ĐỀ TÀI VIẾT CHUYÊN đề về hệ THỐNG PHANH hơi TRÊN XE TẢI đầu KÉO

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐỘNG LỰC
LỚP: 13TC-Ô2

ĐỀ TÀI: VIẾT CHUYÊN ĐỀ VỀ HỆ THỐNG
PHANH HƠI TRÊN XE TẢI ĐẦU KÉO
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hữu Mạnh
Sinh viên thự hiện:

Phan Toàn
Lưu Tấn Minh
Nguyễn Minh Tuấn
Bùi Ngọc Liền

TPHCM, Ngày 15 Tháng 12 Năm 201


LỜI MỞ ĐẦU
Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận
chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời
đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ở nước
ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô
tô lưu thông trên đường ngày càng cao.
Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên
vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phải quan tâm. Theo thống
kê thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 ÷ 70 % do con người gây ra 10 ÷ 15 % do hư
hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 20 ÷ 30% là do đường sá quá xấu. Trong nguyên
nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì theo thống kê cho thấy tai nạn do hệ
thống phanh chiếm tỷ lệ lớn (52 ÷ 75%).
Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế
chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ, tăng độ tin cậy

làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ôtô
tải. Ðó là lý do em chọn đề tài “Viết Chuyên Đề Về Hệ Thống Phanh Hơi Trên Xe Tải
Đầu Kéo. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạt
động của các chi tiết trong hệ thống phanh. Em hy vọng đề tài này sẽ giúp người sử dụng
hiểu sâu hơn về kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh hơi xe tải đầu kéo.


NỘI DUNG
CHƯƠNG I:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH HƠI TRÊN XE TẢI ĐẦU KÉO
I.Công dụng
-

Làm giảm tốc độ của ôtô hoặc làm dừng hẳn sự chuyển động của ôtô.
Giữ cố định xe trong thời gian dừng.
Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất vì nó
đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở chế độ cao, cho phép người lái có thể điều
chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm.

II.Phân loại
-

Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở các bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền

-

lực mà chia ra phanh bánh xe và phanh truyền lực.
Ở ô tô cơ cấu phanh chính đặt ở bánh xe (phần chân) còn cơ cấu phanh tay thường
đặt ở trục thứ cấp của hộp số hoặc hộp phân phối (ô tô 2 cầu chủ động). Cũng có
khi cơ cấu phanh chính và phanh tay phối hợp làm một và đặt ở bánh xe, trong

-

trường hợp này sẽ làm chuyển động riêng rẽ.
Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra phanh guốc, phanh dải và

-

phanh đĩa. Phanh dải được sử dụng ở cơ cấu phanh phụ (phanh tay).
Theo loại bộ phận quay, cơ cấu phanh còn chia ra loại trống và đĩa. Phanh đĩa còn
chia ra một hoặc nhiều đĩa tùy theo số lượng đĩa quay.

III. Yêu cầu
 Hệ thống phanh phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.
-

Muốn có quãng đường ngắn nhấ thì phải đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại.
Phanh êm dịu trong bất kỳ mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi
phanh.


-

Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạn hay đòn điều khiển không

-

lớn.
Thời gian nhạy cảm bé, nghĩa là truyền động phanh có độ nhạy cảm lớn.

Phân bố momen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hòan toàn

-

trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ nào.
Không có hiện tượng tự siết phanh khi ô tô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng.
Giữ tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển vớ lực phanh trên bánh

-

xe.
Có khả năng phanh khi đứng trong thời gian dài.
Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh
hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh, phải dễ dàng điều chỉnh thay
thế chi tiết hỏng.


CHƯƠNG II:

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH HƠI

I. Các bộ phận của một hệ thống phanh hơi
Một hệ thống phanh hơi cơ bản có khả năng làm cho xe dừng chuyển động phải có
năm bộ phận chính sau:
1. Máy nén không khí: bơm và nén không khí, với một bộ điều chỉnh để điều chỉnh
áp suất của không khí.
2. Bình chứa để lưu trữ không khí nén.
3. Một van phân phối khí: khi tác động vào bàn đạp phanh, van này sẽ hoạt động
và phân phối khí nén từ bình chứa khí nén tới các bầu phanh ở các bánh xe. Khi thôi
phanh, van sẽ xả khí nén từ các bầu phanh bánh xe ra bên ngoài.

