Khảo sát và tính toán động lực học hệ thống dẫn động phanh ô tô bằng khí nén

MỞ ĐẦU
Nền kinh tế Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, cùng với đó là sự tăng
nhanh về sản lượng sản xuất công nghiệp, nhu cầu tăng cao về vận tải hành khách,
hàng hoá, dịch vụ mà trong đó ô tô đã trở thành phương tiện vận tải chủ lực với tỉ
trọng hơn 90% tổng lượng hàng hoá và hành khách cho các ngành kinh tế quốc dân.
Sự gia tăng nhanh nhu cầu về vận chuyển hành khách trong khi điều kiện kinh tế
của đa số người dân chưa cao đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự gia tăng nhanh
chóng về số lượng xe ô tô chở khách đặc biệt là hệ thống xe buýt trong các thành
phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh...Việc gia tăng phương tiện vận tải
này cũng làm gia tăng tai nạn giao thông gây thiệt hại lớn về người và của cho xã
hội. Trong các nguyên nhân gây tai nạn do tình trạng kĩ thuật của xe không đảm bảo
thì chiếm tới 52 – 75% nguyên nhân do hệ thống phanh, do đó yêu cầu đối với hệ
thống phanh ngày càng được nâng cao nên cần phải được liên tục nghiên cứu, cải
tiến nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, giúp ô tô an toàn trong chuyển động.
Hiện nay, các xe thế hệ mới đã sử dụng hệ thống phanh với những tính năng, chỉ
tiêu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng các qui định ngày càng khắt khe đảm bảo an toàn
cho người, hàng hoá vận chuyển và phương tiện giao thông. Trên các xe ô tô hiện
đại thường dùng hệ thống phanh khí dẫn động nhiều dòng độc lập cũng như được
trang bị thêm các thiết bị, bộ phận, hệ thống hỗ nhằm tăng mức độ an toàn hiệu quả
cho xe. Các hệ thống phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh được
sử dụng rộng rãi không chỉ đối với xe du lịch, xe khách, xe buýt mà còn trên các xe
tải.
Cho đến nay, ở nước ta các công trình nghiên cứu tính toán hệ thống phanh khí
nén thường chỉ dừng ở giai đoạn tính toán tĩnh mà chưa có các nghiên cứu đầy đủ
về quá trình động học của dẫn động phanh cũng như khảo sát, phân tích các nhân tố
ảnh hưởng đến quá trình làm việc của dẫn động phanh khí nén. Đối với dẫn động
phanh khí nén, nhược điểm lớn nhất là thời gian chậm tác dụng của hệ thống (thời
gian phản ứng) tương đối lớn và sự đồng bộ khi phanh giữa các cầu không cao.

1

Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: “Khảo sát và tính toán động lực học hệ thống
dẫn động phanh khí nén” sẽ góp một phần nhỏ trong quá trình nghiên cứu, cải thiện
dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén.
Mục đích nghiên cứu chính của đề tài là nghiên cứu quá trình động lực học dẫn
động phanh khí nén ở trong chế độ làm việc của hệ thống để làm căn cứ cho việc
xác định thời gian chậm tác dụng của hệ thống, từ đó khảo sát một số trường hợp
nhằm đánh giá mức độ chậm tác dụng của hệ thống qua đó đưa ra phương án nâng
cao chất lượng làm việc của hệ thống phanh khí nén.
Tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan
đã tận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn tập thể các thầy giáo
trong Viện Cơ khí Động lực, Viện đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách khoa
Hà Nội, các bạn cùng lớp đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trong suốt
khoá học vừa qua./.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Lý do thực hiện và tầm quan trọng của đề tài.
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế xã hội, sản xuất
công nghiệp gia tăng, ngành công nghiệp ô tô cũng không phải là ngoại lệ.Kể từ khi
ra đời đến nay chiếc ô tô đóng vai trò quan trọng và cần thiết trong đời sống xã
hội.Nó tạo nên một mạng lưới rộng lớn về vận chuyển người và hàng hóa trên toàn
thế giới. Ở Việt Nam hiện nay, do nhu cầu vận chuyển hành khách hàng hóa ngày
càng nhiều đặc biết là đường bộ với các loại xe khách và xe tải cỡ lớn. Lượng
phương tiện tăng nhanh, tốc độ trung bình của các phương tiện cũng ngày một cao,
do đó yêu cầu về an toàn vận chuyển cho ô tô ngày càng được chú trọng đặc biệt là
yêu cầu về hệ thống phanh. Các yêu cầu đối với hệ thống phanh hiện tại đã được
pháp lí hoá thông qua các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế và ngày càng trở nên khắt

