Đồ án hệ thống phanh khí nén

Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Lời nói đầu
Trong ba năm học tại trờng, dới sự dìu dắt và chỉ bảo tận tình của các thầy cô đến
nay chúng em đã tích luỹ đợc một vốn kiến thức nhất định về chuyên ngành. Để kết thúc
khoá học chúng em đã đợc ban chủ nhiệm khoa giao đề tài Thiết kế, chế tạo mô hình Hệ
thống phanh khí trên xe ô tô, dới sự hớng dẫn của thầy VO DANH
Dới sự hớng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy VO DANH cùng với sự giúp đỡ và
tạo điều kiện của các thầy cô trong khoa, của bạn bè cùng với sự cố gắng của cả nhóm.
Đến nay đề tài của chúng em đã cơ bản hoàn thành.
Trong đề tài chúng em đã xây dựng đợc những kiến thức cơ bản về hệ thống phanh
khí nh: Nguyên lý phanh, cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phanh khí cũng nh
các cụm chi tiết trên hệ thống phanh khí, thiết kế mô hình hệ thống phanh khí và các bài
giảng về lý thuyết và thực hành trên sa bàn hệ thống phanh khí.
Mặc dù nhận đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy VO DANH cũng nh của
các thầy cô trong khoa nhng do kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảo còn ít, kinh
nghiệm tổ chức công việc còn cha cao nên đề tài của chúng em còn nhiều thiếu sót.
Chúng em rất mong tiếp tục nhận đợc sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy cô và bạn bè để đề
tài của chúng em đợc hoàn thiện hơn. Chúng em mong rằng khi đề tài của chúng em hoàn
thành sẽ góp một phần nhỏ vào công tác giảng dạy của khoa. Đồng thời cũng có thể làm
tài liệu tham khảo cho các bạn học sinh sinh viên.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Hng Yên, tháng 08 năm 2012
Nhóm sinh viên :

Nhận xét giáo viên hớng dẫn

Đồ án tốt nghiệp.

1


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.


.







Hng yên, ngày tháng năm 2012.

VO DANH

Mục lục
Nội dung

Trang

Phần 1: Nguyên lý phanh . 6
1.1. Đặc tính ma sát. Vật liệu ma sát.......................................................... 6
1.2. Sự dịch chuyển trọng lợng khi phanh............................................... 7
1.3. Lực phanh 11
1.4. Sự trợt................................................................................................ 12
1.5. Giản đồ phanh..................................................................................... 14
Phần 2: Hệ thống phanh khí
2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc chung của hệ thống 16
2.2. Các cum chi tiết chính của hệ thống phanh khí:. 18
2.2.1. Tổng van phanh. 18
2.2.2. Van rơ moóc.. 23
2.2.3. Máy nén khí.. 25
2.2.4. Thiết bị giới hạn tải.. 28
2.2.5. Van điều chỉnh áp suất.. 29
2.2.6. Van an toàn 30
2.2.7. Bình chứa khí nén.. 31
2.2.8. Cơ cấu phanh. 32
2.2.9. Bầu phanh.. 34

Đồ án tốt nghiệp.

2


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
2.2.10. Hệ thống phanh khí có sử dụng rơ moóc.
2.2.11. Một số hệ thống phanh khí thờng dùng trên ô tô
Phần 3: Thiết kế mô hình

1. Phơng án 1:
2. Phơng án 2:
3. Phơng án 3:
Phần 4: bài tập ứng dụng
A. Phần lý thuyết
B. Phần thực hành

4.1. Những h hỏng của hệ thống phanh khí. Kiểm tra sơ bộ hệ thống.
4.1.1. Những h hỏng thờng gặp của hệ thống phanh khí:
4.1.1.1. áp suất khí trong hệ thống thấp:
4.1.1.2. Phanh yếu.
4.1.1.3. Bó phanh
4.1.1.4. Phanh ăn lệch.
4.1.1.5. Phanh đột ngột
4.1.1.6. Khi phanh có tiếng kêu

4.1.2. Kiểm tra sơ bộ hệ thống:
4.1.3. Lời khuyên an toàn
4.2.Thực hành tháo, lắp, kiểm tra, sửa chữa và điều chỉnh cơ cấu phanh.
4.21. Trình tự tháo cơ cấu phanh khí .
4.2.2. Trình tự lắp
4.23. H hỏng nguyên nhân hậu quả
4.2.4. Kiểm tra sửa chữa
4.2.4.1. Kiểm tra
4.2.4.2. Sửa chữa

4.2.5. Điều chỉnh cơ cấu phanh.
4.3. Thực hành tháo, lắp, kiểm tra, sửa chữa máy nén khí.
4.3.1. Trình tự tháo, lắp máy nén khí

4.3..1.1. Trình tự tháo
4.3.1.2. Trình tự lắp

4.3.2. H hỏng, nguyên nhân và tác hại
4.3.2.1.Những h hỏng gây nên hậu quả làm cho máy nén khí không tạo ra đợc khí nén
áp suất cao vào bình chứa.

Đồ án tốt nghiệp.

3


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
4.3.2.2. Những h hỏng gây hậu quả làm cho áp suất khí nén thấp.
4.3.2.3.Những h hỏng gây hậu quả làm áp suất khí nén quá cao

4.3.3. Kiểm tra và sửa chữa máy nén khí
4.3.3.1. Thân máy
4.3.3.2. Nắp máy
4.3.3.3. Trục khuỷu
4.3.3.4. Thanh truyền
4.3.3.5. Bạc thanh truyền, vòng bi đỡ trục khuỷu
4.3.3.6. Pittông
4.3.3.7. Xéc măng
4.3.3.8. Chốt pittông
4.3.3.9. Van nạp, xả
4.3.3.10. Van điều chỉnh áp suất
4.3.3.11. Thiết bị giới hạn tải

4.3.4. Điều chỉnh máy nén khí

4.3.4.1. Điều chỉnh độ căng dây đai
4.3.4.2. Điều chỉnh van điều chỉnh áp suất

4.4. Thực hành tháo, lắp, kiểm tra, sửa chữa tổng van phanh.
4.4.1. Sơ đồ cấu tạo
4.4.2 .Quy trình tháo tổng van phanh xe Zil-130
4.4.3 . Quy trình lắp tổng van phanh xe Zil-130
4.4.4. H hỏng, nguyên nhân, hậu quả
4.4.5. Kiểm tra sửa chữa

Phần 1: nguyên lý phanh
Việc giảm tốc và dừng ô tô đợc kiểm soát bởi những tác động vật lý đơn giản. Đây
là những định luật tự nhiên và liên quan đến sự giảm tốc của một vật thể đang chuyển
động, không thể làm trái đợc. Việc hiểu biết những nguyên lý cơ bản này sẽ giúp ích rất

Đồ án tốt nghiệp.

4


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
nhiều trong việc nắm vững tác động phanh và những hạn chế của chúng khi tuân theo các
định luật này ( Định luật I Newtơn về lực quán tính, định luật III Newtơn về lực và phản
lực ).

