Chương 8

XÁC ĐỊNH CHẤT LƯỢNG PHANH Ô TÔ

8.2. THÍ NGHIỆM PHANH Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG

8.2.1. các chế độ thử phanh

Do tốc độ chuyển động và tải trọng của ô tô ngày càng tăng cho nên ngày nay không thể chỉ thử phanh “nguội” mà còn phải thử phanh “nóng”.

Người ta phân biệt việc thử phanh trong điều kiện nghiêm cứu, thiết kế chế tạo và thử phanh trong điều kiện sử dụng.

Trong điều kiện nghiên cứu, thiết kế, chế tạo việc thử phanh được tiến hành ở ba chế độ như sau:

Chế độ 0: chế độ thử phanh nguội, nghĩa là thử phanh thử phanh khi nhiệt độ trống phanh nhỏ hơn 1000C.

Chế độ I: chế độ thử phanh nóng, nghĩa là phanh được rà nhiều lần cho đến khi nhiệt độ trống phanh lớn hơn 1000C rồi mới đem thử.

Chế độ II: chế độ thử phanh trên đường dốc dài, trống phanh nóng trong thời gian dài.

Sở dĩ phải thử phanh ở chế độ I và II là vì khi trống phanh bị nóng thì hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh bị giảm nhiều, do đó hiệu quả của phanh sẽ kém đi.

8.2.2. Tiêu chuẩn về chất lượng phanh

Tiêu chuẩn hiệu quả phanh của ô tô khi thử trên đường đối với trường hợp nghiên cứu, thiết kế chế tạo được trình bày ở bảng 8.2, khi thử thì ô tô ở trạng thái đầy tải.

Tiêu chuẩn về ổn định hướng của ô tô khi phanh, trong điều kiện nghiên cứu khoa học, thiết kế chế tạo là trục dọc của ô tô không lệch quá 80 so với hướng trục dọc lúc bắt đầu phanh hoặc cuối quá trình phanh thì ô tô vẫn nằm trong hành lang cho phép là 3,5 m.

Trong điều kiện sử dụng thì hệ thống phanh được kiểm tra định kỳ bằng cách thử ở chế độ phanh nguội (chế độ 0) với tiêu chuẩn cụ thể được trình bày ở bảng 8.3. Tiêu chuẩn này được Bộ Giao thông vận tải Việt Nam ban hành năm 1995. Khi thử thì cho ô tô ở trạng thái không tải chạy trên đường nhựa khô nằm ngang ở vận tốc bắt đầu phanh là 8,33 m/s (30 km/h), nếu đạt tiêu chuẩn ở bảng 8.3 thì cho phép lưu hành trên đường.

……………………………………………………………………..(trang122)

Bảng 8.3. tiêu chuẩn về hiệu quả phanh để cho phép ô tô lưu hành trên đường của nước Cộng hoà XHCN Việt Nam

Loại ô tô

Quãng đường phanh không lớn hơn (m)

Gia tốc chậm dần cực đại không nhỏ hơn (m/s2)

- Ô tô con và các loại ô tô khác thiết kế trên cơ sở ô tô con

7,2

5,8

-  Ô tô tải trọng lượng toàn bộ nhỏ hơn 80 kN và ô tô khách có chiều dài toàn bộ dưới 7,5 m

9,5

5,0

- Ô tô tải hoặc đoàn ô tô có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 80 kN và ô tô khách có chiều dài toàn bộ lớn hơn 7,5 m

11

4,2

Tiêu chuẩn về tính ổn đinh hướng của ô tô khi phanh trong điều kiện sử dụng do Bộ Giao thông vận tải Viêt Nam ban hành cũng giống như tiêu chuẩn về ổn định hướng của ô tô khi phanh trong điều kiện nghiên cứu khoa học, thiết kế chế tạo đã nêu ở trên.

8.2.3. Các thiết bị dùng cho thí nghiệm phanh ô tô trên đường

Quá trình phanh thường xảy ra trong thời gian rất ngắn, chỉ vài giây, vì vậy cũng gây những khó khăn cho việc đo các thông số để đạt các yêu cầu về độ chính xác cần thiết.

a)     súng phun dùng để đo quãng đường phanh

Quãng đường phanh là quãng đường ô tô chuyển động kể từ khi người lái bắt đầu đạp lên bàn đạp phanh cho đến khi ô tô dừng hẳn. Để  xác định được quãng đường này cần phải đánh dấu được vị trí của ô tô ứng với lúc người lái bắt đầu đạp lên bàn đạp phanh. Thiết bị đánh dấu này được gọi tên là “súng phun”.

