He thong phanh khi nen

Bầu phanh và đòn quay để truyền lực được sinh ra từ khí nén đến hệ thống cơ khí.. Khi áp suất trong bình chứa nằm trong khoảng 80-135 PSI thì ápsuất hệ thống đã cân bằng, lúc đó máy nén

KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN

Sơ đồ hệ thống phanh khí nén

1 NHỮNG CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN

Một hệ thống phanh khí nén cơ bản sử dụng trên xe cần có 5 phần:

1 Một máy nén để bơm khí và bộ điều áp để điều chỉnh áp suất máy nén

2 Một bình chứa hay thùng chứa để dự trữ khí nén

3 Một phanh chân để điều khiển dòng không khí nén từ bình chứa khi cần phanh

4 Bầu phanh và đòn quay để truyền lực được sinh ra từ khí nén đến hệ thống cơ khí

5 Má phanh và bố phanh hoặc đĩa để tạo ma sát nhằm dừng bánh xe

Trước khi tim hiểu nguyên tắc hoạt động của hê thống phanh, chúng ta cần hiểunhững chi tiết riêng biệt hoạt động như thế nào

B – Nguyên tắc hoạt động

Máy nén được dẫn động bằng động cơ, có thể bằng bu-ly và đai hoặc trục và bánhrăng Với loại dẫn động bằng đai, nên kiểm tra đai thường xuyên để phát hiện những vết nứt

và độ dãn Tương tự, nên kiểm tra máy nén, giá đỡ khung có bị gãy hay bu-lông có bị lỏng

Thông thường máy nén được dẫn động bằng động cơ nên khi động cơ hoạt động thìmáy nén cũng hoạt động Khi áp suất trong bình chứa nằm trong khoảng 80-135 PSI thì ápsuất hệ thống đã cân bằng, lúc đó máy nén không cần thiết phải hoạt động Một bộ điềukhiển được dùng để điều chỉnh áp suất nhỏ nhất và lớn nhất bằng cách điều chỉnh thời điểmmáy nén hoạt động Điều này được hiểu như là chế độ “không tải” và “có tải” Hầu hết máynén đều có 2 xy-lanh, mỗi xy-lanh tương tự như xy-lanh động cơ Khi áp suất bình chứa đạtđược tối đa (nằm trong khoảng từ 115-135 PSI), bộ điều khiển sẽ chuyển máy nén sang chế

độ “không tải”

Máy nén phải có khả năng nâng áp suất trong bình chứa từ 50 lên 90 PSI trong vòng

3 phút Nếu không thể làm được điều đó, máy nén cần được sửa chữa Nguyên nhân có thể

do bầu lọc bị nghẹt hoặc đai bị trượt Nếu không phải do hai nguyên nhân trên, chúng ta cầnkiểm tra máy nén

Để máy nén hoạt động ở chế độ “không tải”, khí nén được đưa tới van nạp của máynén, giữ cho van nạp mở Do đó không khí được bơm tới bơm lui giữa hai xy-lanh thay vìđược nén Khi áp suất trong hệ thống giảm xuống (thấp hơn 80 PSI), van nạp đóng lại, đưamáy nén về chế độ hoạt động “có tải” Trong suốt quá trình làm việc ở chế độ “không tải”,máy nén đã tự giải nhiệt

Máy nén được bôi trơn nhờ hệ thống bội trơn động cơ, tuy nhiên cũng có một vài máynén tự bôi trơn và đòi hỏi phải được thường xuyên kiểm tra khả năng bôi trơn

Một điều quan trọng cần lưu ý là, không khí đưa vào được giữ càng sạch càng tốt.Trước tiên, không khí đi qua bầu lọc để giữ lại bụi bẩn Bầu lọc phải được làm sạch thườngxuyên Tuy nhiên, bầu lọc sẽ hạn chế dòng khí đi vào máy nén, giảm hiệu quả của máy nén

Do đo, một vài loại xe có lỗ nạp của máy nén được gắn vào cổ góp đường ống nạp và lấykhông khí đã được lọc từ bộ lọc của động cơ

Máy nén loại pit-tong hoạt động cùng nguyên tắc với kỳ nạp và kỳ nén của động cơ:

Kỳ nạp: Piston đi xuống tạo ra chân không trong xy-lanh

làm cho van nạp mở Van nạp mở sẽ làm cho không khí

chạy qua van nạp vào xy-lanh

Kỳ nén: Piston đi lên nén không khí trong xi-lanh.