1.1. Đặc tính của ma sát và vật liệu ma sát:
1.1.1. Đặc tính của ma sát:
Ma sát là đặc tính chống lại sự chuyển động giữa hai vật thể trợt lên nhau ( hoặc có
xu hớng trợt lên nhau). Đặc tính ma sát đợc đặc trng bởi hệ số ma sát k. Hệ số ma sát k
phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Lực tác động lên các bề mặt trợt.
- Tình trạng tinh chế mặt trợt: mặt trợt thô ráp, gồ ghề hay nhẵn bóng
- Vật liệu của mặt trợt: mặt trợt làm bằng vật liệu khác nhau thì có hệ số ma sát
khác nhau.
Ví dụ: lốp cao su trên đất cứng có k = 0.4 ữ 0.6
Cao su trên gang có k = 0.28
Một cách trực quan ta thấy rằng lực cần thiết để kéo di chuyển một vật có khối l ợng là M so với lực cần thiết để kéo di chuyển vật có khối lợng là m (với M > m) là lớn
hơn. Mặt khác ta cũng thấy rằng lực cần thiết để kéo di chuyển hai vật có cùng khối lợng
là m nhng đợc làm từ hai vật liệu khác nhau cũng khác nhau.
Tuỳ theo tính chất chuyển động mà ngời ta chia ra ma sát tĩnh và ma sát động. Ma
sát tĩnh xuất hiện ở mặt tiếp xúc ngay cả khi vật đứng yên. Còn ma sát động chỉ xuất hiện
khi một vật lăn hay trợt trên vật khác. Thực nghiệm chứng tỏ rằng kéo một vật từ trạng
thái đứng yên sang trạng thái chuyển động cần một lực lớn hơn để kéo vật đó tiếp tục
chuyển động. Điều này có nghĩa là ma sát tĩnh lớn hơn ma sát động.
Hệ thống phanh ô tô đợc chế tạo dựa trên đặc tính ma sát. Trong hệ thống phanh
tang trống, ma sát giữa má phanh với tang trống làm giảm tốc độ và dẫn đến dừng xe.
Trong quá trình phanh xe, sự ma sát ở má phanh và tang trống làm giảm dần tốc độ quay
của bánh xe. Đồng thời ma sát giữa lốp bánh xe và mặt đờng làm cho xe dừng hẳn. ô tô
không thể nào dừng lại thật nhanh nếu các bánh xe bị bó cứng làm chúng trợt lê trên mặt
đờng
Khi bị trợt lê trên mặt đờng thì ma sát giữa lốp xe với mặt đờng là ma sát động.
Ngợc lại, nếu hệ thống phanh làm giảm tốc độ của các bánh xe một cách không quá đột
ngột, các bánh xe vẫn tiếp tục quay chậm trên mặt đờng rồi mới ngừng hẳn thì ma sát
giữa lốp xe với mặt đờng lúc bấy giờ là ma sát tĩnh. Ma sát tĩnh giữa lốp xe với mặt đờng
làm cho xe dừng lại nhanh hơn ma sát động giữa lốp xe với mặt đờng. Điều này giải thích
tại sao ngời ta luôn tránh sử dụng phanh gấp và trên các xe du lịch có vận tốc cao thờng
đợc trang bị thêm hệ thống chống bó cứng khi phanh ABS (vấn đề này sẽ đợc giải thích rõ
hơn trong phần 1.4. Sự trợt của bánh xe ).

1.1.2. Vật liệu ma sát:

Trong nội dung phần này chúng ta chỉ đề cập đến vật liệu ma sát dùng để chế tạo
má phanh. Yêu cầu đối với vật liệu ma sát dùng để chế tạo má phanh là phải cung cấp
một lực cản hay lực ma sát thích hợp khi nó cọ sát vào rô to hay tang trống ở những điều
kiện nhiệt độ thay đổi từ rất lạnh (khi bắt đầu phanh vào mùa đông ) sang rất nóng (ở cuối

Đồ án tốt nghiệp.

5


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
quá trình phanh, tốc độ cao vào mùa hè ). Đồng thời lợng mài mòn trên tang trống hay rô
to là nhỏ nhất.
Hệ số ma sát k của hầu hết các xe khách là 0.3. Nếu hệ số ma sát k quá thấp, guốc
phanh sẽ không sinh ra đủ ma sát để phanh có hiệu quả. Ngợc lại nếu hệ số ma sát k quá
cao, phanh sẽ quá nhạy và khó kiểm soát rất dễ làm cho bánh xe bị bó cứng dẫn đến bị trợt.
Hệ số ma sát k của một số vật liệu làm má phanh sẽ thây đổi khi ma phanh nóng
lên. Má phanh có chất lợng kém sẽ bi chai hệ số ma sát k giảm khi chúng nóng lên.
Một số loại má phanh thì sẽ tăng hệ số ma sát k khi nóng lên. Việc thay đổi hệ số ma sát
k của má phanh là điều không mong muốn. Nó làm cho sự phanh không ổn định. Những
vật liệu làm má phanh có chất lợng tốt sẽ có hệ số ma sát k thay đổi không đáng kể khi
nhiệt độ thay đổi từ lạnh sang nóng.
Vật liệu ma sát chủ yếu để làm má phanh là amiant ( không đợc sử dụng ở những
ô tô nội địa sản xuất sau năm 1993. Tuy nhiên chúng vẫn đợc đùng để thay thế), chất bán
kim loại, sợi thuỷ tinh hay sợi aramid.
Amiant đợc xem là chất gây nguy hại cho sức khoẻ. Không đợc hít thở bụi bẩn
sinh ra từ bất kỳ loại má phanh nào vì những loại vật liệu khác cũng gây nguy hại đến sức
khoẻ. Những má phanh dùng vật liệu bán kim loại có u điểm là chịu mài mòn ở nhiệt độ
cao.

1.2. Sự chuyển dịch trọng lợng khi phanh (hình 1)
Sự chuyển dịch trọng lợng khi phanh xảy ra khi xe giảm tốc và rõ nhất khi phanh
xe. Khi mức độ hay chính là lực phanh tăng lên thì trọng lợng chuyển dịch cũng tăng theo

Đồ án tốt nghiệp.

6


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.

Hình 1: Sự chuyển dịch trọng lợng khi phanh.

Đồ án tốt nghiệp.

7


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Sự chuyển dịch trọng lợng này gây ra bởi quán tính của xe và đợc chứng minh
bằng định luật I của Newtơn: Một vật thể ở trạng thái đứng yên có khuynh hớng duy trì sự
đứng yên và một vật thể ở trạng thái chuyển động có khuynh hớng duy trì sự chuyển
động.
Tức khi ô tô giảm tốc, quán tính tạo ra một lực (chính là lực quán tính) làm ô tô
chuyển động mà không cần một sự tác động nào. Quán tính sẽ giảm dần do có lực cản ở
các bánh xe (lực ma sát), lực cản gió ... ảnh hởng của tác động này làm xe có khuynh hớng bị chúi đầu về phía trớc, tức làm tăng tải trọng đặt lên các bánh xe trớc và tải trọng ở
các bánh xe sau sẽ giảm xuống bằng tải trọng tăng lên ở bánh trớc. Đây chính là sự
chuyển dịch trọng lợng. Nó tạo ra hai kết quả đáng chú ý, một là làm hạ thấp đầu tr ớc
cùng với việc nâng cao đuôi xe và hai là làm thay đổi tơng quan lực ma sát. Do đuôi xe có
xu hớng nâng lên vì vậy lực ma sát của bánh sau với mặt đờng giảm đi, làm tăng khả năng

trợt lê bánh sau khi phanh.
Sự chuyển dịch trọng lợng khi phanh là sự chuyển dịch trọng lợng từ cầu sau ra
cầu trớc. Để thấy rõ hơn ta dựa vào công thức tính các phản lực của mặt đờng tác dụng lên
bánh xe vì theo định luật III Newtơn về lực và phản lực thì trọng lợng tác dụng lên cầu xe
sẽ làm xuất hiện một phản lực ngợc lại từ mặt đờng cũng lên cầu xe và có giá trị bằng
trọng lợng.
Xét khi phanh, ô tô sẽ gồm các lực tác dụng sau: Trọng lợng G đặt tại trọng tâm,
lực cản lăn Pf1 và Pf2 ở bánh trớc và sau, phản lực Z1 và Z2, lực phanh Pp1 và Pp2, lực cản
không khí Pw, lực quán tinh Pj sinh rado lúc này xe có gia tốc chậm dần. Khi phanh thì P w,
Pf1 và Pf2 không đáng kể nên ta có thể bỏ qua. Lập phơng trình cân bằng mômen tại hai
điểm A và B ta có:
Tại A:
Z2.(a + b) + Pj.hg = G.a
Tại B:
Z1.(a + b)

G.b + Pj .hg

Z1 =
L

Z = G.a Pj .hg
2
L

= G.b + Pj.hg

Hình 2: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh.