Súng phun có thể làm việc trên nguyên lý phun chất lỏng hoặc trên nguyên lý phun bằng thuốc nổ. Nguyên lý phun bằng chất lỏng có nhược điểm là áp suất phun không cao và quán tính của cơ cấu lớn cho nên độ chính xác thấp . Điểm đánh dấu trên đường không rõ và không hội tụ.

Súng phun làm việc trên nguyên lý phun chất nổ, nhờ có áp suất khi nổ rất lớn cho nên độ chính xác cao, điểm đánh dấu trên đường hội tụ tốt và rất rõ.

Trên hình 8.1 trình bày cấu tạo của súng phun để đánh dấu thời điểm bắt đầu phanh. Súng phun gồm có đầu phun 1, trong đầu phun có chứa viên thuốc nổ và chất đánh dấu. Đầu phun đựơc gắn chặt với thanh 3. Thanh 3 có thể chuyển động lên xuống trong bộ phận kẹp chặt 4 và được cố định với bộ phận kẹp chặt bằng các bu lông. ở đầu phun có nến đánh lửa 2. Nến đánh lửa được nối bằng dây dẫn 6 với bộ tăng điện thế 5. Bộ tăng điện thế 5 được gắn với bộ kẹp chặt 4. Bộ tăng điện thế 5 được cung cấp điện từ ắc quy của ô tô qua dây dẫn 6.

Nhờ có bộ phận kẹp chặt 4 ta có thể lắp súng phun một cách dễ dàng trên ô tô ở vị trí thuận lợi và nhờ có thanh 3 ta có thể điều chỉnh khoảng cách giữa đầu súng phun và bề mặt đường bằng cách cho thanh 3 dịch chuyển trong bộ phận kẹp chặt 4. Bộ phận điện thế 5 nhằm mục đích nâng cao thế hiệu để tạo tia lửa ở nến đánh lửa.

Khi làm thí nghiệm người lái xe đạp chân lên bàn đạp phanh sẽ đóng cặp tiếp điểm nối kín mạch điện và ở nến điện sẽ phát sinh tia lửa điện làm cháy thuốc nổ gây áp suất cao đẩy chất đánh dấu xuống mặt đường với tốc độ rất lớn. Nhờ thế đánh dấu được chính xác vị trí của súng phun (tức là của xe) ở thời điểm bắt đầu phanh. Khoảng cách đo được từ vị trí đánh dấu trên mặt đường đến vị trí của súng phun ở cuối quá trình phanh lúc xe dừng hẳn sẽ cho ta quãng đường phanh. Đầu súng phun càng sát mặt đường thì độ chính xác càng cao. Thường người ta đặt đầu súng phun cách mặt đường 100 mm.

…………………………………………….(trang 125)

Hình 8.1. Súng phun để đánh dấu thời điểm bắt đầu phanh.

Ngoài việc dùng súng phun người ta có thể dùng bánh xe số 5 để đo quãng đường phanh nhờ qua máy dao động ký. Kết cấu và sự làm việc của bánh xe số 5 sẽ được trình bày ở phần dưới.

b)     Các thiết bị đo gia tốc chậm dần khi phanh

Để đo gia tốc chậm dần khi phanh có thể dùng giảm tốc kế loại con lắc (hình 8.2) hoặc giảm tốc kế loại thuỷ ngân (hình 8.3).

Giảm tốc kế loại con lắc có kết cấu đơn giản, nó gồm con lắc 1 được treo trong một vỏ hộp kín bằng nhựa 2. Khi phanh do có lực quán tính làm cho con lắc nghiêng đi một góc và kim chỉ của gia tốc kế cũng nghiêng theo. Gia tốc càng lớn thì con lắc nghiêng càng nhiều. Trên vỏ nhựa 2 có thang chia độ để chỉ gia tốc theo m/s2. Thân của gia tốc kế có các núm cao su 3 hình côn dùng để gắn gia tốc kế vào mặt phẳng của vỏ ô tô mà chúng ta muốn đo gia tốc. Khi ấn mạnh các núm cao su hình côn 3 vào bề mặt phẳng của ô tô thì dưới núm cao su sẽ là chân không, do đó ở phía ngoài của núm cao su sẽ có áp suất khi trời ép các núm cao su miết chặt vào mặt phẳng của ô tô, nhờ vậy

…………………………………….(trang 126)

Hình 8.2. Giảm tốc kế loại con lắc để đo gia tốc chậm dần khi phanh.

mà giảm tốc kế được gắn chặt vào ô tô. Khi thử thì giảm tốc kế phải lắp đặt sao cho con lắc nằm ở vị trí thẳng đứng và kim chỉ lúc đầu đúng vào vạch 0. giảm tốc kế loại con lắc cho phép đo gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.