Hình 2.2

tong gần đi hết hành trình, không khí ở trạng thái có áp sẽ nâng van thoát và đi vào đườngthoát hướng đến bình chứa.

Áp suất bình chứa đi vào bộ điều áp qua lỗ bình chứa, tác động lên piston và vannạp/xả Khi áp suất khí tăng lên, piston và van di chuyển đi lên nén lò xo giới hạn áp suất.Khi áp suất bình chứa đạt giới hạn lớn nhất của máy nén thì bộ điều áp bắt đầu chế độ ngắt.Chốt xả đè lên van xả/nạp, đóng đường xả và mở đường nạp Sau đó khí bình chứa chạyxung quanh van nạp thông qua đường ống trong piston ra ngoài lỗ không tải đi tới cơ cấukhông tải của máy nén Khí cũng chạy xung quanh piston, piston có đường kính lớn hơn ởphần đầu, kết quả là lực thêm vào từ đường kính trên sẽ làm cho van nạp mở lớn nhất

Khi áp suất bình chứa rơi xuống giá trị nhỏ nhất và bộ điều áp bắt đầu chế độ kíchhoạt Lực tác dụng bởi áp suất khí trên piston sẽ giảm xuống để lò xo giới hạn áp suất đi

Hình 2.3

thước của bình chứa phụ thuộc vào số lượng

và kích thước của bầu phanh, cùng với kết

cấu của phanh tay Hầu hết các loại xe đều

trang bị từ 2 bình chứa trở lên Do đó thể

tích không khí dự trữ sẽ lớn hơn Bình chứa

đầu tiên sau máy nén đóng vai trò như là

bình cung cấp hay bình ướt Những bình

chứa khác được hiểu như là bình sơ cấp, thứ

cấp hay bình khô

Khi khí đã bị nén, nó bắt đầu nóng lên Khí nóng này được làm mát ở trong bìnhchứa, do đó sẽ gây ra hiện tượng ngưng tụ Sự ngưng tụ xảy ra trong bình chứa chính là hơinước ngưng tụ khi đi vào cùng với không khí sau khi bị nén Nếu dầu bị rò rỉ qua xec-mangcủa máy nén và hòa trộn với hơi ẩm này thì sẽ tạo ra cặn dầu và được tích lũy ở dưới đáybình chứa Nếu cứ để tiếp tục tích lũy, cặn dầu (gồm nước và dầu) sẽ đi vào hệ thống phanh

và gây ra những tác hại với van và những bộ phận khác

1.2.2 Van xả

Bình chứa được trang bị van xả để xả hơi

ẩm và cặn dầu tích lũy trong hệ thống Để hạn chế

lượng nước tích trữ trong bình chứa, phải xả tất cả

các bình chứa hàng ngày

Ở những tình trạng làm việc khắc nghiệt,

những bình chứa phải được xả hai hay nhiều lần

mỗi ngày Để xả bình chứa trên xe kéo, luôn bắt

đầu với bình ướt Ngoài ra, để thải sạch toàn bộ hơi

ẩm ra ngoài chúng ta cần phải để toàn bộ khí mang

áp suất thoát ra ngoài

1.2.3 Yêu cầu

Một vài bình chứa có 2 hay nhiều vách ngăn, mỗi vách ngăn có một van xả riêng, do

đó mỗi ngăn phải được xả riêng biệt

Một số bình chứa được trang bị van xả tự động Van này sẽ tự động xả hơi ẩm khỏi

Hình 2.5

bảo rằng kết cấu cơ khí hoạt động đúng chức năng Những đường ống gắn với bộ làm nóngvan bị đứt hay bị lỏng cần được sửa ngay.

