xác định theo công thức:

 λ0 : hệ số kể tới sự biến dạng của lốp. Chọn λ = 0.945.



d

20 





r t bx = r s bx = 25, 4.λ0 .  B + ÷ = 25, 4.0,945.  8, 25 + ÷ = 438, 05(mm)

2

2 





Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu trước:

M PT =



7685.9,81.1,1879 

6,38.0,98 

1+



÷.0, 65.0, 438 = 5761, 21 ( Nm)

2.3, 4

 9,81.1,1879 



34



Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu sau:

M PS =



7685.9,81.2, 2121 

6,38.0,98 

1−



÷.0, 65.0, 438 = 4970,54 ( Nm)

2.3, 4

 9,81.2, 2121 



2.2. Thiết kế, tính tốn cơ cấu phanh dạng tang trống

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

cơ cấu phanh cầu trước.



a



P



ßt0



t2



ß



t



s



h



r



ß t1



α



Hình 2.2: Các thơng số hình học cơ cấu phanh



ρ



δ



O



R



N



r00



δ



Nx



O



N



T

φ



Ny



X



Y

Hình 2.3: Xác định lực tác dụng lên má phanh

Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh được phân làm hai thành phần:

35



 Thành phần hướng kính N (phương đi qua tâm O tạo với trục X – X góc δ,

hướng vào tâm). Điểm đặt của N được xác định qua hai thông số: δ và ρ

(khoảng cách từ tâm O tới điểm đặt lực N.

Xét 1 phần tử nhỏ trên má phanh có vị trí được xác định bởi góc β và bị giới hạn bởi

góc dβ.

Giả thiết má phanh phân bố theo quy luật sin, ta có

dN = qmax.sin(β.b.r1).dβ



(b: Bề rộng của má phanh)



 dN x = dN sin β = qmax .b.rt .sin 2 β .d β       

dN y = dN cos β = qmax .b.rt .sin  β .cos β .d β

β2



βt 2



β1



βt 1



N x = ∫ dN x = q max.b.r t. ∫ sin 2 β .d β = qmax .b.rt (



β sin 2 β βt1



)

βt 2

2

4



1

N x = qmax .b.rt (2β t 0 + sin 2β t1 − sin 2 β t 2 )

4

β

β

1

1

N y = ∫ dN y = qmax b.rt ∫ sin 2 β .d β = qmax b.rt ∫ sin 2 β .d 2 β

2

4

β

β

β

β2



t2



t2



1



t1



t1



1

N y = qmax brt (cos 2 β t1 − cos 2β t 2 )

4

 Thành phần tiếp tuyến T (phương vng góc với N).

Giả thiết: dT = µqmax.sin(β.b.r1).dβ

Ta có : dT=µ.dN (với µ là hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống)

Lực R có điểm đặt trùng với N, phương tạo với N góc φvới tgϕ =



T

= µ , và

N



khoảng cách từ tâm O tới phương tác dụng của R là r 0.

Ta có:



tgδ t =



Ny

Nx



=



cos 2.β t1 − cos 2.β t 2

2.β t 0 + sin 2.β t1 − sin 2.β t 2



Góc δ cho phép xác định phương của lực N, chưa xác định được điểm đặt, còn

Giá trị của nó được tính bởi cơng thức



36



N = N x2 + N y2

N=



1

qmax brt (2β 0 + sin 2 β1 − sin 2 β 2 ) 2 + (cos2 β1 − cos2 β 2 ) 2

4



Do momen phanh được tạo bởi lực ma sát T nên gọi khoảng cách từ O đến điểm đặt



lực là ρ ta có:



=> ρ =



Mp = Tρ



Mp

T



=



Mp



µN



dM p = rt .dT = rt .µ.qmax .sin β .b.rt .d β



Mp =



βt 2



β t2



∫ dM = µ.q .r .b ∫ sin β .d β



βt 1



2



p



max



t



βt 1



M p = µ.qmax .rt 2 .b(cosβt 1 − cosβ t 2 )

=> ρt =



2rT ( cos βt1 − cos βt 2 )



β 2t 0 + sin β 2t 0 − 2βt 0 .cos ( βt1 + βt 2 ) .sin βt 0



Trong đó :

rT là bán kính tang trống ta có rT =160 (mm) =0,16(m)

βt1-Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma sát

βt2-Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát

βt2 =βt1 + βt0βt0 - Góc ơm của tấm ma sát.

