ĐỒ ÁN CẢI TIẾN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SỬ DỤNG HỆ THỐNG ...

MỤC LỤC

MỤC LỤC.. 1

LỜI NÓI ĐẦU.. 4

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU CHUNG XE ZIL-130. 6

1.1. Giới thiệu chung về xe ZIL-130. 6

1.2. Phân tích kết cấu hệ thống phanh ZIL-130. 11

1.2.1. Máy nén khí 11

1.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất 12

1.2.3. Tổng van phanh. 13

1.2.4. Van an toàn. 15

1.2.5. Bầu phanh. 15

1.2.6. Cơ cấu phanh. 16

CHƯƠNG 2: KIỂM NGHIỆM VÀ TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHANH   19

2.1. Xác định mô men phanh tại các cơ cấu phanh. 20

2.2. Kiểm nghiệp cơ cấu phanh. 21

2.2.1. Tính góc xác định điểm đặt lực. 22

2.2.2. Tính bán kính điểm đặt lực phanh. 23

2.2.3. Bán kính r0 `23

2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên phanh bằng phương pháp họa đồ  25

2.3.1. Họa đồ cơ cấu phanh trước. 25

2.3.2. Họa đồ phanh cơ cấu phanh sau. 26

2.4. Phanh êm dịu và ổn định của ôtô khi phanh (hiện tượng tự xiết) 28

2.5. Kiểm nghiệm các kích thước má phanh. 29

2.5.1. Công ma sát riêng L. 29

2.5.2. Áp suất trên bề mặt má phanh. 30

2.5.3. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh. 32

2.6. Tính bền một số chi tiết 33

2.6.1. Tính bền trốnh phanh. 33

2.6.2. Tính bền guốc phanh. 34

2.6.3. Tính bền đường ống dẫn động phanh. 44

2.6.4. Tính bền chốt phanh. 45

CHƯƠNG 3: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN   47

3.1. Đặt vấn đề. 47

3.2. Chọn phương án thiết kế. 48

3.3. Thiết kế tính toán dẫn động phanh. 51

3.3.1. Máy nén khí 51

3.3.2. Van phân phối khí 51

3.3.3. Van chia khí nén. 55

3.3.4. Van điều chỉnh áp suất 56

3.3.5. Van an toàn. 58

3.3.6. Bầu phanh. 59

3.3.7. Bình chứa khí nén. 62

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT VÀ HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỆ THỐNG PHANH ZIL-130. 63

4.1. Phân tích kết cấu. 63

4.2. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 64

4.2.1. Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan tâm.. 64

4.2.2. Nguyên công 2: Tiện thô các đoạn trục f 21 và f 10  66

4.2.3. Nguyên công 3: Tiện tinh các đoạn trục f 21 và f 10  67

4.2.4. Nguyên công 4: Tiện vát mép và cắt rãnh. 69

4.2.5. Nguyên công 5: Tiện định hình mặt cầu R = 5. 71

4.2.6. Nguyên công 6: Tiện trụ trong f 21. 72

4.2.7. Nguyên công 7: Kiểm tra. 73

4.3. Hướng dẫn khai thác sử dụng hệ thống phanh xe ZIL-130  73

4.3.1. Phanh tay. 73

4.3.2. Phanh chân. 74

4.3.3. Máy nén khí 75

4.3.4. Van điều chỉnh áp suất. 76

4.3.5. Van an toàn. 77

4.3.6 Van phân phối 77

4.3.7. Bầu phanh. 77

4.3.8. Hệ thống dẫn động phanh. 77

4.3.9. Bảo dưỡng hệ thống phanh. 79

4.3.10. Các hiện tượng hư hỏng của hệ thống phanh xe ZIL-130. 79

KẾT LUẬN CHUNG.. 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 83

LỜI NÓI ĐẦU

  Trong thời đại khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, các tiến bộ khoa học kỹ thuật đã được ngành công nghiệp ôtô áp dụng đưa vào trong các sản phẩm của mình nhằm đáp ứng cao nhất những yêu cầu, đòi hỏi chất lượng ngày càng cao của xã hội. Hiện nay nước ta mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và yêu cầu tốc độ chuyển động cho phép ngày càng cao. Trong khi đó hạ tầng giao thông của ta còn yếu kém không theo kịp sự bùng nổ của các phương tiện giao thông đường bộ. Điều này đặt ra vấn đề cấp thiết hàng đầu về việc quản lý, sử dụng xe và an toàn giao thông trên đường.

