Hệ thống phanh khí nén là gì? Cấu tạo, hoạt động và những lỗi thường gặp

Hệ thống phanh khí nén là một trong những hệ thống phanh quan trọng và phổ biến trên các loại xe hạng nặng. Đây là hệ thống sử dụng áp suất khí nén để tác động lên các bộ phận phanh, giúp kiểm soát tốc độ và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành xe. Tại bài viết dưới đây sẽ là các thông tin chi tiết về phanh khí nén.

Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén

Hệ thống phanh khí nén có một cấu tạo phức tạp, bao gồm nhiều bộ phận quan trọng giúp điều khiển và đảm bảo an toàn khi vận hành xe. Các thành phần chính của hệ thống này có nhiệm vụ cụ thể và liên kết với nhau để đảm bảo quá trình phanh diễn ra một cách hiệu quả.

Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén bao gồm:

• Máy nén khí: Đây là trái tim của hệ thống, có nhiệm vụ hút không khí từ bên ngoài, nén lại với áp suất nhất định (thường từ 6-9kg/cm²) và đưa vào bình chứa. Quá trình nén khí được thực hiện liên tục nhờ sự truyền động từ động cơ xe.
• Bình chứa khí nén: Bình chứa có nhiệm vụ lưu trữ khí nén đã được máy nén khí tạo ra. Dung tích của bình chứa đủ để cung cấp khí cho nhiều lần đạp phanh, ngay cả khi máy nén khí gặp sự cố.
• Van điều khiển áp suất: Bộ phận này có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh áp suất khí nén trong hệ thống, bảo vệ hệ thống khỏi bụi bẩn, nước và quá áp. Ngoài ra, van điều khiển áp suất còn cho phép kết nối với các thiết bị khác như bơm lốp.
• Van chia hơi: Van chia hơi có nhiệm vụ phân phối khí nén đến các bầu phanh, đảm bảo áp suất trong các mạch phanh luôn ổn định.
• Van phanh chính: Bộ phận này điều khiển lượng khí nén đi vào các mạch phanh, giúp người lái kiểm soát lực phanh một cách chính xác.
• Tay phanh lốc kê: Tay phanh lốc kê tác động lên phanh tay, giúp xe giữ cố định khi đỗ.
• Bầu phanh: Bầu phanh là nơi chứa khí nén và chuyển đổi áp suất khí thành lực đẩy lên các má phanh.
• Xi lanh bánh xe: Xi lanh bánh xe truyền lực từ bầu phanh đến má phanh, tạo ra lực ma sát giúp bánh xe giảm tốc.
• Má phanh: Tiếp xúc trực tiếp với đĩa phanh hoặc tang trống, má phanh tạo ra lực ma sát để hãm bánh xe.
• Các bộ phận khác: Ngoài các bộ phận chính trên, hệ thống phanh khí nén còn bao gồm các bộ phận phụ trợ khác như đồng hồ báo áp suất, van an toàn, bộ lọc khí nén…

Cách thức hoạt động của phanh khí nén

Để hiểu rõ hơn về cách hệ thống phanh khí nén hoạt động, chúng ta sẽ đi sâu vào từng giai đoạn và các thành phần cấu tạo của nó.

Trạng thái phanh xe

Khi người lái đạp vào bàn đạp phanh, một loạt các sự kiện diễn ra liên tiếp:

• Tạo áp lực: Lực đạp của người lái tác động lên ty đẩy, nén lò xo và mở van khí nén. Lúc này, khí nén từ bình chứa sẽ được đẩy qua các đường ống dẫn đến các bầu phanh ở từng bánh xe.
• Truyền áp lực: Áp suất khí nén tăng lên đột ngột trong bầu phanh, tác động lên một piston di động bên trong. Piston này sẽ di chuyển, đẩy một thanh đẩy (push rod) tác động lên cam.
• Tạo lực ma sát: Cam quay, đẩy hai guốc phanh ép chặt vào mặt trong của tang trống (hoặc đĩa phanh ở một số hệ thống hiện đại). Lực ma sát sinh ra giữa guốc phanh và tang trống sẽ làm giảm tốc độ quay của bánh xe, từ đó làm giảm tốc độ của xe.

Quá trình này diễn ra nhanh chóng và mạnh mẽ, đảm bảo xe có thể dừng lại an toàn ngay cả khi đang di chuyển với tốc độ cao.

Trạng thái thôi phanh

Khi người lái nhả chân khỏi bàn đạp phanh:

• Giảm áp: Lò xo của ty đẩy sẽ đẩy piston trở lại vị trí ban đầu, đóng van khí nén. Áp suất trong bầu phanh giảm dần.
• Hồi phục: Lò xo của guốc phanh sẽ kéo guốc phanh ra khỏi tang trống, cho phép bánh xe quay tự do.

Nguyên lý hoạt động của bầu phanh và cơ cấu phanh

Bầu phanh là một thành phần quan trọng của hệ thống. Nó chứa piston, lò xo và các van một chiều để điều khiển dòng chảy của khí nén. Cơ cấu phanh bao gồm các bộ phận như cam, guốc phanh, tang trống và các liên kết cơ khí để truyền lực từ piston đến guốc phanh.