khe hơn. Các nhà sản xuất cũng như trung tâm nghiên cứu luôn phải cập nhật từ
những yêu cầu thiết yếu đối với hệ thống phanh để đáp ứng những tiêu chuẩn được
đưa ra.Việc trang bị, bổ sung những tài liệu kỹ thuật về các loại xe trên là rất cần
thiết, góp phần sử dụng và khai thác phương tiện đạt hiệu quả tốt nhất.
Việc mô phỏng và tính toán hệ thống dẫn động phanh khí nén để xác định
hiệu quả phanh và tìn các giải pháp nâng cao hiệu quả phanh đáp ứng các tiêu chuẩn
hiện hành là rất cần thiết. Phương pháp mô phỏng và tính toán với sự trợ giúp của
máy tính sẽ giúp cho các nhà thiết kế tiết kiệm được thời gian và chi phí. Trong diều
kiện còn thiếu về trang thiết bị thí nghiệm như nước ta hiện nay thì phương pháp
này thích hợp và có tính khả thi cao.
Vì những lí do trên, tôi chọn đề tài : “Khảo sát và tính toán động lực học hệ
thống dẫn động phanh ô tô bằng khí nén”. Với đề tài này tôi hy vọng có thể đáp ứng
được phần nào những nhu cầu nói trên.

3


1.2 Mục tiêu của đề tài.
Với yêu cầu nội dung của đề tài, mục tiêu cần đạt được sau khi hoàn thành đề tài
như sau:
 Mô hình hóa các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh khí nén để phục vụ cho
việc tính toán động lực học hệ thống phanh khí nén.
 Tính toán động lực học dẫn động phanh khí nén trên cơ sở xe Buýt DEAWOOBS-090 nhằm xác định thời gian chậm tác dụng của hệ thống.
 Khảo sát một số trường hợp thay đổi ảnh hưởng đến thời gian chậm tác dụng
của hệ thống từ đó đưa ra giải pháp làm giảm thời gian chậm tác dụng nhằm
đạt được hiệu quả phanh tốt nhất.
1.3 Những nghiên cứu đối với hệ thống phanh khí nén.
Hệ thống phanh khí nén là một hệ thống rất phức tạp, là sự ghép nối của
nhiều phần tử khí động và có các chế độ làm việc đặc trưng, bản chất các hiện
tượng vật lý xảy ra trong hệ thống phức tạp lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác

nhau như kích thước đường ống, chất lượng lưu thông của dòng khí, mật độ và áp
suất của dòng khí…và cho tới nay vẫn chưa có được những biểu thức toán học để
biểu diễn chính xác quá trình lưu thông của dòng không khí trong hệ thống. Việc
tính toán động lực học đối với hệ thống dẫn động phanh khí nén nhằm khảo sát qui
luật biến đổi của áp suất khí nén theo thời gian tại các điểm bất kì trong hệ dẫn
động, các nhân tố gây ra tổn thất lưu lượng, làm chậm quá trình xác lập trị số áp
suất ở đầu ra của hệ thống (tại các van điều khiển, các bầu phanh,..)
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới.
Các tác giả N.F. Metliuk, V.P. Av-tu-sen-ko và nhiều tác giả khác đã tiến
hành nghiên cứu quá trình động lọc trong dẫn động khí nén và thủy lực. Bằng cách
sử dụng phương pháp mô phỏng tập trungđã xây dựng các phương trình mô tả sự
biến đổi của lưu lượng, áp suất qua các phần tử khí động (tiết lưu, thể tích
khí,..).Các kết quả nghiên cứu này có thể dùng làm cơ sở để tính toán, khảo sát quá