Với kết cấu cơ cấu phanh đã chọn, sự tác động của cam lên các guốc phanh với

chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên

hai guốc có kích thước bằng nhau.



Thông số



Cầu trước

Má trước (’)



rt (mm)



Má sau (’’)

160



βt1 (o)



25



25



βto (o)



110



110



βt 2 (o)



135



135



c (mm)



120

37



a (mm)



120



α



15



o



()



Hình 2.4: Bảng thơng số kích thước bố trí cơ cấu phanh





tgδ 't = tgδ ''t =



cos 2.25 − cos 2.135

= 0,115

 110.3,14 

2. 

÷+ sin 2.25 − sin 2.135

 180 



Và:

2.0,16 ( cos 25 − cos135 )



ρ 't = ρ ''t =



2



110.3,14

 110.3,14 

2

.cos ( 25 + 135 ) .sin110



÷ + sin 110 − 2.

180

 180 



= 0,183 ( m )



Bán kính r0 xác định theo cơng thức:



r0t = ρ.



µ

1 + µ2



Chọn hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống là µ = 0,3. Với ρ t thay vào công

thức trên ta được



0,3



r0t = r'0t = r''0t = 0,183.



1 + 0,32



= 0, 053 ( m )



o



Và φ = arctg(0,3) = 16,7 .



Thông số



Cầu trước

Má trước(’)



Má sau(’’)



δ ( o)



6,560



ρ(mm)



183



ϕ( o )



16,670



r0(mm)



53



Hình 2.5: Bảng thông số xác

định họa đồ lực phanh



38



2.2.2. Xác định các lực tác dụng lên má phanh theo họa đồ lực phanh



Hình 2.6: Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh sau

Cách







xây



dựng

họa

đồ:

Dựng hệ trục X-X và Y-Y (Y-Y đi qua tâm O

và tâm chốt



phanh).



Xác định và vẽ các lực tác dụng lên guốc phanh trước và sau (do hai guốc chọn như

nhau nên họa đồ chỉ thể hiện lực tác động lên một guốc phanh).

 Lực P: do cam sinh ra. Phương, chiều, đã xác định thông qua thông số a =

120 mm.

 Lực R: do trống phanh tác dụng lên má phanh. R chia làm 2 thành phần N và

T như trên. Điểm đặt của lực R xác định qua lực N dựa vào 2 thông số δ và

ρ. Phương N đi qua tâm O, hướng vào tâm. Dựa vào (δ t ρt) ta vẽ được các lực

P1; R1 và P2; R2. Kéo dài phương của P1 và R1 cắt nhau tại O1, P2 và R2 cắt

nhau tại O2.

 Lực U: do chốt phanh tác dụng lên guốc phanh. Điểm đặt của U 1,2 tại tâm của

chốt phanh O’ và O’’. Tại trạng thái cân bằng tổng các lực tác dụng lên guốc

phanh bằng 0, tức là phương của ba lực cắt nhau tại một điểm, đó là O 1,2. Do

đó phương của lực U1,2 đi qua điểm O1,2. Để xác định chiều của U 1,2 ta dựa



39



vào họa đồ vecto lực trên mỗi guốc phanh ta dễ dàng suy ra chiều của chúng

vì 3 lực này tam ra tam giác lực.

Do cam có biên dạng đối xứng nên khi tác động các má phanh của guốc trước và

guốc sau có khoảng cách dịch chuyển bằng nhau. Trong khi đó, hai má phanh có

kích thước bằng nhau nên biến dạng của chúng cũng bằng nhau và vì vậy, áp suất

trên các má phanh cũng sẽ bằng nhau. Điều này có nghĩa là các phản lực từ trống

phanh tác dụng lên các guốc phanh trước và sau bằng nhau:

R1 = R2 = R.

Vẽ họa đồ vectơ lực: (i = 1; 2).

 Trên các đường thẳng song song với phương của R, dựng các đoạn thằng











AiBi = R.

Từ Bi dựng đoạn thẳng song song với Ui.

Từ Ai dựng đoạn thẳng song song với Pi.

Từ đây ta có các đa giác lực và xác định được chiều của các lực P, U.

Tính tốn các lực P, R, U.