(*)

Mặt khác lực quán tính đợc xác định theo công thức:
Pj =

G
. jp
g

(* *)

Với g: gia tốc trọng trờng.
Jp: gia tốc chậm dần khi phanh.

Đồ án tốt nghiệp.

8


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Z1 =

Thay (* *) vào (*) ta có:

Z2 =

G
L
G
L

(b +
(b

j p .hg
g
j p .hg
g

)

)

Nh vậy Z1 và Z2 phụ thuộc hoàn toàn vào a và b khi phanh. Với xe dẫn động cầu trớc, thờng trọng lợng tập trung vào cầu trớc nhiều hơn cầu sau do đó a < b. Còn ngợc lại
với xe dẫn động cầu sau thì a > b. Xong khi phanh lực quán tính có xu h ớng kéo trọng
tâm vềphía trớc tức lại gần cầu trớc hơn do vậy a sẽ giảm tơng ứng b tăng lên nên Z2 sẽ
giảm đi tơng ứng với Z1 tăng lên. Đây chính là sự chuyển dịch trọng lợng tơng ứng từ cầu
sau ra cầu trớc.
Công thức tính trọng lợng chuyển dịch nh sau:
WT =

Trong đó:

j p .G.hg
L

(kg )

WT là trọng lợng chuyển dịch khi phanh (kg).

Jp là gia tốc chậm dần khi phanh (m/s2).

G là trọng lợng xe (kg).
Hg là độ cao trọng tâm xe (cm).
L là chiều dài cơ sở của xe (cm).
Từ công thức tính trọng lợng chuyển dịch của xe khi phanh ta thấy có 3 cách để
làm giảm trọng lợng chuyển dịch của xe khi phanh:
- Giảm mức độ giảm tốc (Jp): không đạt đợc đối với trờng hợp phanh khẩn cấp vì
lúc đó ta cần giảm tốc nhanh và tối đa với khoảng cách ngắn nhất.
- Tăng khoảng cách cầu trớc với cầu sau: điều này lại phụ thuộc vào từng kiểu xe,
tính thẩm mĩ, tính hợp lí.
- Giảm độ cao trọng tâm tức là hạ thấp độ cao trọng tâm của xe xuống. Đợc thực
hiện phổ biến ở các xe du lịch, xe đua. Tuy nhiên ở xe khách, xe tải, xe địa hình thì không
thể hạ quá thấp đợc vì nó còn liên quan đến tính cơ động và khả năng việt dã của xe.
Điểm cần chú ý là khi tăng độ cao trọng tâm của xe sẽ làm tăng sự chuyển dịch trọng lợng khi phanh và nh vậy là sẽ làm tăng khả năng trợt lê của bánh xe sau khi phanh gấp.

1.3. Lực phanh:
Ta xét cụ thể lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh (hình 3)
Gb
Khi ngời lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo mômen
phanh M p
nhằm hãm bánh xe lại. Lúc đó ở bánh xe xuất hiện M
phản lực tiếp tuyến P p ngợc chiều
jb
Mp
chuyển động của xe và đợc gọi là lực phanh. Lực phanh đợc
xác định nh sau:
Pp =

Mp
rb

Với Mp là mômen phanh.
Rp là bán kính làm việc của bánh xe.

v

rb

Mf

Đồ án tốt nghiệp.

9
Zb

P
p


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Nhng lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi
điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đờng:
Pp max = P = Z b .

Với P : lực bám của bánh xe với mặt đờng.
Z b : phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe.

: hệ số bám.

Hình 3: Lực và mômen tác động
lên bánh xe khi phanh.

Khi phanh bánh xe sẽ chuyển động với gia tốc chậm dần, do đó trên xe sẽ có
mômen quán tính Mjb tác dụng, mômen này cùng chiều chuyển động của bánh xe. Ngoài
ra mômen cản lăn Mf, mômen này ngợc chiều chuyển động và có tác dụng hãm bánh xe
lại. Nh vậy trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng Pp 0 sẽ là:
Pp 0 =

M p + M f M jb
rb

= Pp +

M f M jb
rb

Từ công thức tính lực phanh ta nhận thấy lực phanh phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Bán kính làm việc của đĩa phanh hay tang trống. Nếu bán kính này càng lớn thì
cánh tay đòn của mômen phanh càng lớn tức lúc này ở cơ cấu phanh lực phanh sẽ là tốt
hơn so với bán kính nhỏ. Khi bán kính đĩa phanh hay tang trống nhỏ ta cần một lực phanh
lớn hơn, cơ cấu trợ lực phanh cần trợ lực lớn hơn. Tuy nhiên bán kính tang trống hay đĩa
phanh lại phụ thuộc vào bán kính bánh xe do tang trống hay đĩa phanh phải lắp bên trong
vành bánh xe.
- Trọng lợng xe càng lớn thì khi phanh mômen quán tính M j càng lớn do đó lực
phanh sẽ giảm đi tức là hiệu quả phanh sẽ bị giảm, ngợc lại trọng lợng xe nhỏ thì hiệu quả
phanh sẽ tốt hơn.
- Ma sát giữa má phanh với đĩa phanh hoặc tang trống. Điều này phụ thuộc vào
diện tích tiếp xúc giữa chúng. Để làm cho lực phanh tốt ngời ta thờng làm tăng diện tích
tiếp xúc giữa má phanh với đĩa phanh hay tang trống bởi khi đó ma sát cũng lớn lên đồng
thời nhiệt độ của má phanh đợc trải rộng hơn và giảm đi rất nhiều tại một vùng tiếp xúc.
Điều này thấy rõ hơn khi giảm diện tích má phanh đi một nửa thì lực phanh sẽ giảm đi và

điều quan trọng là nhiệt độ ở nửa má phanh còn lại sẽ tăng gấp đôi. Điều này làm ảnh h ởng rất lớn tới lực phanh và gây h hỏng nhanh cho toàn bộ cơ cấu phanh.
Ngày nay, với các xe đời mới ra đời ngời ta thờng cải tiến và giới thiệu về việc tăng
diện tích má phanh, tăng đờng kính đĩa phanh hoặc tang trống và đặc biệt là các trang
thiết bị phụ trợ phanh hiện đại vì chúng giúp ta sử dụng hệ thống phanh một cách dễ dàng
và hiệu quả nhất.

1.4. Sự trợt của bánh xe.
Khi bánh xe bị bó cứng trong qua trình phanh sẽ tạo ra sự trợt ở bánh xe. Khi bánh
xe trợt sẽ làm mất lực kéo và lực phanh đồng thời làm mất khả năng điều khiển ô tô.

Đồ án tốt nghiệp.

10


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Trong qúa trình tính toán động lực học của quá tình phanh ô tô thờng sử dụng giá
trị hệ số bám cho trong các bảng. Hệ số bám này đợc xác định bằng thực nghiệm bánh xe
khi đang chuyển động bị bó cứng hoàn toàn, nghĩa là bánh xe bị trợt lê 100%.
Thực tế, hệ số bám của bánh xe ô tô với mặt đờng ngoài việc phụ thuộc vào loại đờng và tình trạng mặt đờng còn phụ thuộc khá nhiều bởi độ trợt của bánh xe tơng đối với
mặt đờng trong quá trình phanh. Trên hình vẽ 4 trình bày đồ thị chỉ sự thay đổi hệ số bám
dọc x và hệ số bám ngang y của bánh xe với mặt đờng theo độ trợt tơng đối giữa
bánh xe với mặt đờng.
Độ trợt tơng đối đợc xác định theo biểu thức :
v wb .rb
v

=
ở đây:

v : Vận tốc ôtô.
wb : Vận tốc góc của bánh xe đang phanh.
rb ; Bán kính bánh xe.
x , y

0.8

x max

x

0.6
0.4

y

0.2

0

0

0

40
60
80
100
20
Hình 4: Sự thay đổi hệ số bám dọc x và hệ số bầm ngang y theo độ trợt tơng đối

của bánh xe khi phanh.