4


trình động học trong một hệ dẫn động khí nén có sự nối ghép của nhiều phần tử khí
động phức tạp.
Trên các ô tô sử dụng hệ thống phanh dẫn động khí nén hiện đại, thường sử
dụng dẫn động nhiều dòng, với hệ thống phanh chính (phanh chân) thông thường sử
dụng dẫn động 2 dòng độc lập, làm tăng tính an toàn chuyển động của ô tô, nhưng
việc tính toán các phần tử trong hệ thống phanh cũng phức tạp hơn. Các hãng sản
xuất ô tô cũng như các trung tâm nghiên cứu cũng luôn có những nghiên cứu và tính
toán cụ thể về hệ thống phanh khí nén của ô tô hiện đại tuy nhiên nhưng số liệu và
các công thức tính toán thường ít được công bố rộng rãi. Sau đây là một vài kết quả
nghiên cứu tiêu biểu.
1. Alexander Kramskoy, “Improvement of calculation and dynamics air brake on
vehicles” Kharkiv State road - Transport University, 2006.
Đề tài gồm bốn phần:

-

Phần thứ nhất tác giả trình bày các xu hướng chính của hệ thống phanh khí nén.

-

Phần thứ hai: trình bày các giả thiết cơ bản khi mô hình hóa động lực học dẫn
động phanh khí nén.
Phần thứ ba: mô hình hóa động lực học dẫn động phanh khí nén trên xe КrAZ-

-

6510 .
Phần thứ tư: sử dụng phần mềm Matlab để tính toán động lực học dẫn động

-

phanh khí nén, sau đó đưa ra kết luận.
2.

Zbigniew Kulesza, Franciszek Siemieniako, Modeling the air brake system

equipped with the brake and relay valves, Bialystok University of Technology,
Faculty of Mechanical Engineering Department of Automatics and Robotics,
Balan, 2010.
Ở đề tài này các tác giả trình bày mô hình toán học của hệ thống phanh khí nén
với hai loại van thường gặp đó là: van phanh kép và van relay. Các tác giả đã sử
dụng phương pháp mô hình hóa để tính toán động lực học dẫn động phanh khí nén
trong mô hình này.

5


Tác giả đã xây dựng phương trình, hệ phương trình vi phân của áp suất trong hệ
thống, dùng phần mềm Matlab để xây dựng thuật toán kết hợp với các thông số của
mô hình để xác định thể tích của bầu phanh, đường kính bầu phanh, độ cứng lò
xo…Đề tài này được dùng trong việc thiết kế mới hệ thống phanh xe tải nặng, xe
đầu kéo…
1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam.
Trong lĩnh vực nghiên cứu, chế tạo ô tô trong nước, đã có một số công trình nghiên
cứu tính toán các biện pháp cụ thể về dẫn động phanh khí nén, từ đó đưa ra được
các phương pháp làm giảm độ chậm tác dụng cũng như cải thiện tính năng của hệ
thống.
1, Tác giả Đặng Quốc Cường (ĐH SPKT TP HCM, 2012) đã nghiên cứu, mô
phỏng động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén trên Rơ-mooc
nhiều cầu. Tác giả đã đưa ra được một số các phương pháp bố trí các chi tiết, cụm
chi tiết để đảm bảo tính đồng bộ trong dẫn động phanh giữa các cầu. Tuy nhiên khi
tính toán, tác giả lại gián tiếp coi các bầu phanh là những thể tích không đổi, do đó
đã có một sai số đáng kể ảnh hưởng đến kết quả tính toán. Trong luận văn tác giả
cũng chưa khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian chậm tác dụng của hệ
thống phanh.
2, Tác giả Đào Mạnh Hùng (ĐH GTVT, 2006) tiến hành tính toán tĩnh và tính
toán động hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô tải cỡ trung bình và cỡ lớn.
Trong đó tác giả đã lần lượt tiến hành tính toán tĩnh hệ thống dẫn động và tính toán
động bằng phương pháp mô phỏng hệ thống dẫn động phanh khí nén trên máy tính
từ đó xác định các thông số của hệ thống phanh tại trạng thái tĩnh (trạng thái xác
lập) và các đồ thị quan hệ giữa áp suất, dịch chuyển với thời gian của phần tử trong
hệ thống. Ngoài ra việc khảo sát các thông số ảnh hưởng để tìm ra các thông số hợp
lý cho hệ thống phục vụ cho việc tính toán thiết kế hệ thống phanh khí nén.