Trên hình 8.3. trình bày giảm tốc kế loại thủy ngân. Nó gồm bởi những ống thông nhau ở dưới có chứa thuỷ ngân và phía trên có chứa chất lỏng có màu. các ống thuỷ tinh được đặt trong vỏ hộp có mặt kính và đặt trên ô tô ở tư thế nằm nghiêng. Khi có giảm tốc thì thuỷ ngân ở bình 1 sẽ di chuyển từ ống này sang ống kia và làm dịch chuyển mức chất lỏng ở các ống nghiêng. Sự dịch chuyển chất lỏng càng nhiều khi giảm tốc càng lớn. Dịch chuyển chất lỏng trên ống 3 chỉ giảm tốc và trên ống này có thang đo đến 8 m/s2. ống 2 dùng để đo gia tốc và trên ống này cũng có thang đo khác theo m/s2. Tiết diện của ống 2 nhỏ hơn của ống 3. ở phía dưới của bình thông nhau 1 có phân eo lại (tiết diện nhỏ đi) với mục đích giảm chấn khi khối thuỷ ngân dịch chuyển. Bình dự trữ 5 nhằm mục đích giảm ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ. Hai ống 2 và 3 được thông với nhau bằng một ống rất nhỏ 4 để khi ô tô không hoàn toàn nằm trên mặt phẳng ngang thì chất lỏng có màu vẫn nằm ở mức ngang nhau tương ứng với vạch số 0.

Giảm tốc kế loại thuỷ ngân cho phép đo gia tốc chậm dần cực đại khi phanh (chỉ số trên ống 3 ) hoặc đo gia tốc của ô tô(thí dụ khi khởi động hoặc khi chạy với gia tốc) theo chỉ số trên ống 2.

Để ghi lại giảm tốc trong suốt quá trình phanh người ta đã chế tạo giảm tốc ký. Trên hình 8-4 trình bày sơ đồ làm việc của giảm tốc ký.

………………………………………(trang 128)

Hình 8.3. Giảm tốc kế loại thuỷ ngân.

Nó gồm có trọng khối 2 khoảng 5 kg được đặt trên bốn lò xo tấm thẳng đứng 3 và chỉ có thể chuyển dịch theo một hướng. Trên trọng khối 2 có gắn kim chỉ 4 có mực để ghi sự dịch chuyển của trọng khối khi có giảm tốc lên trên băng giấy chuyển động 5. Băng giấy chuyển động trong khoảng tốc độ 10  30 m/s. Trên băng giấy có ghi vạch thời gian nhờ một bộ phận ghi thời gian. Để xác định vị trí ban đâu (vị trí 0) của kim chỉ 4 có bố trí lò xo kéo 6. Trên thiết bị có bố trí giảm chấn loại không khí 1 để làm êm dịu chuyển động của trọng khối 1. Giảm chấn 1 là ống cao su có dạng đèn xếp và có lỗ nhỏ.

Giảm tốc ký cho phép ghi giản đồ phanh trong quá trình phanh.

……………………………………(trang 129)

Hình 8.4. Sơ đồ giảm tốc ký.

c)     bánh xe số 5

Bánh xe số 5 dùng để đo quãng đường phanh và tốc độ bắt đâu phanh. Bánh xe số 5 là bánh xe được gắn thêm vào ô tô mà trên đó có đặt cảm biến để đo tốc độ của ô tô lúc bắt đầu phanh và cảm biến đóng mở (bộ tiếp điểm) để xác định quãng đường phanh của ô tô.

Trên hình 8.5. trình bày bánh xe số 5 và lắp đặt nó với ô tô. Phía bên phải của bánh xe có đặt cảm biến 1 để đo tốc độ của ô tô lúc bắt đâu phanh. Loại cảm biến này có nguyên lý làm việc giống như nguyên lý cảm biến điện đo tốc độ của ô tô, nghĩa là nó giống như một máy phát điện, khi bánh xe số 5 quay sẽ phát sinh ra dòng điện và được đưa vào máy ghi sóng để ghi lại. Tuỳ theo tốc độ của ô tô mà bánh xe số 5 sẽ có số vòng quay lớn hay bé và từ đó biến thành dòng điện có cường độ lớn hay bé được ghi trên máy ghi sóng. Như vậy từ chỗ ghi đựơc dòng điện lớn hay bé trên máy ghi sóng ta có thể xác định được tốc độ bắt đầu phanh.

……………………………………………(trang 130)

Hình 8.5. Bánh xe số 5 và lắp đặt nó với ô tô:

1 – cảm biến đo tốc độ; 2- cảm biến đóng mở đếm số vòng quay của bánh xe số 5.