,%

Hệ số bám dọc x đợc hiểu là tỷ số của lực phanh tiếp tuyến p p trên tải trọng Gp
tác dụng lên bánh xe.


Pb
Gb
x=

Với khái niệm nh trên hệ số bám dọc bằng không khi lực phanh tiếp tuyến bằng
không, nghĩa là lúc cha phanh.

Đồ án tốt nghiệp.

11


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Từ hình vẽ ta thấy hệ số bám dọc cực đại xmax ở giá trị độ trợt tối u 0. Thực
ngiệm chứng tỏ rằng giá trị 0 thờng nằm trong giới hạn 15 ữ 20%. ở giá trị độ trợt tối u
0 không những đảm bảo hệ số bám dọc có giá trị cực đại mà hệ số bám ngang x cũng
có giá trị khá cao.
Nh vậy nếu giữ cho quá trình phanh xảy ra ở độ trợt của bánh xe là 0 thì sẽ đạt đợc lực phanh cực đại Pmax = xmax.Gb nghĩa là hiệu quả phanh sẽ cao nhất và đảm bảo độ
ổn định tốt khi phanh.
Nếu khi phanh mà giá trị 0 tăng cao sẽ gây lên trợt lê bánh xe gây mất ổn định khi
phanh.
Nếu các bánh xe sau bị bó cứng, đuôi ô tô sẽ trợt ngang về bên trái hoặc về bên

phải theo độ nghiêng của mặt đờng hoặc tác dụng của mặt đờng ôtô có khuynh hớng tuy
nhiên sẽ quay ngoắt vòng tròn khi lực quán tính đẩy trọng tâm về phía trớc và đợc giữ lại
chủ yếu nhờ các bánh xe trớc. Việc bó cứng các bánh xe sau làm giảm khả năng cản trở
chuyển động ngang của chúng.
Nếu các bánh xe trớc bị bó cứng ô tô sẽ bị mất khả năng chuyển hớng. Khi các
bánh xe trớc trợt sẽ không có khả năng điều khiển tay lái, vì thế ô tô sẽ chuyển động theo
hớng của lực quán tính hoặc độ nghiêng của mặt đờng.
Nếu tất cả bốn bánh bị bó cứng, ô tô sẽ trợt cực kỳ mất ổn định. Trong khi phanh
nó sẽ quay ngang hoàn toàn phó mặc cho quán tính, về mặt đờng và bất kỳ đối tợng nào
nó gặp phải.
Nếu là toa kéo đợc kéo phía sau. Phanh ở các toa kéo bị bó cứng, thì nó sẽ trợt
ngang giống nh đuôi xe ô tô khi bánh xe sau bị bó cứng. Nếu toa xe không ngừng lại nó
sẽ quay vòng trong và tông vào ô tô kéo nó.
Để đạt đợc lực phanh cực đại Ppmax = xmax.Gb, khi đó giá trị 0 15 ữ 20% các
nhà thiết kế đã tính toán để cân bằng lực phanh phía trớc và lực phanh phía sau và đa vào
sử dụng các thiết bị để ổn định cho xe khi phanh và đảm bảo hiệu quả phanh nh : Van
định lợng thủy lực, bộ điều hòa lực phanh hay hệ thống trống trợt lê bánh xe ABS.

1.5. Giản đồ phanh
Khi tác động phanh dừng ô tô thờng tuân theo một trình tự, trình tự này xảy ra
nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào tình huống phanh có khẩn cấp hay không. Việc dừng xe
bắt đầu khi ngời lái nhận thấy có sẽ nguy hiểm hoặc có yêu cầu dừng xe, sau đó ra quyết
định, tiếp theo đó ngời lái thực hiện hành động di chuyển chân từ bàn đạp ga đến bàn đạp
phanh ...
Bằng thực nghiệm, ngời ta đã xây dựng đợc giản đồ phanh thể hiện mối quan hệ
giữa thời gian phanh t và lực phanh Pp hay mối quan hệ giữa gia tốc chậm dần j với thời
gian phanh t.
Dựa vào giản đồ phanh (hình 5) ta có:
t1 : Thời gian phản xạ của ngời lái tức là từ lúc nhìn thấy đợc chớng ngại vật cho
đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào trình độ của ngời lái.

Thời gian t1 thờng nằm trong giới hạn t1= 0,3 ữ 0,8.

Đồ án tốt nghiệp.

12


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
t2 : Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh, tức là từ lúc ngời lái tác dụng
vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào trống phanh. Thời gian này đối với
phanh dầu t2 = 0,035(s) và đối với phanh khí t2 = 0,3(s).
t3 : thời gian tăng (biến thiên) lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần, thời gian này
đối với phanh dầu t3 = 0,2(s) và đối với phanh khí t3 = 0,5 ữ 1 (s).
t4 : Thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại.
t5 : Thời gian nhả phanh, lực phanh giảm dần đến không. Thời gian này có giá trị t 5=
0,2(s) với phanh dầu và t5 = 1,5 ữ 2 (s) đối với phanh khí.

Hình 5: Giản đồ phanh.
Khi ô tô dừng hẳn rồi mới nhả phanh thì thời gian t 5 không ảnh hởng gì đến quãng
đờng phanh nhỏ nhất. Nh vậy quá trình phanh kể từ khi ngời lái nhận đợc tín hiệu cho đến
khi ô tô dừng hẳn kéo dài trong thời gian (t) nh sau:
t = t1 + t2 + t3 + t4.

Đồ án tốt nghiệp.

13


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.

Phần 2: hệ thống phanh khí
Phanh khí đợc sử dụng trên xe vận tải có tải trọng lớn nh Zil 130, Kamaz
nguyên lý làm việc của nó là sử dụng năng lợng của không khí nén để tiến hành phanh.
Hệ thống phanh khí có u điểm là tạo ra lực phanh lớn, điều khiển nhẹ nhàng, có
thể dùng không khí nén vào các mục đích khác nh bơm hơi bánh xe, truyền động cho bộ
phận gạt nớc trên kính .... Tuy nhiên hệ thống phanh khí vẫn tồn tại những nhợc điểm nh:
khi có sự rò rỉ khí nén do các mối ghép không kín thì việc phục hồi khả năng phanh là
khá lâu; kém an toàn, thời gian chậm tác động lớn do không khí chịu nén; kết cấu phức
tạp thể hiện ở số lợng chi tiết nhiều, kích cỡ lớn. Ngoài ra hệ thống phanh khí do có sử
dụng máy nén khí dẫn đến tiêu hao một phần công suất N của động cơ để dẫn động máy
nén khí. Việc bố trí hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát cũng bị ảnh hởng.

2.1. Cấu tạo, nguyên lý làm việc chung của hệ thống phanh khí
2.1.1 Cấu tạo (hình 6)
Kết cấu của hệ thống phanh nói chung và hệ thống phanh khí nói riêng gồm có cơ
cấu phanh và bộ phận dẫn động phanh. Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra sức cản
chuyển động của ô tô. Còn bộ phận dẫn động phanh thì làm nhiệm vụ truyền năng lợng
cho cơ cấu phanh và điều khiển cơ cấu phanh trong qúa trình phanh.
- Máy nén khí 1 đợc dẫn động bởi động cơ thông qua bộ truyền đai có công dụng
tạo không khí nén có áp suất cao để đa tới bình chứa khí nén 5 và 8.
- Van điều chỉnh áp suất 2 dùng để điều khiển thiết bị thoát tải và đảm bảo áp suất
khí nén trong các bình chứa không nhỏ hơn 5 kg/cm2 và không lớn hơn 7 kg/cm2.
- Đồng hồ báo áp suất 3 dùng để báo áp suất không khí trong hệ thống.
- Van an toàn 4 thờng đợc lắp bên phải bình chứa khí nén dùng để giữ an toàn cho
hệ thống phanh khi áp suất trong bình chứa tăng lên quá giới hạn cho phép do van điều
chỉnh áp suất hỏng.
- Bình chứa không khí nén 5 và 8 dùng để tích một lợng khí đủ cho 8 ữ 10 lần
phanh trong trờng hợp máy nén khí gặp sự cố. Ngoài ra, bình chứa khí nén còn giữ lại hơi
nớc và dầu có lẫn trong không khí. Trên bình khí chứa khí nén có lắp các van an toàn 4,
van không khí, van xả nớc và hơi dầu lẫn trong không khí 6, 7.