1.3 Bầu lọc, van an toàn, tổng phanh

1.3.1 Bầu lọc

Hình 2.7a

Bầu lọc được lắp giữa máy nén và bình ướt

để loại bỏ hơi ẩm khỏi khí nén Máy nén cũng có

thể được lắp riêng biệt với bộ sấy hút ẩm và lọc dầu

hoặc có thể làm rỗng với vách ngăn được thiết kế

nhằm tách hơi ẩm khỏi không khí Cả hai bầu lọc

đều sử dụng khí nén để lọc hoặc đẩy chất bẩn được

tích tụ ở lõi bộ sấy Van lọc có dây nhiệt dùng để

ngăn chặn hơi m bị đóng băng ở những vùng có khí

hậu lạnh Nên kiểm tra đường dây gắn với bộ làm

nóng để chắc rằng dây không bị lỏng

Hình 2.7b

Hình 2.8

1.3.2 Van an toàn

Một van an toàn bảo vệ

bình chứa khỏi vượt áp và nổ

nếu bộ điều áp hư và không đưa

máy nén về chế độ “không tải”

Van này gồm 1 viên bi có gắn lò

xo lực, van cho phép không khí

thoát ra khỏi bình chứa vào

trong không khí khi áp suất bình

quá lớn Việc quyết định mở van

phụ thuộc vào lực lò xo Van an

toàn thông thường mở ở 150

PSI Nếu áp suất trong hệ thống

tăng lên sấp xỉ 150 PSI, áp suất sẽ nén lò xo đẩy viên bi rời khỏi bệ đỡ, đưa không khí có ápsuất cao thoát ra ngoài qua lỗ thoát Khi áp suất trong bình chứa giảm xuống sấp xỉ 135 PSI,

lò xo sẽ đưa viên bi tác dụng lên bệ đỡ ngăn lối ra của không khí Không phải tất cả các van

an toàn đều có khả năng giảm áp bằng tay

Nếu van an toàn phải giảm áp, máy nén và bộ điều khiển cần được điều chỉnh, kiểmtra và sửa chữa

Tổng phanh là dụng cụ để cung cấp khí nhằm điều khiển hệ thống phanh Hành trìnhbàn đạp phanh sẽ quyết định áp suất khí cung cấp trong các đường ống nhưng áp suất tối đakhông vượt qua áp suất bình chứa Khi nhả bàn đạp phanh, hoạt động phanh bị ngắt.

Khi người lái chỉ đạp nửa hành trình bàn đạp, tổng phanh sẽ tự động duy trì áp suấtkhí mà không cần người lái phải điều chỉnh áp lực bàn chân lên bàn đạp

Khi nhả bàn đạp, khí cung cấp cho hệ thống sẽ thoát ra ngoài vào không khí qua lỗthải Bàn đạp phanh khí nén có dạng một lò xo lực, do đó nó tạo ra những cảm giác khác vớicảm giác do bàn đạp phanh dầu mang lại

B – Nguyên tắc hoạt động

Đạp phanh

Khi đạp bàn đạp phanh, lực từ bàn đạp sẽ truyền xuống con đội, qua lò xo chia lựcbằng cao su và tới piston Piston di chuyển và thân của piston mà cũng là bệ xả sẽ đóng lại.Khi bệ xả đóng, van nạp di chuyển khỏi bệ Áp suất từ bình chứa sau đó đi vào van nạp và ra

lỗ phân phối đi đến các bầu phanh nhằm cung cấp lực phanh đến các bánh xe

Nhả phanh

Khi nhả bàn đạp phanh, lúc này lực cơ cấu rời khỏi đỉnh piston Lực sinh ra nhờ ápsuất ở dưới piston bắt đầu lớn lên, nâng piston và mở van xả Khí nén ở dưới piston và trongđường phân phối được xả thông qua lỗ xả

1.4 Bầu phanh và đòn xoay

1.4.1.Bầu phanh

Khi nhả phanh Khi đạp phanh

Hình 2.10Bầu phanh là một khoang chứa được ngăn ra nhờ màng cao su Khí nén đẩy tấmmàng làm cho nó căng ra, tấm màng tác dụng lên cần đẩy làm quay đòn quay Lực được sinh

ra nhờ chuyển động của cơ cấu trên sẽ phụ thuộc vào áp suất khí nén và kích cỡ của tấm

màng Nếu xuất hiện một lỗ thủng trên tấm màng, khí bị thoát ra ngoài, giảm hiệu quả củabầu phanh Nếu màng bị bể hoàn toàn, phanh sẽ không còn tác dụng.