   Theo số liệu thống kê sơ bộ của các nước, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất so với các lỗi kỹ thuật, chiếm khoảng 52 -74%. Tai nạn giao thông không chỉ gây ra thiệt hại về người mà còn gây lãng phí lớn tài sản của Nhà nước và nhân dân. Ở nước ta bình quân mỗi năm có trên 20.000 vụ tai nạn giao thông làm chết hơn 10.000 người và hàng chục nghìn người bị thương. Bởi vậy các nhà thiết kế liên tục đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu và phát triển để cải tiến, hoàn thiện hệ thống phanh. Tất cả đều hướng tới mục tiêu tăng hiệu quả phanh, tính ổn định hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống, đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả khai thác phương tiện.

   Trong Quân đội đang sử dụng nhiều loại phư­ơng tiện vận tải có hệ thống phanh khí nén một dòng nh­ư: ZIL-130, ZIL-131... Đây là những dòng xe cũ được Liên Xô trang bị, mặt khác vì kinh phí có hạn nên việc thay mới hoàn toàn các trang bị trên là không thể. Trong Quân đội vẫn sử dụng nhiều xe ZIL-130 với hệ thống dẫn động điều khiển hệ thống phanh là loại một dòng, độ tin cậy thấp. Nghiên cứu, cải tiến hệ thống phanh khí nén cho xe ZIL-130 là cần thiết, nhằm giải quyết các vấn đề sau:

       - Phân tích lựa chọn sơ đồ dẫn động phanh nhằm giảm nhẹ cường độ làm việc cho người lái và có độ tin cậy cao.

       - Lựa chọn và thiết kế cơ cấu phanh, dẫn động phanh nhằm đạt mômen phanh và lực phanh yêu cầu, đảm bảo cho xe khi chuyển động cũng như khi dừng xe.

       - Thiết kế các cụm chi tiết trong hệ thống dẫn động phanh phù hợp.

   Vì vậy đồ án tốt nghiệp: “Cải tiến nâng cao chất lượng sử dụng hệ thống phanh ZIL-130” là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao.

   Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS………….. cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ôtô quân sự - Khoa Động lực đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp. Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian. Vì vậy, em rất kính mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, sự góp ý của đồng chí đồng đội để đồ án được hoàn thiện hơn.

 Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

Học viên thực hiện

 ……………

CHƯƠNG 1

 NGHIÊN CỨU CHUNG XE ZIL-130

1.1. Giới thiệu chung về xe ZIL-130

    Xe ZIL-130 do nhà máy chế tạo ô tô mang tên “Li Kha Trốp” sản xuất năm 1964. Xe được đưa vào Việt Nam sử dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự. Đây là loại xe vận tải 2 cầu chủ động (6 x 6), có tính năng cơ động cao, hoạt động tốt trên tất cả các loại địa hình. Xe có thể hoạt động tốt trong điều kiện khí hậu khác nhau, cụ thể hoạt động hiệu quả trong môi trường có nhiệt độ xung quanh trong phạm vi từ -40oC đến +50oC.

Động cơ:

- Xe ZIL-130 động cơ xăng, 4 kỳ, 8 xilanh, bố trí hình chữ V, góc nhị diện bằng 90o, dung tích làm việc 6,0 lít, công suất lớn nhất 150 ml (tương đương 110,4 kW) ở số vòng quay 3200 v/ph, mômen xoắn lớn nhất 41 KGm (tương đương 402,21 Nm) ở số vòng quay 1800-2000 v/ph.

- Thứ tự làm việc của các xilanh là: 1-5-4-2-6-3-7-8.

Hệ thống lái:

-  Dẫn động lái cơ khí, có trợ lực thủy lực, cơ cấu lái dạng vít-đai ốc-thanh răng cung răng.