- Bầu phanh 9, 16 dùng để quay trục quả đào tách các guốc phanh 11, 17 ở cơ cấu
phanh bánh xe bằng năng lợng của không khí nén.
- Các đờng ống dẫn khí 10, 13, 15.
- Tổng van phanh 12 có công dụng phân phối khí nén từ bình chứa tới các bầu
phanh 9, 16 theo đờng ống 10, 15.
- Cụm má phanh 11, 17 là bộ phận trực tiếp tạo ra lực ma sát tiến hành phanh qúa
trình phanh bánh xe.

Đồ án tốt nghiệp.

14


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.

Hình 6: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh khí.
1. Máy nén khí.
2. Van điều áp.
3. Đồng hồ đo áp suất.
4. Van an toàn.
5, 8. Bình chứa khí nén.
9, 16. Bầu phanh.

11, 17. Cụm má phanh.
10, 15. ống dẫn khí đến bầu phanh.
12. Tổng van phanh.
13. Đờng ống dẫn khí.
14. Bàn đạp phanh.

2.1.2. Nguyên lý làm việc

- Khi phanh ngời lái đạp bàn đạp phanh 14. Thông qua cơ cấu dẫn động, tổng van
phanh 12 mở ra cho khí nén từ bình chứa khí nén 5 và 8 thông qua ống dẫn hơi 13 tới
tổng van phanh 12 chia cho các bầu phanh 9, 16 để tiến hành phanh bánh xe. Đối với hệ
thống phanh khí sử dụng tổng van phanh kép có kéo moóc thì tổng van phanh lúc này sẽ
đóng đờng cấp khí tới bình chứa khí nén phanh rơ moóc đồng thời van rơ moóc cũng đợc
mở ra để đa khí nén từ bình chứa khí nén phanh rơ moóc tới các bầu phanh rơ moóc, tiến
hành phanh rơ moóc. Với hệ thống phanh khí có rơ moóc, bao giờ phần rơ moóc cũng đợc
phanh trớc để tránh hiện tợng phần rơ moóc trờn lên ô tô.
- Khi thôi phanh ngời lái thả bàn đạp phanh, tổng van phanh đóng các đờng ống
thông bình chứa với bầu phanh và mở đờng thông bầu phanh với khí trời. Lúc này do
không khí đợc xả ra ngoài (do lò xo hồi vị bát cao su thông qua bát cao su ép khí trong
bầu phanh) cùng với lò xo hồi vị guốc phanh làm chấm dứt quá trình phanh. ở hệ thống
phanh khí có kéo moóc, tổng van phanh kép còn làm nhiệm vụ mở đờng khí từ bình chứa
khí nén qua van ngắt vào đầu nối tới van rơ moóc để cung cấp cho bình chứa khí nén
phanh rơ moóc.(về cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh khí có kéo moóc sẽ đợc trình bày chi tiết ở phần sau).

2.2. Các cum chi tiết chính của hệ thống phanh khí
2.2.1. Tổng van phanh (van phân phối)
Đồ án tốt nghiệp.

15


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Tổng van phanh là một chi tiết rất quan trọng trong hệ thống phanh khí. Tổng van
phanh thực hiện việc điều khiển dòng khí nén vào buồng phanh của các bánh xe thông
qua các van và lực tác dụng lên bàn đạp phanh của ngời lái. Với công dụng điều khiển
dòng khí nén vào buồng phanh của các bánh xe, các chi tiết của tổng van phanh phải đảm
bảo các yêu cầu kỹ thuật một cách chính xác nh: các lò xo phải đảm bảo độ đàn tính, sức
căng để đảm bảo áp suất khí trong hệ thống. Các van phải đảm bảo độ kín khít không bị

dò khí gây sụt áp trong hệ thống, gây ảnh hởng tới quá trình phanh. Dựa vào số buồng
phanh ngời ta phân tổng van phanh ra làm hai loại: loại tổng van phanh đơn và loại tổng
van phanh kép. Trong loại tổng van phanh đơn có các loại nh: tổng van phanh đơn kiểu
màng, tổng van phanh đơn kiểu pittông và tổng van phanh đơn kiểu lò xo tấm. Dới đây là
một vài kiểu tổng van phanh dùng trên hệ thống phanh khí hiện nay.
2.2.1.1. Tổng van phanh đơn kiểu màng (hình 7)
a) Cấu tạo.

Hình 7: Cấu tạo tổng van phanh đơn kiểu màng.
1. Cần đẩy. 2. Vỏ. 3. Công tắc đèn phanh. 4. Màng cao su. 5. Nắp. 6. Cốc dẫn hớng. 7.
Lò xo hồi vị màng. 8. Van nạp. 9. Van xả. 10. Lò xo cân bằng. 11. Thanh dẫn.
Trên hình vẽ thể hiện cấu tạo của tổng van phanh đơn kiểu màng. Thân van có hai
khoang A và khoang B. Khoang A nối thông với bình khí nén, khoang B nối thông với bầu
phanh. Trong thân của tổng van phanh có van nạp 8, van xả 9 và cơ cầu tùy động để điều
khiển áp suất khí nén cung cấp vào bầu phanh tùy theo lực tác động lên bàn đạp phanh.
Ngoài ra trong thân tổng van phanh có lắp tiếp điểm tín hiệu đèn đỏ 3 báo dừng xe.
b) Nguyên lý làm việc.
Khi ngời lái muốn thực hiện phanh, ngời lái đạp chân lên bàn đạp phanh thanh dẫn
11 của tổng van phanh làm quay càn đẩy, cần đẩy làm dịch chuyển ống lót 12 và lò xo 10
sang bên phải. Vòng chặn của lò xo tác động một sức ép lên cốc dẫn hớng 6 làm đóng van
xả lại. Khoang xả của tổng van phanh và bầu phanh bị ngắt với khí quyển. Cốc dẫn hớng
6 tiếp tục dịch chuyển sang phải sẽ mở van nạp ra. Van nạp và van xả nối chung với cần
13. Khi van nạp mở khoang A (nối thông với bình chứa khí nén) thông với khoang B.
Không khí từ bình khí nén qua khoang A, B đi vào bầu phanh thực hiện phanh ô tô. Khi
ngời lái nhả bàn đạp phanh đòn bẩy trở về vị trí ban đầu. Lò xo hồi vị màng của cơ cấu
tùy động sẽ đẩy màng về vị trí ban đầu làm cốc dẫn hớng 6 dịch chuyển sang trái, mở van

Đồ án tốt nghiệp.