Đối với xe tải, bầu phanh trước nhỏ hơn bầu sau vì trục trước chịu tải ít hơn

1.4.2 Đòn xoay

1.4.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

Đòn quay điều chỉnh độ hở hoặc hành trình tự do khi nối thanh đẩy và trực cam S Độ

hở này xuất hiện khi má phanh bị mòn Nếu đòn quay không được điều chỉnh nằm trong giớihạn cho phép, hiệu quả của phanh giảm xuống và thời gian trễ tăng lên Độ hở sẽ ngày cànglớn hơn cho đến khi màng nằm sát vào thành bên Lúc này, phanh sẽ không còn hiệu quả

A – Đòn xoay thường (đòn xoay điều chỉnh bằng tay).

Hình 2.11

Hình trên là loại đòn xoay bằng tay thông dụng, dùng cơ cấu điều chỉnh trục vít bánhvít Khi phanh, góc giữa thanh đẩy và đòn xoay không nên lớn hơn 90o Ở đòn xoay điềuchỉnh bằng tay, đai ốc vít được vặn cho đến khi má phanh chạm vào trống và nhả lại, thường

là một vòng Một thiết bị khác, mà có thể là vòng đệm lò xo được gắn ở đầu đai ốc vít, sẽđược xiết vào cho đến khi chìa khóa bắt đầu bị trượt ở trên đầu đai ốc Loại đòn xoay nàyđược biết là đòn xoay khóa

Ngoài ra, loại đòn xoay còn lại là loại đòn xoay sử dụng bi một chiều bên trong lò xolực để khóa góc điều chỉnh, và sẽ phải lấy ra để điều chỉnh khe hở Loại này được còn gọi làđòn xoay rãnh bi Nếu kiểm tra khe hở thường xuyên thì những vấn đề hoạt động không tốtcủa phanh sẽ giảm Xe ít khi mất phanh vì mất khí mà thường là do khe hở quá lớn

B – Đòn xoay điều chỉnh tự động

Hình 2.12

Một vài hệ thống phanh có đòn xoay điều chỉnh tự động, đòn xoay này sẽ tự độngđiều chỉnh khe hở để bù vào do độ mòn của phanh gây ra Công việc này sẽ duy trì thườngxuyên để đảm bảo khe hở chính xác giữa má phanh và trống phanh Có nhiều loại và đời đònxoay điều chỉnh tự động khác nhau đã được sử dụng Ban đầu, chúng thường là đòn xoaythay đổi góc xoay hoặc đòn xoay thay đổi khe hở

Đòn xoay thay đổi hành trình sẽ điều chỉnh khe hở khi nó nhận ra góc xoay đúng bịthay đổi Nó điểu chỉnh chính xác hành trình giữa trống phanh và guốc phanh nếu có thayđổi Một vài đòn xoay điều chỉnh tự động có khả năng giảm khe hở khi nó điều chỉnh khe hởquá lớn Nếu xe được trang bị đòn xoay điều chỉnh tự động, không nên chủ quan rằng phanhluôn được điều chỉnh Có nhiều nguyên nhân để đòn xoay không thể duy trì được khe hởđúng Có thể do lắp đặt không chính xác, áp lực duy trì không đủ, biến dạng giá đỡ, bạc lóttrục cam bị mòn, thanh đẩy bị cong Thậm chí việc kiểm tra bằng mắt có thể gây ra nhữngvấn đề liên quan đến chức năng điều chỉnh

1.4.3 Nguyên tắc làm việc của đòn quay và bầu phanh

Hình 2.13 Bầu phanh thường nằm trên trục gần bánh xe Áp suất được đưa vào thông qua lỗnạp Khí nén tác dụng lên màng và truyền qua thanh đẩy Thanh đẩy nối với đòn xoay nhờđai ốc và chốt Quá trình này biến chuyển động thẳng của thanh đẩy từ bầu phanh thànhchuyển động quay của trục phanh và cam-S Khi khí nén được thải ra ngoài, lò xo hồi vịtrong bầu phanh đẩy màng và kéo thanh về vị trí nhả phanh

1.5 Kết cấu của cơ cấu phanh

Hình 2.14

Hình trên là loại cơ cấu phanh thông dụng dùng trên trục sau xe tải và trục rơ-moóc.