Phía bên trái của bánh xe số 5 có đặt cảm biến đóng mở 2 để đếm số vòng quay của bánh xe số 5. Sự đếm số vòng quay này cũng được ghi lên máy ghi sóng. Biết được bán kính của bánh xe số 5 và số vòng quay của bánh xe trong thời gian phanh ta xác định được quãng đường phanh.

Việc xác định tốc độ bắt đầu phanh và quãng đường phanh còn có thể nhờ các đồng hồ hiện số.

Trên máy ghi sóng thường có bộ phận để đánh dấu thời gian. Như vậy khi dùng bánh xe số 5 cùng với máy ghi sóng có thể xác định quãng đường phanh, tốc độ bắt đầu phanh và thời gian phanh. Cả ba thông số này đều đựơc ghi cùng một lúc trên máy ghi sóng.

Cần chú ý rằng trong kiểm tra ô tô định kỳ tốc độ bắt đầu phanh được xác định nhờ đồng hồ tốc độ gắn trên ô tô. Xác định tốc độ bằng bánh xe số 5 thường được dùng trong điều kiện nghiên cứu khoa học.

Dùng bánh xe số 5 để xác định tốc độ bắt đầu phanh đảm bảo độ chính xác cao, là vì bánh xe số 5 không có tải trọng tác dụng lên nó, do đó bán kính bánh xe số 5 không bị thay đổi trong quá trình phanh và từ đó xác định tốc độ bắt đầu phanh được chính xác.

Nhờ sự phát triển nhanh chóng các lĩnh vực điện tử và tin học, hiện nay đã chế tạo được các thiết bị hiện đại để đo tốc độ bắt đầu phanh, đo lực tác dụng lên bàn đạp phanh, đo quãng đường phanh, đo giảm tốc khi phanh, đo thời gian phanh, đo góc lệch ô tô khi phanh cùng một lúc và ghi lại được trên giấy. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu chất lượng quá trình phanh khi thử phanh trên đường. Thiết bị như vậy cũng đã xuất hiện ở nước ta như dùng cảm biến Datron – 286 của Đức và máy tính Dewetron -3000 của áo có thể đo được các đại lượng kể trên của quá trình phanh.

8.3. THÍ NGHIỆM PHANH TRÊN BỆ THỬ

Khi thí nghiệm phanh trên bệ thử người ta xác định lực phanh hoặc mô men phanh sinh ra ở các bánh xe và sự không đồng đều lực phanh hoặc mô men phanh trên cùng một trục. Ngoài ra bệ thử còn cho phép đo thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh ở từng bánh xe.

Bệ thử phanh có loại tấm trượt và loại con lăn. Loại tấm trượt hiện nay không dùng vì nó đòi hỏi diện tích lớn và phải có quãng đường để ô tô chạy vào bệ thử với vận tốc đến 3,33 m/s (12 km/h).

Bệ thử loại con lăn (hình 8.6) hiện nay được dùng nhiều, nó có ưu điểm là chiếm diện tích bé, chế độ thử ổn định, và có thể tiến hành thử ở bất cứ thời tiết nào vì bệ thử được đặt trong phòng.

Bệ thử gồm có động cơ điện 3 dẫn động các con lăn 2 bộ phận đo lực 4. Khi thử thì bánh xe của ô tô 1 được đặt trên các con lăn 2. Động cơ điện 3 dẫn động các con lăn 2 và qua ma sát làm quay các bánh xe ô tô 1. Khi phanh thì các bánh xe sẽ cản trở sự quay của các con lăn 2, do đó sinh ra các mô men phản lực được đo bằng các lực kế 4. Mô  men phản lực tỷ lệ thuận với mô men phanh sinh ra trên bánh xe. Bề mặt con lăn có các gân có độ nhám đảm bảo hệ số bám giữa con lăn và lốp xe không nhỏ hơn 0,65  0,70. Loại bệ thử này được dùng nhiều trong kiểm tra phanh định kỳ.

Khi thử phanh trên bệ trong kiểm tra định kỳ thì tổng lực phanh ở các bánh xe phải lớn hơn hoặc bằng 50 % trọng lượng của ô tô và độ sai lệch lực phanh trên cùng một lực không được vượt quá 20% so với lực phanh lớn nhất ở trên lực đó.

……………………………………(trang 133)

Hình 8.6. sơ đồ bệ thử loại con lăn để thử phanh.

Để giảm tiêu hao công suất trong kiểm tra phanh định kỳ (vì kiểm tra phanh định kỳ được tiến hành đại trà cho tất cả ô tô đang lưu hành trong sử dụng và số lượng này rất lớn) thì tốc độ tiếp tuyến của các con lăn (tương ứng với tốc độ chuyển động tịnh tiến của ô tô) thường có giá trị thấp 4  6 km/h.