16

Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
xả ra, đóng van nạp lại. Khoang B (thông với các bầu phanh) nối với lỗ xả 14 không khí
từ bầu phanh qua van xả đi ra các lỗ xả 14 ra khí quyển. Ô tô hết hãm phanh.
Khi phanh ô tô không khí nén từ bình chứa khí nén vào khoang B, tác động một
sức ép lên màng của cơ cấu tùy động, ngăn cản việc chuyển động của các van và cần 1.
Nhờ đó khi đạp chân lên bàn đạp phanh ngời lái sẽ cảm thấy một sức cản, sức cản này
càng lớn nếu sức đạp càng đột ngột.
Khi sức cản lớn hơn lực từ bàn đạp phanh truyền động tới ống lót 12 và lò xo 10
của cơ cấu tùy động thì màng cong về bên trái, ép lò xo 10 của cơ cấu tùy động đóng van
nạp lại. Việc cung cấp khí nén vào bầu phanh sẽ ngừng lại và áp suất trong bầu phanh sẽ
không tăng lên nữa.
Nhờ có cơ cấu tùy động nên áp suất truyền vào bầu phanh tức là lực phanh đợc tự
động điều chỉnh tùy theo lực tác động lên bàn đạp phanh. Vì vậy cơ cấu này đợc gọi là
tùy động tức là cờng độ hãm phanh tăng hay giảm là thùy thuộc vào lực mà ngời lái xe
đặt lên bàn đạp phanh. Đồng thời ngời lái xe đạp chân lên bàn đạp phanh tùy theo lực cản
mà anh ta cảm thấy, lực cản này càng lớn thì hãm phanh càng mạnh.
2.2.1.2. tổng van phanh đơn kiểu pittông (hình 8)
a) Cấu tạo.
Trên hình vẽ thể hiện cấu tạo của tổng van phanh đơn kiểu pittông. Thân van có hai
khoang A và B. Khoang A nối thông với bình chứa, khoang B nối thông với các bầu
phanh. Trong thân tổng van phanh có pittông điều khiển P, van đóng S và các lò xo R1, R2.

Hinh 8: Kết cấu của tổng van phanh đơn kiểu pittông.
1. Bàn đạp phanh.

P - Piston điều khiển.

2- Thanh đẩy.

S - Van đóng.

Đồ án tốt nghiệp.

17


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
3- Lò xo bàn đạp phanh.

R1 - Lò xo hồi vị của pittông điều khiển.

R2 - Lò xo hồi vị của van đóng.
b) Nguyên lý làm việc.
Khi ngời lái muốn thực hiện quá trình phanh. Ngời lái sẽ đạp chân lên bàn đạp
phanh 1. Thông qua thanh đẩy 2 sẽ tác động vào pittông điều khiển P làm pittông P đi
xuống bịt lỗ giữa của van đóng S, đóng lỗ xả lại. Khi ấn thêm bàn đạp phanh xuống van S
sẽ mở ra nối thông khoang B với khoang A. Không khí sẽ đi từ bình chứa vào khoang A
qua khoang B và đi tới các bầu phanh thực hiện quá trình phanh.
Khi ngừng phanh ngời lái nhả bàn đạp phanh ra lò xo hồi vị R 1 của pittông điều
khiển P sẽ đẩy pittông đi lên đồng thời lò xo hồi vị R 2 của van đóng S sẽ đẩy van S đi lên
đóng bệ của nó làm ngăn cách giữa khoang A và khoang B. Khi đó không khí từ các bầu
phanh trở lại khoang B qua lỗ giữa của van đóng S thoát ra khí quyển.
Đôi khi trong hệ thống phanh khí có trang bị van xả nhanh giúp thoát nhanh khí
nén trong các buồng phanh làm cho má phanh tách rời khỏi trống phanh ngay khi nhả
phanh.
2.2.1.3. Tổng van phanh đơn kiểu lò xo tấm (hình 9)
a) Cấu tạo.

Hình 9: Cấu tạo tổng van phanh đơn kiểu lò xo tấm.
1. ống dẫn hơi đến bầu phanh. 2, 14. Lò xo. 3,13. Van. 4. ống dẫn hơi ra bình chứa.
5. Đòn điều khiển. 6. Thân tổng van. 7. Chốt. 8. trụ van. 9. lò xo van. 10. Núm ti.
11. Lò xo tấm. 12. Đòn gánh. 15. ống dẫn hơi ra ngoài.
Trên hình vẽ thể hiện tổng van phanh đơn kiểu lò xo tấm. Tổng van phanh đợc điều
khiển bởi đòn điều khiển số 5. Đòn điều khiển số 5 quay quanh chốt 7 và tỳ lên trụ 8. Bên
trong của tổng van phanh có lò xo van 9, núm ti 10. Lò xo tấm 11 đợc làm bằng lá thép có
độ đần hồi cao. Phía dới là đòn gánh 12. ống dẫn khí ra ngoài 15 bên trong có lò xo 14 và
van 13. Khí từ bình chứa sẽ đi vào tổng van phanh qua ống dẫn khí 16. Các chi tiết đ ợc
bảo vệ và gá lắp bởi thân 6.
b) Nguyên lý làm việc.
Khi không phanh lò xo tấm 11 lõm lên phía trên, lúc này lò xo 2 sẽ đẩy vào đóng
van 3 của ống dẫn khí tới bầu phanh. Lò xo 14 đẩy lên mở van 13 ở ống khí ra ngoài. Do

Đồ án tốt nghiệp.

18


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
đòn gánh 12 đợc đẩy lên trên sát với ti 10 của lò xo tấm 11. Không khí nén ở bầu phanh đi
theo ống qua van 13 rồi theo ống 15 ra ngoài.
Khi tác dụng vào bàn đạp phanh: Đòn điều khiển 5 quay quanh chốt 7 ấn trụ 8 và
lò xo 9 làm cho lò xo tấm 11 võng xuống đẩy đòn gánh 12 xuống. Do lò xo 14 yếu hơn lò
xo 2 lên đòn gánh 12 sẽ đẩy van 13 xuống trớc bịt kín đờng ống 15 không cho không khí
nén ra ngoài. Sau khi van 13 đóng, đòn gánh 12 tiếp tục đi xuống van 3 để mở của
van, khí nén từ bình chứa theo cửa van 3 đến bầu phanh ra các bánh xe bằng đờng ống 1.
Nh vậy quá trình phanh đợc tiến hành.
Khi duy trì sự phanh: Do áp suất của không khí nén đi qua tổng van phanh đã bão
hòa lên phía dới lò xo tấm 11 có một áp lực lớn đẩy lò xo tấm cong lên và lực đè lên van 3

giảm xuống đồng thời dới lực tác dụng của lò xo 2 làm đóng van 3 trong khi đó van 13
vẫn đợc đóng kín, không khí nén lúc này không qua tổng van phanh nữa và cũng cha
thoát ra ngoài nên quá trình phanh vẫn tiếp tục khi cha nhả bàn đạp phanh.
Khi ngừng phanh: Ngời lái thả bàn đạp phanh. Lò xo van 9 đẩy trụ 8 về vị trí ban
đầu và kéo lò xo tấm 11 cong lên, lúc này đòn gánh 12 từ từ về vị trí cũ và lò xo 14 đẩy
vào mở van 13, không khí từ bầu phanh dồn về theo ống 16 qua van 13 để ra ngoài.
2.2.1.4. Tổng van phanh kép (hình 10)
a) Cấu tạo.
Tổng van phanh kép có hai buồng. Buồng phía trên và buồng phía dới. Buồng
phía dới dùng để dẫn động phanh ôtô, buồng phía trên dùng để điều khiển phanh rơ moóc.
Buồng phía dới có cấu tạo nh một tổng van phanh đơn kiểu màng. Nó gồm có: Các van
nạp và van xả đợc bắt trên cùng một trục. Màng của cơ cấu tùy động, lò xo hồi vị màng,
cốc dẫn hớng, ống lót của lò xo, lò xo cân bằng và công tắc đèn phanh. Các chi tiết này đợc điều khiển bởi cần nối bé. Buồng phía trên có cấu tạo nh buồng phía dới chỉ có khác là
ống lót lò xo đợc thay bằng thanh đẩy và buồng phía trên không có công tắc đèn phanh.
Các chi tiết của buồng rơ moóc đợc điều khiển bởi cần nối lớn. Cần nối lớn đợc dẫn động
từ cần kéo.

Đồ án tốt nghiệp.