Sơ đồ phanh khí nén

Sơ đồ phanh khí nén là hình ảnh thể hiện cấu trúc và cách kết nối các thành phần trong hệ thống phanh khí nén, giúp người sử dụng và kỹ thuật viên dễ dàng hiểu. Dưới đây là sơ đồ phanh khí nén:

So sánh phanh khí nén với các hệ thống phanh khác

Có nhiều loại phanh khác nhau được sử dụng trên các phương tiện, trong đó phanh khí nén, phanh thủy lực và phanh điện tử là ba hệ thống phanh phổ biến nhất. Sau đây sẽ so sánh phanh khí nén với phanh thủy lực và phanh điện tử để bạn có cái nhìn toàn diện về ưu điểm và nhược điểm của từng loại:

Các dạng hư hỏng phổ biến ở hệ thống phanh khí nén ô tô

Như mọi hệ thống cơ khí khác, phanh khí nén cũng có thể gặp phải các vấn đề trong quá trình sử dụng. Dưới đây là bốn dạng hư hỏng phổ biến mà người sử dụng thường gặp phải.

Giảm hiệu quả phanh

Khi gặp phải tình trạng giảm hiệu quả phanh, xe sẽ mất khả năng dừng đúng thời điểm mong muốn. Tình trạng này thường khiến người lái phải đạp phanh mạnh hơn bình thường hoặc cảm thấy xe vẫn tiếp tục chạy thêm một khoảng cách lớn dù đã sử dụng phanh.

Nguyên nhân là do:

• Hệ thống khí nén bị rò rỉ: Điều này dẫn đến áp suất khí nén không đủ mạnh để tác động lên các má phanh.
• Má phanh bị mòn: Sự mài mòn tự nhiên sau một thời gian dài sử dụng khiến má phanh không còn độ bám đủ tốt.
• Bụi bẩn và dầu mỡ tích tụ: Đây là nguyên nhân phổ biến khiến hệ thống phanh bị cản trở, làm giảm hiệu suất của nó.

Người lái xe nên kiểm tra thường xuyên hệ thống khí nén, kiểm tra và thay thế má phanh khi có dấu hiệu mòn, và vệ sinh sạch sẽ các bộ phận để đảm bảo phanh hoạt động trơn tru.

Phanh bị bó, không nhả được

Một trong những vấn đề nguy hiểm của hệ thống phanh khí nén là hiện tượng phanh bị bó, nghĩa là bánh xe bị khóa cứng lại sau khi phanh, không thể tự nhả ra. Điều này có thể gây mất kiểm soát và dẫn đến tai nạn.

Nguyên nhân

• Hệ thống van khí bị hư hỏng: Van điều chỉnh khí có thể bị kẹt, khiến áp suất khí không được giải phóng đúng lúc.
• Dầu bôi trơn trong hệ thống không đủ: Dầu bôi trơn giúp các bộ phận chuyển động linh hoạt hơn, khi thiếu dầu sẽ làm các chi tiết bị kẹt.
• Mạch khí bị nghẽn: Các đoạn ống dẫn khí có thể bị tắc do bụi bẩn hoặc các tạp chất khác.

Khi gặp phải tình trạng này cần kiểm tra và thay thế van khí nếu cần thiết, bảo dưỡng định kỳ hệ thống bôi trơn và đảm bảo các mạch khí không bị nghẽn.

Xe không ổn định khi phanh

Trong trường hợp này, xe có thể bị lệch sang một bên hoặc rung lắc mạnh khi đạp phanh, gây cảm giác thiếu an toàn cho người điều khiển.

Nguyên nhân

• Hệ thống phanh hai bên không đồng đều: Khi áp suất phanh hoặc tình trạng má phanh của mỗi bên không cân bằng, xe sẽ bị lệch khi phanh.
• Lốp xe bị mòn không đều: Lốp xe không đồng đều cũng có thể làm cho việc phanh không ổn định.

Cách khắc phục

Kiểm tra và điều chỉnh lại áp suất khí nén, kiểm tra tình trạng lốp và thay thế nếu cần thiết. Ngoài ra, cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hệ thống phanh hoạt động đồng đều trên cả hai bên xe.

Phanh có tiếng kêu khó chịu

Khi đạp phanh, nếu nghe thấy tiếng rít hoặc tiếng kêu lớn phát ra từ hệ thống phanh, đó là dấu hiệu của sự cố cần khắc phục ngay lập tức.

Nguyên nhân có thể là do:

• Má phanh bị mòn hết: Khi má phanh đã mòn hết, phần kim loại của má phanh sẽ cọ xát trực tiếp vào đĩa phanh, gây ra tiếng kêu khó chịu.
• Đĩa phanh bị mòn hoặc nứt: Đĩa phanh kém chất lượng, bị mòn hoặc nứt có thể gây ra tiếng động khi tiếp xúc với má phanh.

Người sử dụng xe nên kiểm tra và thay thế má phanh, đĩa phanh khi có dấu hiệu hư hỏng. Đồng thời, việc sử dụng các phụ tùng chính hãng sẽ giúp giảm thiểu tình trạng tiếng kêu không mong muốn từ hệ thống phanh.

Những thông tin trên đã cung cấp một cái nhìn tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như những ưu và nhược điểm của hệ thống phanh khí nén. Hy vọng rằng qua bài viết này, bạn đọc đã có được sự hiểu biết sâu hơn về cách hệ thống phanh khí nén hoạt động và tầm quan trọng của nó trong việc đảm bảo an toàn khi vận hành phương tiện.