Quan sát họa đồ ta thấy, lực T i là thành phần gây ra momen phanh trên cơ cấu

phanh, do đó ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa lực R và momen phanh.

Ta có phương trình:



R1. r0t + R 2. r0t = M PT R =



M PT 5761, 21

=

= 54351,04 ( N )

2.r0t 2.0,053



Tỉ lệ xích của họa đồ là: k =

Vậy ta có:



54351, 04

= 181, 17

300



P1 = 181, 17 . 83,34 = 15098,71(N)



P2 = 181, 17 . 207,07 = 37514,87(N)

U1 = 181, 17 . 227, 33 = 41185,38 (N)

U 2 = 181, 17 . 99, 62 = 18048,16 (N)

2.2.3. Kiểm tra hiện tượng tự xiết

Hiện tượng tự xiết là hiện tượng khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực

ma sát mà không cần tác động của lực P là lực của cam ép tác dụng vào guốc phanh.

Khi thiết kế ta tránh khơng xảy ra hiện tượng tự xiết này vì nó sẽ gây nguy hiểm khi

40



xe chuyển động trên đường, cơ cấu phanh làm việc giật cục, không êm dịu, lái xe

khơng thể kiểm sốt được cường độ phanh theo ý muốn.

Trong trường hợp như vậy mô men phanh M p , đứng về phương diện lý thuyết, thì

khi xảy ra hiện tượng tự xiết, mô men phanh tiến tới vô tận.

Kiểm tra hiện tượng tự xiết cho guốc trước. Mối quan hệ giữa lực P và mô men

phanh theo phương pháp giải tích thì ta có:



µρ ' P ' ( c cos α + a )

Mp =

c ( cosδ ' + µ sin δ ' ) − µρ '

'



 a: khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm đặt lực P.

 c: khoảng cách giữa trục X và lực tổng hợp U.

Theo cơng thức trên thì khi mơ men phanh tiến tới vơ tận thì xảy ra hiện tượng tự

xiết và khi đó ta có:



c.(cosδ' + µ sin δ ') − µ.ρ ' = 0 => µ =



c.cosδ '

ρ ' − c.sin δ '



Với hệ số ma sát như trên sẽ xảy hiện tượng tự xiết ta thay số các giá trị đã tính tốn

ở phần trên vào cơng thức ta có:

δ’ = 6,56 độ ; ρ’= 183 mm ; c = 120 mm



⇒µ=



120.cos 6,56

= 0, 704

183 − 120.sin 6, 56



Ta thấy rằng khi chọn hệ số ma sát như trên (µ=0.3) khơng xảy ra hiện tượng tự

xiết.

Vậy với các thông số như trên không xảy ra hiện tượng tự xiết ở guốc trước cơ cấu

phanh trước.

Với guốc sau của cơ cấu phanh trước:



µρ '' P '' ( c cos α + a )

µρ '' P '' ( c cos α + a )

Mp =

=

c ( cosδ '' + µ sin δ '' ) + µρ '' ccosδ " + µ ( ρ " − sin δ " )

''



Ta thấy



ρ " − c sin δ " > 0 trong mọi trường hợp vì vậy



c.cosδ " + µ ( ρ " − sin δ " ) > 0

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

41



2.2.4. Xác định chiều rộng má phanh.

Ta có áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh: [q]= 1,5 ÷ 2,0 (MN/m2).

Theo biểu thức tính áp suất giới hạn ta có:



M PT

M PT



b





q

[ ]

µ .rT 2 β 0 [ q ]

µ .b.rT 2 β 0

5761, 21.180

⇒ b≥

= 0, 093 (m)

0,3.0.162.110.π .1,5.106

q =



→ Chọn b = 95 mm.

2.2.5. Kiểm nghiệm má phanh

a.



Công ma sát riêng L.



Ta tiến hành kiểm tra công ma sát riêng tại vận tốc 60 km/h kể từ lúc bắt đầu phanh

tới lúc dừng hẳn.

Công ma sát riêng được tính theo cơng thức:



G.V0 2

L=

2.g.F∑

Trong đó:

 G : trọng lượng xe khi đầy tải.

 V0: Tốc độ của xe khi bắt đầu phanh lấy: V 0= Vmax=60 (km/h)

= 16,67 (m/s)

 F∑ = F1+F2 : diện tích tiếp xúc của các má phanh trên 2 cầu.