19


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
Hình 10: Sơ đồ cấu tạo tổng van phanh kép.
b) Nguyên lý làm việc.
Khi không phanh ô tô van nạp buồng điều khiển các phanh của rơ moóc thờng
mở, van xả thờng đóng. Còn ở buồng điều khiển phanh ô tô thì ngợc lại van nạp thờng
đóng van xả thờng mở. Do van nạp của buồng điều khiển phanh rơ moóc thờng mở khi
không phanh nên không khí từ bình chứa đi vào đờng hơi chính của rơ moóc. Còn áp suất
không khí thì do lò xo cân bằng của buồng rơ moóc điều chỉnh. Đồng thời van nạp của

buồng phanh ô tô thờng đóng nên không khí từ bình chứa không di vào bầu phanh của ô
tô.
Khi phanh, lực từ bàn đạp phanh qua cần kéo truyền cho cần nối lớn của tổng van
phanh kép, cần nối lớn tác dụng vào cần đẩy dịch chuyển sang trái. Lò xo hồi vị màng của
cơ cấu tùy động buồng rơ moóc sẽ đẩy màng dịch chuyển sang trái làm mở van xả, đồng
thời lò xo van rơ moóc sẽ đẩy trục van sang trái làm đóng van nạp lại nối thông đ ờng hơi
chính của rơ moóc với không khí bên ngoài, làm giảm áp suất trên đờng hơi chính của rơ
moóc làm van phân phối không khí của rơ moóc làm việc thực hiện phanh rơ moóc. Trong
lúc đó, đầu nối dới của cần nối lớn ép vào cần nối bé làm di chuyển ống lót của lò xo
cùng với lò xo cân bằng sang phải. Thông qua đĩa lò xo làm di chuyển cốc dẫn hớng sang
phải làm đóng van xả lại và mở van nạp của buồng phanh ô tô. Không khí nén từ bình
chứa đi vào bầu phanh của bánh xe ô tô để hãm bánh xe lại. Lò xo cân bằng của mỗi
buồng đảm bảo thay đổi một cách cân đối áp suất không khí nén ở các buồng phanh của
bánh xe ô tô tùy thuộc vào lực bàn đạp phanh. Cơ cấu đó gọi là cơ cấu tự động.
Khi bỏ bàn đạp phanh ra, cần nối lớn tạo khả năng cho lò xo cân bằng buồng
phanh rơ moóc di chuyển cần đẩy về phía ngợc chiều, thanh đẩy tác động vào cốc dẫn hớng làm đóng van xả và mở van nạp của buồng rơ moóc. Không khí nén đi vào đờng hơi
chính của hệ thống phanh rơ moóc tác dụng lên van phân phối không khí của rơ moóc và
làm hết tác dụng phanh của rơ moóc. Trong lúc đó cần nối bé của tổng van phanh kéo lùi
về làm ống lót lò xo, lò xo cân bằng của buồng phanh dịch chuyển sang trái. Khi đó các
lò xo hồi vị của van và màng của cơ cấu tùy động sẽ đẩy cho trục van và màng sang trái
làm đóng van nạp và mở van xả của ô tô. Không khí nén từ các bầu phanh của ô tô qua
van xả ra ngoài khí quyển. Kết thúc quá trình phanh.

2.2.2. Van phân phối không khí (Van rơ moóc - Hình 11)
2.2.2.1. Cấu tạo.

2

1

8 khí của rơ moóc dùng để điều khiển dòng khí thực hiện
Van phân phối không
phanh rơ moóc. Van rơ moóc gồm có: van nạp, van xả, cần đẩy, bát cao su, lò xo, nắp trên
và nắp dới. Khi cha đạp bàn
7 đạp phanh, không khí nén từ bình chứa của ô tô đi qua tổng
van phanh kép, van ngắt, đầu nối và van rơ moóc đi vào bình chứa không khí của rơ
moóc.
6

3

Đồ án tốt nghiệp.

20
5

4


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.

Hình 11: Cấu tạo van phân phối (van rơmooc).
1. Nắp trên.

5. Van xả.

2. Lò xo.

6. Vỏ .

3. Cần đẩy.

7. Van nạp.

4. Nắp dới.

8. Nắp trên

2.2.2.2. Nguyên lý làm việc
Khi phanh, áp suất không khí trong đờng hơi chính của rơ moóc giảm, áp suất
không khí ở khoang trống phía trên của van rơ moóc giảm và cần đẩy của van d ới tác
dụng của áp suất khí ở buồng giữa (nối với bình chứa của rơ moóc) di chuyển lên phía
trên, mở van nạp và đóng van xả. Không khí từ bình chứa rơ moóc đi qua khoảng trống
phía dới của van rơ moóc ép bát cao su tì sát vào vỏ van rơ moóc. Ngăn cách đờng khí
chính rơ moóc với bình chứa không khí của rơ moóc. Không khí qua van nạp của van rơ
moóc vào các bầu phanh rơ moóc, thực hiện phanh rơ moóc.
Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất đờng khí chính của rơ moóc tăng lên tác dụng vào
bát cao su làm cần đẩy di chuyển xuống phía dới đóng van nạp lại và mở van xả ra.
Không khí từ các bầu phanh rơ moóc qua van xả thoát ra ngoài khí quyển. Còn không khí
ở đờng không khí chính của rơ moóc sẽ ép bát cao su của van rơ moóc lại thông qua khe
hở giữa bát cao su và thân van rơ moóc không khí đợc nạp vào bình chứa của rơ moóc
chuẩn bị cho quá trình phanh tiếp theo.

2.2.3. Máy nén khí
2.2.3.1. Công dụng, phân loại
Máy nén khí có công dụng là tạo ra khí nén có đủ áp suất cung cấp cho hệ thống
phanh khí để thực hiện việc phanh xe. Ngoài ra còn cung cấp cho một số hệ thống khác
có sử dụng khí nén nh: lau kính, bơm hơi bánh xe, đóng mở cửa xe ...
Trên ô tô thờng dùng loại máy nén khí một xi lanh hoặc 2 xi lanh, nguyên lý làm
việc của chúng giống nhau song loại một xi lanh có kết cấu đơn giản nên ở đây chỉ giới

thiệu loại máy nén khí hai xi lanh điển hình.
2.2.3.2. Máy nén khí dùng trên xe Zil 130 (hình 12)
* Cấu tạo: Gồm 3 phần chính: nắp máy, thân máy và hộp trục khuỷu. Hai xi lanh
3 của máy nén khí đợc đúc cùng với các áo nớc trong một khối xi lanh 11, kết hợp với các
pittông tạo thành thân máy. Thân máy đợc bắt bằng bu lông với hộp trục khuỷu 29, dới

Đồ án tốt nghiệp.

21


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
hộp trục khuỷu có các te dầu 9 đợc lắp kín với hộp trục khuỷu bằng bu lông. Nắp xi lanh
7 đợc lắp với thân máy bằng bulông.
- Trong nắp máy có bố trí van nén 10 và lò xo 9 đặt trong cốc 8, đây là bộ van xả
(đa khí từ máy nén tới bình nén khí), ngoài ra còn có van nạp hình đĩa trên có lò xo tì vào
van làm van đóng kín cửa nạp không khí.
- Trong thân máy có pittông 5, mỗi pittông có hai xéc măng khí và một xéc măng
dầu, pittông đợc làm từ hợp kim nhôm, đỉnh pittông là đỉnh bằng không có gì đặc biệt nh
ở động cơ. Các pittông đợc lắp với thanh truyền 4 qua chốt pittông 6 và cũng đều có bạc.
- Trong hộp trục khuỷu gồm trục khuỷu 17 bố trí trên hai ổ bi cầu 2. Bạc thanh
truyền 8 đúc bằng hợp kim babít. ở một đầu của trục khuỷu có lắp vòng bịt 14, lò xo 13
và đai ốc 16 để điều chỉnh độ chặt của ổ bi, đầu kia của trục khuỷu có vòng chắn 1 và
puly 20. Vòng chắn 1 và vòng bịt ngăn không cho dầu từ các te bắn ra ngoài. Đầu trục
khuỷu không bắt puly có khoan lỗ dọc trục khuỷu để đa dầu vào bôi trơn nhờ một đờng
ống dẫn từ đờng dầu chính của động cơ sang. Sau khi bôi trơn dầu rơi xuống các te 19 và
đợc đa về các te dầu của động cơ.
- Trên thân xi lanh còn có thiết bị giới hạn tải và van điều chỉnh áp suất. Van điều
chỉnh áp suất thông với khoang dới của thiết bị giới hạn tải, khoang trên của thiết bị giới
hạn tải thông với đờng không khí của động cơ, khoang này cũng chính là cửa nạp không

khí của máy nén khí

2

Hình 12: Sơ đồ cấu tạo máy nén khí sử dụng trên xe Zil 130.

