Bài 17 hệ thống phanh

Kết quả là tăng quãng đường phanh, thời gian phanh và giảm gia tốc chậm dần khi phanh • Sự mài mòn má phanh có thể làm bong tróc liên kết giữa má phanh và guốc phanh keo, đinh tán dẫn

KỸ THUẬT Ô TÔ

Bài 6 Chẩn đoán Hệ thống phanh

Trình bày : Đỗ Tiến Minh

6.1 Đặc điểm kết cấu và các hư hỏng

a Phân loại hệ thống phanh

• Hệ thống phanh thủy lực (dùng trên xe con và xe tải có tổng tải trọng < 12 tấn) gồm có:

- Phanh thủy lực đơn giản có: bàn đạp, xy lanh chính, cơ

cấu xy lanh bánh xe

- Phanh thủy lực có trợ lực: Trợ lực thủy lực, chân không, điện từ, khí nén

- Phanh thủy lực có điều chỉnh lực phanh: Điều hòa, ABS

• Hệ thống phanh khí nén (thường dùng trên xe tải, xe bus loại vừa và lớn) gồm có:

- Phanh khí nén đơn giản có: bàn đạp, van phanh, máy nén khí, bình chứa khí nén, cơ cấu phanh bánh xe

- Phanh khí nén có điều chỉnh lực phanh có: bộ điều chỉnh đơn giản và ABS

• Hệ thông phanh thủy lực-khí nén (thường gặp trên ô tô tải nhẹ và trung bình – tổng trọng tải < 12 tấn)

- Hệ thống này dùng khí nén tạo ra áp lực phanh và dầu thủy lực điều khiển cơ cấu phanh bánh xe

- Kết cấu này tận dụng được ưu điểm của cả hai hệ thống phanh thủy lực và khí nén

b Phân loại cơ cấu phanh

• Cơ cấu phanh guốc (thường dùng trên xe tải, xe bus và một

số xe con)

• Cơ cấu phanh đĩa (thường dùng trên xe con) có loại một pittông và loại hai pittông.

6.1.2 Hư hỏng trong hệ thống phanh

6.1.2.1 Hư hỏng trong cơ cấu phanh

a Mòn cơ cấu phanh

• Mòn cơ cấu phanh là do ma sát trong quá trình phanh

• Sự mài mòn này làm tăng khe hở giữa má phanh và trống

phanh (hay đĩa phanh) Kết quả là tăng quãng đường

phanh, thời gian phanh và giảm gia tốc chậm dần khi

phanh

• Sự mài mòn má phanh có thể làm bong tróc liên kết giữa

má phanh và guốc phanh (keo, đinh tán) dẫn đến kẹt

cứng cơ cấu phanh

• Sự mài mòn trống phanh có thể gây cào xước bề mặt

hoặc méo tang trống làm biến động mô men phanh

• Sự mài mòn không đều giữa các cơ cấu phanh làm lệch

quĩ đạo xe khi phanh do lực phanh sinh ra không đều

Tóm lại: Mòn cơ cấu phanh sẽ làm giảm hiệu quả phanh ô tô

b Mất ma sát trong cơ cấu phanh

• Các cơ cấu phanh ngày nay thường dùng ma sát khô Vì vậy nếu bị dính dầu mỡ hay nước thì hệ số ma sát giữa

má phanh và trống phanh (đĩa phanh) sẽ bị giảm đi

• Khi hệ số ma sát giảm, dẫn đến giảm mô men phanh và

do đó làm tăng quãng đường phanh

• Nếu hệ số ma sát giảm không đều giữa các cơ cấu

phanh sẽ làm lệch quĩ đạo chuyển động của xe khi

phanh do lực phanh (mô men phanh) giữa các bánh xe khác nhau

Tóm lại: Mất ma sát trong cơ cấu phanh làm giảm hiệu quả phanh ô tô

c Bó kẹt cơ cấu phanh

• Bó kẹt cơ cấu phanh là do:

- bong tấm ma sát guốc phanh

- hư hỏng cơ cấu hồi vị guốc phanh

- vật lạ rơi vào không gian làm việc

- hiện tượng tự siết (do thiết kế sai)

• Sự bó kẹt cơ cấu phanh gây ra:

- mòn các chi tiết không theo qui luật dẫn đến phá hỏng kết cấu

- nóng các chi tiết và giảm hệ số ma sát giữa má phanh

và trống phanh (đĩa phanh) dẫn đến giảm hiệu quả

phanh

• giảm khả năng chuyển động của ô tô ở tốc độ cao

Tóm lại: Bó kẹt cơ cấu phanh làm giảm hiệu quả phanh và năng suất vận chuyển của xe

6.1.2.2 Hư hỏng dẫn động điều khiển phanh

a Hư hỏng dẫn động phanh thủy lực

• Khu vực xy lanh chính có:

- Thiếu dầu phanh

- Dầu phanh lẫn nước

- Rò rỉ dầu phanh qua gioăng, phớt bao kín bên trong

- Dầu bẩn nhiều cặn làm tắc các lỗ cấp dầu từ bầu dầu tới xy lanh chính

- Sai lệch vị trí pittông dầu do điều chỉnh không đúng

- Nát hỏng các van dầu

- Cào xước hay rỗ bề mặt làm việc của xy lanh chính

• Đường ống dẫn dầu (bằng kim loại hay cao su) có:

- Tắc, kẹt bên trong đường ống

- Thủng, nứt gây rò rỉ tại chỗ nối

- Rò rỉ dầu phanh qua các phớt và gioăng làm kín bên trong

- Xước hay rỗ bề mặt làm việc của xy lanh

- Tắc lỗ cấp dầu từ đường ống cung cấp

- Tắc lỗ xả air

• Khu vực cụm trợ lực có:

- Nguồn năng lượng trợ lực (tùy thuộc nguồn năng

lượng trợ lực là chân không, khí nén, thủy lực, điện, vv)

- Van điều khiển trợ lực: bề mặt van bị mòn nát, không kín khít hoặc bị tắc

- Xy lanh trợ lực không kín khít, sai lệch vị trí, mòn rách màng trợ lực

- Hỏng mối liên kết giữa phần trợ lực và phần dẫn động điều khiển

• Hư hỏng trong cụm điều hòa lực phanh có:

- mòn nát các bề mặt van

- sai lệch vị trí, không kín khít hoặc tắc hoàn toàn lỗ van

• Hư hỏng trong cụm ABS có:

- cảm biến bị hỏng do bụi bẩn, va đập

- van điện từ và bơm thủy lực bị hỏng do tắc kẹt

Tóm lại hư hỏng bộ phận điều khiển thủy lực của hệ thống phanh làm tăng lực bàn đạp, cảm nhận lực bàn đạp thất thường không chính xác, lọt khí vào hệ thống dẫn động, gây bó kẹt và giảm hiệu quả phanh

b Hư hỏng dẫn động phanh khí nén

• Khu vực máy nén khí và van điều áp có

- mòn buồng nén khí do pittông, xy lanh và vòng găng

- mòn hỏng bạc trục khuỷu máy nén khí

- thiếu dầu bôi trơn

- mòn hở van một chiều

- chùng dây đai kéo

- kẹt van điều áp của hệ thống

• Khu vực đường ống và bình chứa khí nén có:

- Tắc đường ống dẫn

- Dầu và nước đọng quá nhiều trong bình chứa khí nén

• Khu vực van phân phối, van ba ngả và các đầu nối có:

- Kẹt các van làm mất hiệu quả dẫn khí

- Nát hỏng các màng cao su

- Sai lệch vị trí làm việc

• Cụm bầu phanh tại bánh xe:

- Thủng các bát cao su

- Gãy lò xo hồi vị bát cao su

- Sai lệch vị trí làm việc

• Cụm cam quay cơ cấu phanh

- Bó kẹt cơ cấu do va chạm hay thiếu mỡ bôi trơn

- Sai lệch vị trí liên kết

- Mòn biên dạng cam

Tóm lại: Hư hỏng trong dẫn động phanh khí nén làm giảm hay mất tính điều khiển hệ thống phanh, giảm hiệu quả phanh, mất an toàn trong vận hành ô tô

6.1.3 Các thông số chẩn đoán và một số tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra hiệu quả phanh

a Các thông số chẩn đoán cơ bản

• Giảm hiệu quả phanh: Tăng quãng đường phanh, thời gian phanh, và giảm gia tốc chậm dần trung bình khi phanh

• Lực phanh (hay mô men phanh) ở bánh xe không đảm bảo.Tăng hành trình tự do bàn đạp phanh

• Phanh trên đường thẳng nhưng xe bị lệch quĩ đạo

chuyển động

• Bánh xe không lăn trơn khi không phanh (bó phanh)

b Các yêu cầu cơ bản khi kiểm tra hệ thống phanh

• Phải đảm bảo dừng xe trong mọi tình huống (S pmin và

J pmax )

• Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ xe trong mọi tình huống

• Phanh êm dịu, lực phanh tỷ lệ với lực bàn đạp và hành

trình bàn đạp

• Sai khác lực phanh trên các bánh xe ở cùng một cầu nằm

trong phạm vi cho phép để đảm bảo ổn định quĩ đạo

chuyển động của ô tô khi phanh

• Tối thiểu trên ô tô phải có hai hệ thống phanh là phanh

chính và phanh dự phòng (phanh chân và phanh tay) Hai

hệ thống phải luôn sẵn sàng làm việc khi cần thiết Phanh tay phải có khả năng thay thế phanh chân khi có sự cố Phanh tay dùng để giữ xe trên đường phẳng hay trên dốc theo thiết kế.

• Lực điều khiển không quá lớn và điều khiển dễ dàng, nhẹ

nhàng kể cả điều khiển bằng chân hay tay

• Hành trình bàn đạp phanh hoặc phanh tay phải thích hợp và nằm trong phạm vi điều khiển của người sử dụng

• Hệ thống phanh phải có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều giữa các lần phanh Độ chậm tác dụng trong hệ thống phanh nhỏ và có thể làm việc

nhanh chóng và tạo hiệu quả phanh ngay khi vừa thôi phanh

• Khi hư hỏng trợ lực thì hệ thống phanh vẫn còn khả năng điều khiển

• Độ tin cậy được bảo đảm với từng chi tiết và cả hệ

thống

• Cơ cấu phanh phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt xa ảnh hưởng tới các chi tiết và cơ cấu xung

quanh như moay-ơ, lốp xe

• Dễ dàng lắp ráp điều chỉnh, sửa chữa và thay thế

c Một số tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra

• Tiêu chuẩn châu ÂU ECE-R13

• Tiêu chuẩn Việt nam 22-TCVN-224-2000

6.2.1 Xác định hiệu quả phanh

a Đo quãng đường phanh trên đường

• Qui trình đo được tiến hành như sau:

- Chọn đoạn đường thẳng, phẳng, dài và có hệ số bám cao, không có chướng ngại vật

- Trên 1/3 quãng đường cắm cọc tiêu chỉ thị thời điểm bắt đầu đặt chân lên bàn đạp phanh

- Cho xe gia tốc tới tốc độ qui định và duy trì cho đến vị trí cọc tiêu bắt đầu phanh

- Tại vị trí cọc tiêu, ngắt ly hợp và đạp phanh (phanh ngặt)

- Trong quá trình phanh, giữ yên vị trí bàn đạp, giũ vô lăng ở vị trí đi thẳng cho đến khi xe dừng hẳn

- Đo khoảng cách từ cọc tiêu đến vị trí xe dừng

• Phương pháp này đơn giản, không cần nhiều thiết bị nhưng độ chính xác không cao và nguy hiểm

b Đo gia tốc chậm dần và thời gian phanh trên đường

• Phương pháp đo giống như đo quãng đường phanh

nhưng cần dụng cụ đo là gia tốc kế và đồng hồ bấm giây

• Gia tốc kế có độ chính xác ±0.1 m/s2

• Đồng hồ bấm giây có độ chính xác 1/10 giây

c Đo lực phanh và mô men phanh trên bệ thử

• Thiết bị đo gồm 3 bộ phận chính là: bệ đo, tủ điều khiển

và đồng hồ chỉ thị

- Cho xe không tải, sau khi đã kiểm tra áp suất lốp lên

bệ thử, qua bàn đo trọng lượng, vào giá đỡ tang trống

Để động cơ hoạt động, tay số ở vị trí trung gian

- Khởi động động cơ bệ thử kéo bánh xe của ô to quay đến tốc độ qui định

- Người lái đạp phanh nhanh, đều cho đến khi bánh xe dừng quay và kim đồng hồ bệ thử không tăng nữa.

- Quá trình đo lực phanh bánh trước kết thúc và người lái tiếp tục cho bánh xe cầu sau lên bệ thử.