Cơ cấu trục trước có bầu phanh và đòn xoay nằm trên mâm phanh (hoạt động của hệ thốnglái)

Phần kim loại dùng làm má phanh được gắn chặt vào guốc phanh Chất lượng phanhphụ thuộc vào phần kim loại này Má phanh phải phủ một lớp ngoài để có thể chịu đượcnhiệt độ cao và ít giảm tính năng khi nhiệt độ cao

Việc mất hoặc giảm hiệu quả phanh xảy ra khi trống phanh bị giãn nở cách xa máphanh Má phanh cũng giảm hiệu quả khi bị quá nhiệt

Hoạt động xoay của cam S và trục cam tạo lực ép guốc phanh và má phanh, trốngphanh Lúc này má phanh sẽ sinh nhiệt do má sát với bề mặt trống phanh

Độ dày của trống quyết định lượng nhiệt mà trống và má phanh có thể hấp thụ và tỏavào không khí Trống bị mòn mỏng sẽ làm tăng nhiệt rất nhanh Phanh trở nên thiếu tin cậy

và nguy hiểm khi trống phanh bị méo, lò xo hồi vị yếu, má phanh không đứng, điều chỉnhquá ngắn hoặc dầu mỡ, chất bẩn trên má phanh Chỉ được chữa và thay thế trống phanh dưới

sự hướng dẫn của nhà sản xuất

2 NHỮNG CHI TIẾT PHỤ CỦA HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN

2.1.Van một chiều

2.1.1 Cấu tạo

Hình 2.15Van một chiều là đai ốc có ren ở giữa, hai bên có đầu vào và đầu ra Trong đai ốc cógắn lò xo hồi vị và viên bi tràn Viên bi bị ép vào bệ đai ốc chặn đầu vào

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động

Van một chiều được gắn giữa bình chứa và máy nén nhằm ngăn dòng khí chảy ngược

từ hệ thống trở về máy nén Nó chỉ cho phép khống khí chạy theo một chiều nhất định Van

có kết cấu là lò xo lực Khi áp suất tại đầu vào van vượt quá lực lò xo sẽ nâng bi khỏi bệ van.Như vậy, khí nén sẽ chạy qua van tới lỗ xả Khi áp suất đầu ra bắt đầu lớn hơn áp suất đầuvào (có kể đến áp suất lò xo) van một chiều đóng lại, ngăn chặn không khí chạy ngược từbình chứa về máy nén

2.2 Đồng hồ áp suất, đồng hồ áp lực phanh

2.2.1 Đồng hồ áp suất bình chứa

Trên những xe được trang bị hệ thống phanh khí nén, đồng

hồ áp suất bình chứa nằm ở bảng tap-lô trong buồng lái Nó có

nhiệm vụ chỉ ra áp suất khí nén ở bình chứa sơ cấp, thứ cấp hay

khô Bình ướt (bình cung cấp) thường không có đồng hồ đo áp

suất

Áp suất hoạt động bình thường của hệ thống là 80 – 135

PSI Đồng hồ sẽ hiển thị những thay đổi không bình thường ở áp

suất khí nén

2.2.2 Đồng hồ áp lực phanh

Bên cạnh đồng hồ đo áp sưất bình chúa, còn có đồng hồ

áp lực phanh Đồng hồ này cũng nằm trên tap-lô và hiển thị áp

suất khí nén khi đạp phanh Đồng hồ trên có thể dùng để xác định

áp suất phanh tay hoặc phanh chân

2.3 Dụng cụ cảnh báo áp suất và công tắc đèn phanh

2.3.1 Dụng cụ cảnh báo áp suất

Tất cả các xe được trang bị hệ thống phanh khí nén đều phải có thiết bị cảnh báo chongười lái nếu áp suất khí nén giảm xuông mức nguy hiểm Thiết bị trên phải bao hàm hai hệthống – bằng thị giác và thính giác, thông thường là cảnh báo mầu đỏ hoặc còi