6


3, Tác giả Vương Xuân Sinh (HV KTQS – 2007) tiến hành nghiên cứu, tính toán
mô phỏng hệ thống dẫn động phanh khí nén xe Zil-130 và tính toán cải tiến hệ
thống phanh khí nén từ 1 dòng thành 2 dòng độc lập. Đây là hệ thống đơn giản,
không có các van phụ trợ, cũng như trong quá trình tính toán tác giả đã bỏ qua sự
thay đổi thể tích tức thời của các bầu phanh do đó có ảnh hưởng đến kết quả tính
toán. Trong luận văn tác giả cũng chưa khảo sát được các yếu tố ảnh hưởng đến thời
gian chậm tác dụng của hệ thống phanh.
4, Tác giả Đặng Huy Cường (ĐH BKHN – 2013) mô phỏng hệ thống phanh khí
nén cho ô tô tải. Tác giả dùng phương pháp mô phỏng để tính toán thời gian chậm
tác dụng của hệ thống phanh khí nén trên ô tô tải. Tuy nhiên mô hình tác giả xây
dựng còn đơn giản, không bao gồm các van phụ trợ, tác giả mới chỉ khảo sát được
sự ảnh hưởng của đường kính ống dẫn đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống,
việc khảo sát chiều dài ống dẫn thì không cần thiết.
5, Tác giả Nguyễn Quang Hưng (ĐH BKHN – 2013), tiến hành thử nghiệm và xác
định thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh khí nén trên xe tải. Tuy nhiên
trong đề tài tác giả chưa xác định được các thông số ảnh hưởng đến thời gian chậm
tác dụng, chưa tiến hành khảo sát để đánh giá được các ảnh hưởng của các thông số,
chưa đưa ra được phương pháp nhằm làm giảm thời gian chậm tác dụng cũng như
nâng cao chất lượng của hệ thống phanh khí nén.
6, Tác giả Nguyễn Thanh Sơn (ĐH BKHN – 2012), tiến hành mô phỏng và tính
toán hệ thống phanh khí nén trên xe Kamaz 5511. Tác giả khảo sát hệ thống phanh
đơn giản, không có van phu trợ, khảo sát ảnh hưởng của đường kính ống dẫn đến
thời gian chậm tác dụng, khỏa sát hệ thống khi lắp điều hòa lực phanh. Khi tính
toán đã sử dụng công thức đã bỏ qua sự thay đổi thể tích của các bầu phanh, chưa
khảo sát được nhiều các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của hệ thống
phanh khí nén, chưa đưa ra được các phương pháp làm giảm thời gian chậm tác
dụng của hệ thống.

7


1.4 Hƣớng nghiên cứu
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu.
 Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh khí nén.
 Nghiên cứu phương pháp mô hình hóa dẫn động phanh khí nén.
 Kết hợp kiến thức lý thuyết về hệ thống phanh khí nén và kiến thức về mô
hình hóa để đưa ra phương pháp tính toán động lực học dẫn động phanh khí
nén trên xe được chọn.
1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu.
 Lý thuyết về hệ thống phanh khí nén trên ô tô.
 Động lực học dẫn động phanh khí nén.
 Lý thuyết về mô hình hóa dẫn động phanh khí nén.
1.4.3 Hƣớng nghiên cứu.
i., Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống phanh khí nén.
 Nghiên cứu tổng quan về hệ thống phanh khí nén.
 Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận.
 Nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén.
ii., Nghiên cứu phƣơng pháp mô hình hóa dẫn động phanh khí nén.
 Các giả thiết để áp dụng phương pháp mô hình hóa.
 Mô hình hóa dẫn động phanh khí nén.
 Mô hình tính toán trong hệ thống phanh khí nén.
iii., Nghiên cứu phƣơng pháp tính toán động lực học dẫn động phanh khí
nén.
 Nghiên cứu các mô hình tính toán dựa trên phương pháp mô hình hóa.
 Ứng dụng phương pháp mô hình hóa để tính toán động lực học một hệ thống
phanh khí nén trên xe được chọn nhằm mục đích nâng cao hiệu quả phanh và
tính đồng bộ khi phanh của hệ thống.