Hệ thống phanh:

-  Hệ thống phanh chính: Phanh dẫn động bằng khí nén, cơ cấu phanh kiểu tang trống với 2 guốc phanh được bố trí ở tất cả các bánh xe.

- Phanh tay: Tang trống, dẫn động cơ khí.

1.2. Phân tích kết cấu hệ thống phanh ZIL-130

1.2.1. Máy nén khí

Thân của máy nén khí 7, khối xilanh 9 và nắp máy 21 được đúc từ gang xám. Mỗi piston 16 có 3 xec măng: 2 xec măng khí 14 và xec măng dầu 11. Piston 16 được nối với thanh truyền bằng chốt 13. Chốt này được hạn chế dọc trục bằng nắp hãm 12. Thanh truyền 10 lắp ghép với trục khuỷu 53 nhờ bạc 52 và các nắp rời 50. Trên nắp máy, phía trên hai xilanh có hai van nén 18. Van nén tỳ vào đế 17 nhờ lực lò xo 19. Phía bên mỗi buồng nén có các van nạp 26 tỳ vào đế tựa 27 bằng lò xo 25. Cơ cấu giảm tải gồm đũa đẩy 28, đòn ngang 41 và các con trượt 42.

1.2.2. Bộ điều chỉnh áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xilanh của máy nén khí là một phần tử thuộc khối điều khiển trong dẫn động phanh, có tác dụng tự động giữ áp suất khí nén trong hệ thống nằm trong giới hạn đồng thời giảm tải cho máy nén khí. Áp suất này đảm bảo cho dòng khí nén từ các bình chứa đến các bầu phanh với tốc độ không đổi và lưu lượng trong một giây lớn nhất, đảm bảo được thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh ngắn nhất.

1.2.3. Tổng van phanh

 Khí nén sau khi được nạp đầy trong các bình chứa sẽ được điều khiển thời điểm và lưu lượng cung cấp vào hệ thống thông qua một thiết bị có tác dụng như một van khóa gọi là tổng van phanh. 

1.2.5. Bầu phanh 

Bầu phanh chính là khối chấp hành của dẫn động phanh khí nén. Hình 1.8 thể hiện cấu tạo chi tiết của bầu phanh loại màng

Nhiệm vụ của bầu phanh là tạo lực ép lên cần đẩy để quay được cam quay của cơ cấu phanh.

CHƯƠNG 2  

KIỂM NGHIỆM VÀ TÍNH BỀN HỆ THỐNG PHANH

Hệ thống phanh trên xe ZIL-130 là hệ thống phanh khí nén một dòng, với điều kiện khí hậu Việt Nam nóng và ẩm cho nên độ tin cậy của hệ thống phanh xe ZIL-130 là không cao, bên cạnh đó trong thực tế sử dụng bộc lộ những nhược điểm cần khắc phục. Vì vậy việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh trên xe ZIL-130 là cần thiết. Để việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh được hoàn chỉnh thì trước hết ta phải tiến hành kiểm nghiệm hệ thống phanh để đảm bảo các thông số phải phù hợp cho việc thiết kế cải tiến. 

KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH

Kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc, ta thừa nhận một số giả thiết sau đây:

1. Áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỉ lệ thuận với biến dạng hướng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là coi như má phanh tuân theo định luật Huc. Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng.

2. Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má phanh (tấm ma sát) bị biến dạng. Có lý do đó bởi vì má phanh làm bằng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh thường có gân tăng cứng.

3. Bề mặt làm việc của má phanh ép sát bề mặt của trống phanh 100%.

4. Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin.

Áp suất tại một điểm nào đó được xác định theo công thức:

q=qmax.sin

Trong đó:  q: Áp suất tại điểm cần tính.

                  qmax: Áp suất cực đại trên má phanh.

2.1. Xác định mô men phanh tại các cơ cấu phanh

Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần cực đại trong thời hạn cho phép.

Khi thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIL-130 vì là xe của liên xô cũ hệ thống phanh không có ABS, là loại xe vận tải có vận tốc trung bình do đó ta chọn hệ số bám của xe là =0,6.