- Kết hợp đo phanh tay khi đo lực phanh của các bánh

xe cầu sau

• Kết quả đo bao gồm:

- trọng lượng của ô tô trên các bánh xe

- lực phanh tại các điểm tiếp xúc của bánh xe theo thời gian

• Các tính toán xử lý số liệu

- Sai lệch tương đối và tuyệt đối của trọng lượng hai bên

- Sai lệch tương đối và tuyệt đối của lực phanh hai bên

- Lực phanh đơn vị (là lực phanh chia cho trọng lượng từng bánh xe)

- Tốc độ góc của từng bánh xe theo thời gian

- Độ trượt của từng bánh xe theo thời gian

- Trọng lượng ô tô đặt lên các bánh xe, sai lệch tương đối và tuyệt đối giữa hai bên

- Lực phanh trên các bánh xe thuộc cùng một cầu, sai lệch tương đối và tuyệt đối giữa hai bên

- Quá trình lực phanh theo thời gian

- Sự không đồng đều của lực phanh sinh ra trong một vòng quay bánh xe tính bằng % (độ méo của tang trống)

- Giá trị lực cản bánh xe khi không phanh (độ không lăn trơn) đồng thời chỉ ra hiện tượng bánh xe bị bó cứng khi phanh

- Lực phanh trên các bánh xe cầu sau khi dùng phanh tay

- Tỷ lệ lực phanh và trọng lượng một bánh xe %

- Giá trị sai lệch về lực phanh trên các bánh xe thuộc

cùng một cầu

• Kết quả cho biết chât lượng tổng thể của hệ thống

phanh nhưng không chỉ ra cụ thể khu vực hư hỏng

6.2.2 Đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh

+ đạp bàn đạp với lực từ 500÷700N (giá trị nhỏ cho

xe con và giá trị lớn cho xe tải) và giữ tại đó + đo khoảng cách bàn đạp từ vị trí ban đầu đến vị trí mới

-b Đo lực phanh lớn nhất trên bàn đạp

6.2.3 Đo lực phanh tay và hành trình cần kéo phanh tay

• Thông thường phanh tay co cơ cấu cóc hàm nên dùng tiếng “tách” để xác định hành trình của phanh tay

Một số số liệu về hành trình bàn đạp phanh và phanh tay

a Kiểm tra trên bệ thử

• Đo lực phanh trên các bánh xe sau giống như khi thử

phanh chân

• Hiệu quả phanh đo bằng lực phanh đơn vị (TCVN

5658-1999) không nhỏ hơn 20% trọng lượng xe đặt lên cầu sau

• Số lượng “tách” theo yêu cầu của nhà sản xuất

b Kiểm tra trên đường phẳng

• Chọn đường thẳng, phẳng có hệ số bám cao, không có

chướng ngại vật

• Cho xe chạy thẳng với tốc độ 15 km/h, kéo nhanh và đều

phanh tay

• Quãng đường phanh ≤ 6m, gia tốc phanh ≥ 2m/s2, ô tô

không lệch khỏi quĩ đạo chuyển động thẳng

• Với xe con có thể để xe đứng yên trên nền phẳng, kéo

phanh tay, dùng 4÷5 người đẩy, xe không lăn bánh là

được

• Chọn đoạn đường tốt, có độ dốc khoảng 20 độ

• Cho xe dừng trên dốc bằng phanh chân

• Tắt máy, chuyển số về trung gian, kéo phanh tay, từ từ nhả phanh chân, nếu xe không trôi là được

6.2.5 Xác định sự không đồng đều của lực (hay mô men phanh)

a Đo trên bệ thử phanh ( giống như qui trình đo ở trên)

b Thử trên đường

• Chọn đường tốt, khô, có độ nhẵn và bám đồng đều,

chiều dài đường khoảng 150m, chiều rộng bằng 4÷6 lần chiều rộng thân xe

• Kẻ sẵn tim đường và cắm mốc tiêu vị trí bắt đầu phanh

• Xe phải có tải phân bố đối xứng qua trục dọc, áp suất lốp đủ tiêu chuẩn, góc đặt bánh xe theo qui định

• Cho xe chạy thẳng với vận tốc qui định, 30 km/h với xe tải xe bus và 40 km/h với xe con

• Tiến hành phanh ngặt và giữ chặt tay lái

• Kết quả đo: độ lệch quĩ đạo chuyển động của ô tô khi phanh so với hướng chuyển động ban đầu không quá 8