4. Bầu phanh chuyển lực do khí nén gây ra đến cơ cấu thanh.


5. Bố phanh và trống phanh để tạo ra ma sát theo yêu cầu để hãm bánh xe lại.

Hình 1.6. Các bộ phận của một hệ thống phanh hơi cơ bản

1. Máy nén khí và van điều áp


Khí nén được dùng để truyền lực trong hệ thống phanh hơi. Nguồn khí nén được
tạo ra từ máy nén khí. Máy nén khí được thiết kế để bơm không khí vào bình chứa, kết
quả là không khí được tăng áp trong bình chứa.
Máy nén được dẫn động nhờ động cơ của xe, thông qua dây đai và puly hoặc bằng
trục và bánh răng. Trên xe mà máy nén được dẫn động bằng dây đai, nên thường xuyên
kiểm tình trạng và lực căng của dây đay. Đồng thời, kiểm tra giá bệ cũng như độ lỏng
bulong bắt máy nén với động cơ.
Máy nén khí luôn chuyển động cùng với động cơ. Hễ khi nào động cơ hoạt động
thì máy nén khí cũng hoạt động theo. Khi nào áp suất của hệ thống đầy đủ, từ thấp nhất
là 80psi đến cao nhất là 135psi, thì không cần máy nén bơm không khí nữa. Van điều áp
sẽ điều chỉnh áp suất nhỏ nhất và lớn nhất trong hệ thống khi máy nén bơm không khí.
Điều này được thực hiện dựa vào giai đoạn tải hoặc không tải của máy nén. Đa số máy
nén khí có hai piston giống nhau chuyển động trong xylanh. Khi áp suất khí của hệ
thống đạt cực đại, khoảng 115 đến 135psi, thì van điều áp sẽ đặt máy nén vào giai đoạn
không tải. Máy nén phải có khả năng làm cho áp suất khí trong bình chứa từ 50 đến
90psi trong khoảng 3 phút. Nếu không làm được điều đó thì máy nén cần được bão
dưỡng. Hư hỏng này thường là do bộ lọc khí bị tắt nghẽn hoặc do dây đai bị trượt, nếu
không phải do các lỗi trên thì máy nén có thể đã bị hư hỏng.

Hình 1.7. Van điều chỉnh áp suất trong bình chứa khí nén
Việc đặt máy nén ở chế độ không tải được thực hiện nhờ hướng áp suất không khí
từ van hút của máy nén, giữ cho van này mở, cho khí đã được nén trở lại và về phía
trước giữa hai xylanh, thay chỗ cho không khí nén. Khi áp suất trong hệ thống giảm,
van hút đóng lại, máy nén trở lại trạng thái tải. Van điều áp đặt máy nén ở trạng thái tải
với áp suất không thấp hơn 80psi. Trong suốt kỳ không tải, máy nén có thể được làm
mát.


Hình 1.8. Máy nén khí ở giai đoạn không tải
Máy nén khí thường được bôi trơn từ hệ thống bôi trơn của động cơ. Mặc dù một
số máy nén tự bôi trơn và yêu cầu kiểm tra đúng mức dầu bôi trơn. Điều này rất quan
trọng để không khí đi vào được sạch. Đầu tiên không khí phải đi qua bộ lọc để tách các
hạt bụi. Lọc khí phải được làm được làm sạch kỹ. Nếu lọc bẩn sẽ hạn chế dòng khí đi
vào máy nén, giảm hiệu suất máy nén. Một số xe, máy nén có cửa nạp được nối với ống
góp hút và nhận khí đã được lọc từ bộ lọc khí của động cơ.
Piston của máy nén khí hoạt động theo nguyên lý nạp và nén giống như các kỳ của
động cơ đốt trong.

-

Kỳ nạp: kỳ đi xuống của piston tạo ra độ chân không trong xylanh làm cho van
hút mở ra, hút khí trời vào trong xylanh.