Từ đó ta có Jmax = 9,8 g: Lấy g=10(m/s2) nên ta có Jmax=6 m/s2.

Thay các giá trị đã tính được vào công thức (2.1) và (2.2) ta được:

Mô men phanh ở một cơ cấu phanh cầu trước là: Mp’=6324 (Nm).

Mô men phanh ở một cơ cấu phanh cầu sau là: Mp’’=6226 (Nm).

2.2. Kiểm nghiệp cơ cấu phanh

Để kiểm nghiệm cơ cấu phanh trước tiên ta xác định các giá trị như góc xác định điểm đặt lực, bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh, bán kính r0.

2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên phanh bằng phương pháp họa đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh. Khi đã chọn và tính toán được các thông số kết cấu () chúng ta tính được và bán kính nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực hướng tâm N là thành phần lực của lực tổng hợp (gồm có N và lực tiếp tuyến T:R=N+T). 

Như đã phân tích ở trên:

                             M’p = M’p1 + M’p2=(R’1+R’2).r’0

                             M”p = M”p1 + M”p2=(R”1+R’’2).r’0

Đường kính vòng tròn cơ sở của cam ép là:

                             d’0 = d’’0 =12 (mm).

Ta xác định các lực U; R; P bằng họa đồ lực.

2.3.1. Họa đồ cơ cấu phanh trước

Như đã phân tích ở trên ta có:

M’p = (R’1+R’2).r’0

Ta vẽ họa đồ lực phanh bằng cách vẽ đa giác lực cơ cấu phanh ta thấy mỗi guốc phanh có 3 lực tác dụng.

 - Guốc trước: R’1,P’1,U’1.

- Guốc sau:  R’2, P’2, U’2.

Vì biết trước được R’­1, R’2 ta có tỉ lệ xích.

+ Lực do cam tác dụng lên guốc phanh:

                             P’1=12994,6 N.

                             P’2=30454,7 N.

Phản lực tại các chốt quay của guốc phanh:

                             U’1=33089 N.

                             U’2=16544 N.

2.3.2. Họa đồ phanh cơ cấu phanh sau

Tương tự như trên ta có:  M”p=(R”1+R”2).r”0

Vẽ họa đồ lực ta được các giá trị cần tìm:

+ Lực do cam phanh tác dụng lên guốc phanh:

                             P”1=12010 N; P”2=30242 N

+ Phản lực tại các chốt quay của guốc phanh:

                             U”1=33089 N; U”2=16111 N

Kết luận: Lực phanh P tác dụng lên guốc phanh đảm bảo yêu cầu tổng momen sinh ra ở guốc phanh trước và guốc phanh sau bằng momen tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.              

2.4. Phanh êm dịu và ổn định của ôtô khi phanh (hiện tượng tự xiết)

Phanh êm dịu và tính ổn định khi phanh phụ thuộc vào sự phân bố đều lực phanh ở bánh xe phải và trái khi các bánh xe không bị gài cứng, phụ thuộc vào sự ổn định của momen khi phanh Mp đối với cơ cấu phanh đã có, khi hệ số ma sát thay đổi trong giới hạn có thể .

2.5. Kiểm nghiệm các kích thước má phanh

Kích thước của má phanh guốc chọn trên cơ sở đảm bảo ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của má phanh và chế độ làm việc 

Thay các giá trị tìm được vào (2.7) ta được:

Công trượt là:

      L=3360 (KN.m/m2).

Vậy L< [L]. Thoả mãn điều kiện.

Thay số tìm được vào công thức (2.11) ta có:

                             p = 311277 N/m2  = 3,1127.104  Pa.

                             p3,11.104 Pa   [2,5.104   3,5.104] Pa.

Vậy điều kiện này cũng được thỏa mãn.

2.5.3. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh, động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra ngoài môi trường không khí.

Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh ở vận tốc max V1=30 km/h  V1=8,3 m/s cho đến khi dừng hẳn V2=0 không vượt quá 150.

Thay số vào công thức (2.13) ta có:

                             t0=8,63 độ