Do hệ thống sử dụng lâu ngày và khe hở dầu bắt đầu xuất hiện, áp suất sẽ giảm Khi

đó, công tắc báo áp suất thấp sẽ bật đèn cảnh báo trên tap-lô hoặc tạo ra tiếng còi khi áp suấtgiảm xuống gần bằng 55 PSI Ngoài ra, có nhiều xe được trang bị cả đèn và còi

Hình 2.16

Hình 2.17

2.3.2 Công tắc đèn phanh

Hình 2.18

Xe đi sau phải được cảnh báo khi xe đi trước giảm tốc độ hay dừng lại Công tắc đènphanh là công tắc điện hoạt động nhờ khí, công tắc sẽ bật đèn phanh ở phía sau xe khi đạpphanh Công tắc thường gắn với van hai chiều và có thể nhận biết áp suất khí nén khi phanh

2.4 Van xả nhanh và van rờ-le

2.4.1 Van xả nhanh

A – Công dụng

Việc cấp phanh trong hệ thống cơ bản đã

được mô tả ở trên Trong đó, khi nhả phanh

chân, khí nén trong bầu phanh phải quay lại

tổng phanh để nhả phanh Ở xe có chiều dài cơ

sở lớn việc nhả phanh sẽ chậm bởi vì đường

ống nối tổng phanh và bầu phanh sau dài hơn

Do đó, một van xả nhanh sẽ được lắp vào để

nhả phanh một cách nhanh chóng và triệt để

bằng cách không tiếp tục nạp khí đến gần bầu

phanh

Hình 2.19

B – Nguyên tắc hoạt động

Khi đạp phanh, khí nén đi vào lỗ cung cấp, màng đi xuống, che lỗ xả Cùng lúc, ápsuất khí tác dụng lên mép của màng làm cho mép bị bẻ cong xuống và khí đi đến các lỗ phânphối

Khi áp suất khí được phân phối (phía dưới màng) bằng với áp suất được cung cấp bởitổng phanh (trên màng), mép ngoài của màng sẽ ép vào thân van Lỗ xả vẫn còn đóng nhờlực tác dụng lên trục tập của màng Khi nhả khí cung cấp, áp suất trên màng bị xả ngược về

lỗ xả của tổng phanh, áp suất phanh dưới màng tạo ra lực đẩy màng đi lên, mở lỗ xả, đưa khí

Van rờ-le trong hệ thống phanh khí nén có chức năng như trạm chuyển đổi để tăng tốcquá trình đạp và nhả phanh Van thường nằm ở trục sau của xe gần bầu phanh Van hoạt

Hình 2.20

đạp phanh, trong cùng nguyên tắc với khí điều khiển được cung cấp đến van từ tổng phanhhoặc nguồn khác.

B – Nguyên tắc hoạt động

Cung cấp

Khí nén được đưa tới lỗ điều khiển đi vào lỗ rỗng nhỏ trên piston và đẩy piston đixuống Bệ xả đi xuống với piston và ấn vào phần trong của van nạp/xả, đóng đường xả.Cùng lúc, phần ngoài của van nạp xả di chuyển khỏi bệ của van nạp/xả, đưa khí cung cấp từbình chứa, qua van nạp mở và vào bầu phanh

Cân bằng

Khí nén được cung cấp đến hệ thống phanh cũng ảnh hưởng lên phần đáy của pistonvan rờ-le Khi áp suất khí ở dưới piston bằng với áp suất điều khiển ở trên, piston được nângnhẹ lên, lò xo nạp ép van nạp vào bệ van Đường xả vẫn đóng Khi áp suất đường điều khiểncân bằng với áp suất cung cấp Khi áp suất khí cung cấp thay đổi, van hoạt động trở lại mộtcách nhanh chóng nhằm giữ áp lực phanh tại mức trên

Nhả phanh

Khi nhả khí nén khỏi lỗ điều khiển và khí nén trong lỗ rỗng ở trên piston van rờ-leđược xả ra, khí nén dưới piston nâng van rờ-le và bệ xả khỏi đường xả, mở đường xả Từ đó,khí nén từ bầu phanh thông qua đường xả ra ngoài, nhả phanh

Hình 2.21