Hình 1.9. Kỳ nạp của máy nén khí
-

Kỳ nén: piston đi lên nén khí trong xylanh. Áp suất tăng lên không thể thoát ra
qua van hút (do khí nén đã đóng van hút lại). Khi piston gần đến điểm chết

trên, không khí bị nén được đẩy qua van xả đi đến bình chứa.


Hình 1.10. Kỳ nén của máy nén khí

2. Bình chứa khí nén
Bình chứa dùng để dữ trữ khí nén. Số bình chứa và kích thước bình chứa trên xe sẽ
phụ thuộc vào số lượng và kích thước của bầu phanh, theo cùng với hình dạng của
phanh tay. Phanh hơi trên xe dùng nhiều bình chứa, để có thể tích khí nén được dữ trữ
lớn.
- Bình chứa thứ nhất đặt sau máy nén để chứa khí nén còn ẩm nên được gọi là bình
chứa ẩm.
- Các bình chứa khác được biết như bình chứa cấp một và bình chứa cấp hai hay
bình chứa khí nén khô.


Khí nén có nhiệt độ cao. Khí nén được làm mát trong bình chứa, hình thành hơi
nước ngưng tụ. Nước trong bình chứa ẩm là do ngưng tụ từ không khí nén còn ẩm đi
vào. Nếu dầu bôi trơn máy nén bị rò rỉ và hòa trộn với không khí ẩm, sau một thời gian
tích tụ sẽ tạo thành một lớp bùn dưới đáy bình chứa. Nếu để lâu, chất bùn này (gồm
nước và dầu) sẽ đi vào hệ thống phanh, có thể làm hỏng các van và bộ phận khác.
Bình chứa được trang bị một van xả, để xả nước và bùn bẩn ra ngoài. Đối với bình
chứa có nhiều khoang thì mỗi khoang có một van xả riêng. Một vài bình chứa trang bị
van xả tự động, các van này sẽ tự động xả hơi ẩm trong bình khi cần thiết.

Hình 1.11. Bình chứa khí nén


3. Bộ sấy khí ẩm
Bộ sấy khí được đặt giữa máy nén và bình chứa khí nén ẩm, để lấy hơi nước ra

khỏi khí nén.
Bộ sấy khí có thể là đầy đủ các phần: chất hút ẩm cao và một bộ lọc dầu, hoặc có
thể là khoang rỗng với các tấm ngăn được thiết kế để giúp tách hơi nước từ không khí.
Cả hai loại bộ sấy trên đều dùng áp lực khí để lọc hoặc đẩy tạp chất tích trữ trên lớp
chất hút nước ra ngoài.
Van xả có phần tử gia nhiệt, ngăn hơi nước đóng băng khi làm việc ở vùng khí hậu
lạnh. Dây điện nối đến bộ gia nhiệt nên được kiểm tra xem có bị lỏng hay tuột ra không.
Đồng thời trang bị thêm van an toàn.

(a)


(b)
Hình 1.12. Bộ sấy khí (a)Kỳ lọc; (b) Kỳ sấy
4. Van an toàn
Van an toàn bảo vệ bình chứa trước sự vượt áp và nổ nếu van điều áp bị hỏng và
không đặt máy nén về trạng thái không tải.
Van an toàn gồm lò xo chịu tải và viên bi, khi áp suất khí nén vượt quá mức qui
định (lớn hơn 150psi) sẽ đẩy viên bi nén lò xo lại, cho phép khí nén trong bình chứa
thoát ra ngoài qua cửa xả.
Nếu van an toàn phải điều chỉnh áp suất, thì máy nén và van điều áp đòi hỏi phải
điều chỉnh, bão dưỡng hoặc sữa chửa lại.


Hình 1.13.Van an toàn
5. Van phân phối khí hay van chân
Van chân hoạt động nghĩa là dùng khí nén để phanh xe. Khoảng cách bàn đạp để
ấn van chân xuống là do người lái xe quyết định, từ đó áp lực khí được sử dụng, nhưng
áp suất được dùng lớn nhất sẽ không lớn hơn áp suất khí nén trong bình chứa. Nhả bàn
đạp van chân cũng là nhả phanh.