Trong đó: - F1 : tổng diện tích má phanh sau

- F1 = ∑β0i.rt.bi



(i là số má phanh, có i= 4 má)



= 4.1,92.0,16.0,130 = 0,16(m2).

- F2 : tổng diện tích má phanh trước

F2 = ∑β0i.rt.bi (i là số má phanh, có i= 4 má)

= 4.1,92.0,16.0,095 = 0,12 (m2).

Vậy tổng diện tích ma sát FΣ= 0,16 + 0,12 = 0,28 (m2).

Thay số vào công thức ta được:



42



7685.9,81.602

L=

= 3812003,97 ( N / m) = 381, 2 ( J / cm 2 )

2

2.9,81.0, 28.3, 6

Vậy L = 381,2 (J/cm2) < [L] =1000 (J/cm2-).

Kết luận: Kích thước má phanh đã chọn đảm bảo công ma sát riêng.

b.



Áp suất trên bề mặt ma sát q.



Áp suất trên bề mặt ma sát được tính theo cơng thức:



q=



M PS

µ .rt .F2



Trong đó :

 MPS: Mơmen sinh ra của cơ cấu phanh trước của xe khi đầy tải:

MPS = 5761,21 (Nm) ;

 F2: tổng diện tích má phanh trước F2 = 0,12( m2);

 µ: hệ số ma sát giữa trống phanh với má phanh μ = 0,3;

Thay vào biểu thức trên ta được



M PT

5761, 21.10−6

q=

=

= 1,0002( MN / m 2 ) < [q] = 1,5 (MN/m 2 )

µ .rt .F2 0,3.0,16.0,12

Áp suất giới hạn cho phép đối với má phanh là [ q ] = 1,5 ( MN / m )

2



Kết luận: Với má phanh đã chọn thì áp suất riêng trên bề mặt ma sát của guốc phanh

trước nằm trong giới hạn cho phép.

c.



Tỷ số p.



Tỷ số p là tỷ số giữa khối lượng tồn bộ của ơ tơ G và tổng diện tích các má phanh

FΣ :



p=



G

≤ [ p]

F∑



Với [p] = (2,5÷3,5) .104 (kg/cm2) đối với ơ tơ tải.

Ta có: p =



G 7685

=

= 2, 75.10 4

Få 0, 28



(kg / cm 2 ) ≤ [ p]



Kết luận: Vậy, kích thước của má phanh đã chọn thỏa mãn tất cả các điều kiện làm

việc của nó.



43



2.2.6. Tính tốn nhiệt phát ra trong q trình phanh

Khi phanh, động năng của ơtơ chuyển thành nhiệt năng.Một phần năng lượng nhiệt

này làm nóng các cơ cấu, một phần tỏa ra môi trường xung quanh.

Nếu nhiệt lượng làm nóng các cơ cấu lớn có thể dẫn đến làm hỏng các chi tiết của

cơ cấu phanh như làm mất tính đàn hồi của lò xo. Mặt khác, nhiệt độ cao ở má

phanh sẽ ảnh hưởng đến hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh và vì vậy sẽ

ảnh hưởng đến hiệu quả phanh.

Phương trình cân bằng năng lượng trong quá trình phanh là:

2



2



t

G v1 − v 2

0

.

= mt .C.t + Ft . ∫ K t .d t

g

2

0



Do khi phanh đột ngột ở thời gian ngắn nên thời gian t nhỏ có nghĩa lượng nhiệt toả

ra ngồi khơng khí là rất nhỏ.

t



⇒ FT ∫ k T d t ≈ 0 nên bỏ qua .

0



Sự tăng nhiệt độ được xác định bằng công thức sau:

2



2



G v1 − v 2

.

= mt .C.t 0

g

2

Trong đó:











V1 : Vận tốc ban đầu khi phanh.

V2 : Vận tốc xe sau khi phanh V2 = 0.

mt : khối lượng của các trống phanh

C: Nhiệt dung của chi tiết nung nóng C = 500(J/kg.độ).



Yêu cầu với vận tốc v1 = 30 (km/h), v2 = 0 thì t0 phải < 150



G.v12

≤ 150

Từ cơng thức trên ta có :  t =

2.g.mt .C

0



G.v12

7685.9,81.8,32

⇔ mt ≥

=

= 35, 29 (kg )

2.g .t 0 .C 2.9,81.15.500



44



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×