độ hay 3,5m

• Điều kiện thử như vậy chỉ cho phép đánh giá an toàn chuyển động của ô tô, không cho phép chỉ rõ sự không đồng đều lực phanh ở các bánh xe trên cùng một cầu là

do mòn không đều cơ cấu phanh bánh xe hay do hư

hỏng của dẫn động phanh

6.2.6.1 Chẩn đoán theo đặc điểm chung

• Cơ cấu phanh được chẩn đoán thông qua các biểu hiện

chung ví dụ như xác định lực phanh (hay mô men phanh) trên bệ thử

• Xác định trạng thái cơ cấu phanh thông qua khe hở giữa

má phanh và trống phanh

• Quan sát:

- hiện tượng rò rỏ dầu phanh ở gần xy lanh bánh xe

- Sự hoạt động của cam quay trong hệ thống phanh khí nén

• Kiểm tra lăn trơn của bánh xe khi không phanh để xác

đinh tình trạng bó phanh giữa má phanh và trống (đĩa) phanh

• Kiểm tra lượng rò rỉ khí nén khi đạp phanh

• Kiểm tra bó phanh bằng nhiệt độ các chi tiết và mùi khét

sau khi phanh

• Kiểm tra lăn trơn bằng cách ngắt ly hợp, về sô 0

6.2.6.2 Chẩn đoán theo đặc điểm riêng

a Cơ cấu phanh thủy lực có bộ liên động với phanh tay

• Kích bánh xe lên, kiểm tra hiện tượng bó cứng bánh xe lần lượt qua cac trạng thái phanh bằng phanh chân,

phanh bằng phanh tay và khi thôi phanh

b Cơ cấu phanh đĩa

• Miếng kim loại báo giới hạn mòn má phanh sẽ phát ra tia lửa và tiếng va chạm khi phanh

c Cơ cấu phanh guốc

• Cơ cấu phanh guốc có cam quay

• Cơ cấu phanh có bầu phanh tích năng

• Do đặc điểm của hệ thống phanh thủy lực là truyền năng lượng điều khiển cơ cấu phanh bằng chất lỏng nên khi

chẩn đoán cần thiết phải xác định tình trạng kỹ thuật của hệ thống thông qua:

- Sự rò rỉ dầu dẫn động

- Sự lọt khí vào hệ thống dẫn động

- Hư hỏng các van điều tiết chất lỏng

- Vấn đề bao kín các khu vực chứa dầu phanh

• Có thể chẩn đoán thông qua quan sát rò rỉ dầu, song tốt

nhất là dùng đồng hồ đo áp suất sau xy lanh chính và xy lanh bánh xe

• Hiện tượng giảm áp suất so với tiêu chuẩn có thể do các nguyên nhân kể trên, nhất là hư hỏng do mài mòn các gioăng phớt bao kín không gian chứa dầu phanh Ngoài

ra, còn cần phải kể đến các nguyên nhân sau:

- Do sai lệch các đòn dẫn động

- Tắc bẹp đường ống dẫn dầu

- Vỡ đường ống

- Thiếu hoặc tắc lỗ dầu tại bình chứa dầu

a Đối với hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh

Tiến hành đo áp suất dầu sau bộ điều hóa theo qui trình sau:

• Tháo đường ống dẫn dầu ra cầu trước và cầu sau

• Lắp và đo các đồng hồ đo áp suất có trị số đo lớn nhất đến 100 kg/cm2

• Xả hết khí và bổ sung đủ dầu phanh

• Đạp phanh và theo dõi sự tăng áp suất dầu, xác định áp suất đường dầu sau xy lanh chính và áp suất dầu ra cầu sau trên bộ điều chỉnh lực phanh ở hai trạng thái:

- Tương ứng mức độ bàn đạp chân phanh nhỏ, khi bộ điều hòa chưa thực hiện điều chỉnh, áp suất dầu ra cầu trước và cầu sau như nhau

- Tương ứng với bàn đạp chân phanh lớn, bộ điều hòa bắt đầu điều chỉnh, áp suất dầu ra cầu sau nhỏ hơn áp suất dầu ra cầu trước

• Việc đánh giá kết quả tùy thuộc vào thông số do nhà sản xuất qui định

• Nhờ việc đo áp suất có thể xác định được khả năng làm việc của bộ điều hòa lực phanh trên ô tô

• Các hư hỏng trong hệ thống trợ lực chân không

- Nguồn chân không (động cơ) bị hỏng

• Các biểu hiện xuất hiện như sau:

- Rò rỉ dầu phanh ra khu vực cường hóa

- Lực bàn đạp tăng cao

- Hành trình tự do của bàn đạp giảm nhỏ

- Hiệu quả cường hóa không còn