Hình 1.13. Van phân phối khí


Nguyên lý hoạt
động của

van

(hình

1.14)

phân

phối


Hình 1.14 Cấu tạo van bàn chân.
Lúc đầu khi chưa đạp phanh, các lò xo 1 , 2 ,3 ở trạng thái bình thường không bị
nén, khoang A ngăn cách với khoang B.Khi đó khí nén từ bình chứa đến và chỉ chờ sẵn
ở khoang A.
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, thông qua cơ cấu truyền động lực tác dụng lên
bàn đạp phanh sẽ làm các lò xo 1 , 2 , 3 nén lại.Ống chụp sẽ được đẩy đi lên làm cho
piston 2 cũng đi lên, khi piston 2 tiếp xúc piston 1sẽ làm che kín phần rỗng của piston,
tiếp tục sẽ làm cho piston 1 đi lên. Khi đó khoang A thông với khoang B, khí nén từ
bình chứa chờ sẵn ở khoang A sẽ qua khoang B và đi đến các bầu phanh.
Như vậy, khi người lái dùng phanh, bằng cách đạp bàn đạp phanh, van phân phối
sẽ tự động duy trì tác dụng của áp lực khí, người lái không phải điều chỉnh lực của chân
lên bàn đạp phanh.

Khi nhả bàn đạp phanh, các lò xo 1, 2, 3 không còn chịu lực tác dụng nữa sẽ đẩy
các piston trở về trạng thái ban đầu, khi đó khoang A lại ngăn cách với khoang B, khí
nén từ các bầu phanh trả về sẽ theo phần rỗng của piston đi ra ngoài khí trời. Đây là
điểm khác nhau giữa phanh hơi và phanh thủy lực.


Hình1.15.Van phân phối một cấp.
* Giới thiệu về van phân phối kép.

Hình 1.16: Van làm việc cho 1 cấp.

Hình 1.17. Van đang mở (kép).


Hình1.18 Van đang đóng, xả khí.
6. Bầu phanh, đòn quay cam phanh và bố phanh
6.1. Bầu phanh và đòn quay cam phanh
Bầu phanh là một bình chứa hình tròn, bên trong ở giữa được chia thành hai
khoang bởi màng ngăn dẻo.
Áp lực khí đẩy áp vào màng ngăn làm màng ngăn di chuyển, tạo nên lực đẩy thanh
dẫn ở bên ngoài, thanh dẫn đẩy đòn quay cam phanh quay sinh ra momen quay. Lực gây
ra momen này phụ thuộc vào áp lực khí nén và diện tích màng ngăn. Nếu xảy ra hiện
tượng rò rỉ trên màng ngăn, khí bị thoát ra, làm giảm hiệu suất của bầu phanh. Nếu
màng ngăn bị thủng hoàn toàn thì bầu phanh trở nên vô tác dụng.


(a) Không phanh

(b) Khi phanh
Hình 1.14. Bầu phanh và đòn quay cam phanh

Bầu phanh ở bánh xe trước thường nhỏ hơn các bầu phanh ở bánh xe sau vì cầu
trước chịu tải ít hơn. Bầu phanh thường được lắp trên cầu, gần bánh xe để trang bị cho