Đồ án tốt nghiệp.

22


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.
1. Vòng chắn. 2. ổ bi. 3. Xi lanh. 4. Thanh truyền. 5. Pittông. 6. Chốt pittông. 7. Nắp xi
lanh. 8. Cốc van. 9,13. Lò xo. 10. Van nén. 11. Khối xi lanh. 12. áo nớc làm mát. 14.
Vòng bịt. 15. Nắp sau trục khuỷu. 16 . Đai ốc. 17. Trục khuỷu. 18. Bạc thanh truyền.
19. Các te dầu. 20. Pu ly dẫn động.
* Nguyên lý làm việc
Khi pittông từ điểm chết trên đi xuống điểm chết dới, xảy ra quá trình giãn nở của
không khí tạo ra độ chân không ở trong xi lanh. Khi độ chân không tăng lên đủ lớn thắng
sức căng lò xo 22 sẽ mở van nạp 21 làm thông buồng xi lanh với bầu lọc không khí của
động cơ. Dới tác dụng của sức hút chân không trong buồng xi lanh, không khí đợc lọc
sạch từ bên ngoài sẽ nạp vào qua khoang 28 và van nạp hình tấm 21. Quá trình nạp đợc
thực hiện khi pittông của máy nén khí qua điểm chết trên tiếp tục đi xuống và kết thúc
khi qua điểm chết dới một chút, do vẫn còn quán tính luồng không khí vẫn thắng sức căng
của lò xo van nạp và không khí vẫn tiếp tục đợc nạp vào máy nén.
Khi pittông 5 đi lên, không khí trong xi lanh đợc nén lại. Khi áp suất của khí nén
trong xi lanh lớn hơn áp suất không khí nén ở buồng thoát và trong các bình chứa, đồng
thời cả sức nén của lò xo van xả 9, lúc này van xả 10 mở, khí nén sẽ qua các đờng ống
dẫn vào bình chứa. Sau đó quá trình lặp lại nh trên.
2.2.3.4. Máy nén khí dùng trên xe Zil 164 (hình 13)

Máy nén khí sử dùng trên xe Zil 164 cũng là loại hai xi lanh nhng có một số điểm
khác so với máy nén khí sử dụng trên xe Zil 130.
- Máy nén khí xe Zil 164 nạp không khí vào xi lanh không qua các xu páp ở thiết bị
giới hạn tải nh ở xe Zil 130 mà qua các cửa nạp đặt ngang thân xi lanh nh ở động cơ hai
kỳ. Khi pittông đi xuống qua các cửa nạp thì nó sẽ nạp khí vào máy rồi nén khí qua van
nạp nh ở xe Zil 130.
- Máy nén khí sử dụng trên xe Zil 164 có van điều chỉnh áp suất nh ở xe Zil 130
nhng cơ cấu thoát tải có kết cấu và nguyên lý hoạt động khác xe Zil 130. Khi áp suất
trong hệ thống phanh vợt quá giới hạn cho phép (7.5 kg/cm 2), lúc đó van điều chỉnh áp
suất điều khiển cơ cấu thoát tải hoạt động bằng cách cho dòng khí có áp suất cao tác động
vào màng cao su để nâng đĩa đẩy con đội đi lên tác động vào đuôi đòn bẩy, khi này đòn 7
cùng tác động nhấn hai xu páp làm thông hai khoang xi lanh, máy nén khí làm việc nhng
không cấp khí nén cho bình chứa nữa.

Đồ án tốt nghiệp.

23


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.

Hình 13: Máy nén khí sử dụng trên xe Zil 164.
1. Xu páp cơ cấu thoát tải. 2. Bu lông và êcu điều chỉnh. 3. Cò mổ. 4. Chốt tựa. 5. Con
đội. 6. Màng. 7. Đờng khí từ bình khí nén tới.

2.2.4. Thiết bị giới hạn tải (hình 14)
Khi áp suất trong bình chứa đạt khoảng (7.3 ữ 7.7 ) kg/cm2 thì sự cung cấp khí nén
cần dừng lại ở máy nén khí. Để tự động thực hiện yêu cầu này có van điều chỉnh áp suất
và hiết bị giới hạn tải ở m áy nén khí.

Đồ án tốt nghiệp.

24


Khoa cơ khí động lực Trờng đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên.

Hình 14: Thiết bị giới hạn tải.
21. Van nạp bình đĩa. 22, 24. Lò xo. 23. Con đội. 25. Vòng bịt. 26. Pittông. 27. Rãnh
thông van điều chỉnh áp suất. 28. Buồng trống thông với khí trời.
Về kết cấu thiết bị giới hạn tải gồm hai pittông hình trụ 26, các vòng bịt 25, con
đội 23 đặt dới van nạp hình đĩa 21 (loại tấm). Pittông 26 có liên hệ với đòn gánh và lò xo
24. Rãnh 27 ở phía dới pittông có liên hệ với bộ điều chỉnh áp suất, chúng thông nhau khi
lắp van điều chỉnh áp suất vào thân xi lanh. Còn buồng 28 dới van nạp 21 thông với đờng
ống dẫn tới bầu lọc không khí của động cơ.
Nguyên lý làm việc: Khi áp suất trong các bình chứa khí nén thấp hơn 6 kg/cm 2
van điều chỉnh áp suất sẽ làm rãnh 27 dới hai pittông thông với bên ngoài. Lúc này dới tác
dụng của lò xo 24 tỳ lên đòn gánh đẩy pittông 26 nằm ở vị trí thấp nhất nên con đội 23
không tác dụng vào van nạp 21, do đó thiết bị giới hạn tải đợc ngắt ra khỏi máy nén,
không khí đi vào bình chứa.
Khi áp suất không khí trong bình chứa lớn hơn 7 kg/cm 2, van điều chỉnh áp suất
nối thông rãnh 27 với các bình chứa. Lúc này không khí nén vào rãnh 27 sẽ đủ lớn ép
pittông 26 và con đội 23 đi lên phía trên đẩy các van nạp 21 của các xi lanh 3 mở, lò xo
24 và 22 bị nén lại, khi hai van nạp 21 mở sẽ nối thông hai xi lanh 3 với nhau qua buồng
28 ở dới van này. Nh vậy không khí đợc dồn từ xi lanh này sang xi lanh kia mà không đi
cung cấp cho bình chứa nữa, máy nén khí làm việc nhng chỉ chạy không. Nếu chúng ta
đạp phanh hay sử dụng khí nén vào công việc nào đó làm cho áp suất trong bình chứa hạ
xuống (dới 6 kg/cm2) thì máy nén khí lại làm việc bình thờng.

2.2.5. Van điều chỉnh áp suất

Van điều chỉnh áp suất dùng để điều khiển thiết bị giới hạn tải một cách tự động và
đảm bảo áp suất trong các bình chứa không nhỏ hơn 5 kg/cm2 và không lớn hơn 7 kg/cm2.

Đồ án tốt nghiệp.

25