phanh. Áp lực khí được cung cấp qua cửa vào. Khí nén đẩy áp vào màng ngăn và cần
dẫn. Cần dẫn thì được nối với đòn quay qua tay nạn chữ U. Các liên kết này sẽ truyền
lực từ bầu phanh thành momen lực đến cam phanh chữ S. Khi khí được xả ra, lò xo hồi
vị kéo màng ngăn và thanh dẫn về vị trí không phanh.
Đòn quay điều chỉnh khe hở trong mối liên kết giữa thanh dẫn và guốc phanh.
Xuất hiện khe hở này là do bố phanh bị mòn. Nếu khe hở lớn giới hạn thì hiệu quả
phanh bị giảm và thời gian tác dụng phanh sẽ tăng. Nếu khe hở quá lớn thì màng ngăn
khi phanh hết cỡ sẽ ở vị trí cuối đáy của bầu phanh, thì phanh sẽ không có hiệu quả.
Ảnh minh họa dưới đây (hình 1.15) là hai loại đòn quay cơ khí phổ biến nhất, điều
chỉnh bằng cơ cấu bánh vít và trục vít.
Ở đòn quay cơ khí, bulong vít điều chỉnh xoay cho đến khi bố phanh tiếp xúc với
trống phanh và được hớt lưng, thường là ½ đến ¼ vòng quay. Một thiết bị khóa, có thể
là đệm lò xo chịu tải qua đầu bulong điều chỉnh, nó phải được hạ xuống khi chìa khóa
xiết qua đầu bulong. Lúc này đòn quay ở vị trí khóa (hình 1.15 b).
Hoặc có thể sử dụng bi trong van một chiều lò xo tải để khóa sự điều chỉnh, nó
phải được dịch chuyển để làm bất cứ sự điều chỉnh nào. Cơ cấu này được biết như là bi
điều chỉnh khe hở lõm (hình 1.15.a)


(a)

(b)
Hình 1.15. Đòn quay cơ khí

6.2. Đòn quay tự động

Hình 1.16. Đòn quay tự động
Một số hệ thống phanh hơi có đòn quay tự động, nó điều chỉnh một cách tự động
để bù vào phần bố phanh bị mòn, giữ cho khe hở giữa má phanh và trống phanh luôn ở
mức cho phép. Đòn quay tự động phải được kiểm tra thường xuyên để chắc chắn rằng
khe hở vẫn đang được giữ đúng.
Có sự khác nhau giữa kiểu và dạng mẫu của đòn quay tự động trong sử dụng. Đầu
tiên là sự khác nhau giữa cảm biến độ dịch chuyển hoặc cảm biến độ hở. Bộ điều chỉnh
cảm biến độ dịch chuyển sẽ điều chỉnh khe hở khi nó nhận biết độ dịch chuyển vượt giá
trị được thiết lập trong nó. Bộ điều chỉnh cảm biến độ hở sẽ điều chỉnh khi chính khe hở
giữa trống phanh và guốc phanh không được duy trì nữa.

7. Cụm phanh


Hình 1.17. Cụm phanh
Bố phanh
Bố phanh được gắn vào guốc phanh sao cho tận dụng tốt nhất sự ma sát và mài mòn
đều trên toàn bề mặt.
Bố phanh được cố định trên guốc phanh. Vật liệu được sử dụng tùy thuộc vào yêu
cầu phanh của xe. Bố phanh phải cho lực phanh đồng đều với độ mòn nhỏ nhất ở nhiệt
độ cao.
Có nhiều loại bố phanh :


Hình 9.4 Bố thắng tán đinh vít
• Bố tán rivet : Rivet bằng đồng thau hoặc nhôm làm loe hai đầu gắn chặt vào bố
và guốc phanh.
• Bố dán : Bố được dán vào guốc bằng keo chuyên dùng chịu nhiệt.
• Bố bắt bulong : Bố được khoan lỗ và bắt bulong vào guốc phanh ( dùng cho tải

nặng ) .
Khi nhiệt độ của trống phanh tăng cao thì độ mòn của bố phanh cũng như là sự
giảm hiệu quả phanh cũng tăng. Đồng thời bố phanh cũng mất tác dụng khi quá nhiệt.
Hoạt động xoắn của trục cam phanh và cam chữ S đẩy guốc phanh và bố phanh áp
vào trống phanh. Bố phanh phát sinh nhiệt do ma sát với bề mặt trống phanh.
Chiều dày của trống phanh xác định lượng nhiệt mà nó hấp thụ và tán xạ ra môi
trường. Trống phanh bị mòn mỏng quá sẽ tích nhiệt rất nhanh. Chất lượng phanh không
tin cậy được và nguy hiểm là kết quả của sự cong vênh trống phanh, bố phanh bị mòn,
dính dầu bôi trơn hoặc chất bẩn trên bố phanh.
Phanh nêm