8


1.5 Giới hạn đề tài.
Đề tài tập trung vào việc đưa ra phương pháp tính toán động lực học dẫn động
phanh khí nén.“Động lực học dẫn động phanh” ở đây là động lực học truyền động
khí nén bên trong hệ thống phanh, vì vậy trong phạn vi luận văn, chỉ tính toán
những phần liên quan đến truyền động khí nén bên trong hệ thống, không tính toán
động lực học khi phanh ô tô.
Đề tài mang tính chất lý thuyết, chỉ đề suất phương pháp tính toán động lực học
dẫn động phanh khí nén đó là phương pháp mô hình hóa và áp suất tập trung tại
điểm nút, do kinh phí còn hạn hẹp nên chưa xây dựng được mô hình thực tế để kiểm
nghiệm phương pháp tính toán trên.
Ở phần tính toán động lực học dẫn động phanh chỉ tính toán cho trường hợp
tăng áp suât phanh khi người lái phanh gấp (phanh đột ngột - giả thiết tổng vanđược
mở hoàn toàn, ngay lập tức ) vì đây là tình huống nguy hiểm nhất, đòi hỏi sự đồng
bộ khi phanh giữa các cầu xe.
1.6 Cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh khí nén:
1.6.1 Vài nét về vấn đề an toàn giao thông và sự cần thiết của hệ thống phanh
trên ô tô:
Cùng với sự phát triển của các ngành kinh tế, giao thông vận tải và đặc biệt là
giao thông đường bộ (chủ yếu là giao thông ô tô) đóng một vai trò quan trọng trong
nền kinh tế. Ở nhiều nước trên thế giới, kể cả những nước công nghiệp tiên tiến như
Mỹ, Đức, Nga, Nhật… giao thông ô tô đã đảm nhận vận chuyển đến 2/3 lượng hàng
hóa và hành khách đi lại hàng năm.
Càng ngày, lượng xe hoạt động trên đường càng nhiều, để tăng lưu lượng và tăng
năng suất vận chuyển, vận tốc trung bình của xe ngày càng được nâng cao. Khi sự
tăng trưởng số lượng và tốc độ lưu thông của ô tô trên các loại đường có công dụng
chung nhảy vọt, thì vấn đề an toàn chuyển động càng được quan tâm hơn lúc nào

hết, nhằm giảm tối đa các vụ tai nạn giao thông xảy ra trên đường.

9


Về mặt phương tiện (ô tô), chất lượng và tình trạng kỹ thuật các hệ thống điều
khiển như phanh, lái…đóng vai trò quan trọng cho xe hoạt động trên đường, đặc
biệt hệ thống phanh là hệ thống ảnh hưởng trực tiếp tới an toàn sinh mạng con
người và hàng hóa trên xe, vì vậy việc đảm bảo tình trạng kỹ thuật của hệ thống
phanh luôn ở trạng thái làm việc tốt nhất là rất quan trọng.
Các nước phát triển trên thế giới đều đã có những tiêu chuẩn nghiêm ngặt về hệ
thống phanh nhằm đảm bảo an toàn cho xe khi lưu thông trên đường và nó sẽ càng
khắt khe hơn trong tương lai khi mà tốc độ chuyển động và mật độ ô tô trên đường
ngày càng cao. Trên cơ sở các tiêu chuẩn về an toàn chuyển động, một hệ thống
phanh ô tô ngày nay phải thỏa mãn những yêu cầu sau.
1.6.2 Yêu cầu của hệ thống phanh:
Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toàn chuyển động của các
phương tiện giao thông và phổ biến hơn cả là quy định No-13 EU 00N của hội đồng
kinh tế châu Âu, tiêu chuẩn F18-1969 của Thụy Điển, tiêu chuẩn FM VSS-121 của
Mỹ, người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất về chất lượng hệ thống
phanh đối với hệ thống phanh thuộc thế hệ các xe hiện đại mà qua đó một hệ thống
phanh ô tô phải đạt được:
-

Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột.

-

Phanh êm dịu trong mọi trường hợp, bảo đảm sự ổn định khi phanh.

-

Điều khiển nhẹ nhàng.

-

Thời gian chậm tác dụng (còn gọi là thời gian phản ứng) nhỏ.

-

Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt.

-

Phân bố mô men phanh ở các bánh xe phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn

toàn trọng lượng bám và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất kì cường độ
phanh nào (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết bị chống
hãm cứng bánh xe).
-

Có độ tin cậy cao (sử dụng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao độ

bền các chi tiết trong hệ thống phanh).

10


-

Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng một cách kịp thời.

Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương tiện vận tải ô tô cần phải được trang bị
các hệ thống phanh bao gồm:
-

Hệ thống phanh công tác (hoặc phanh chính và thường gọi là phanh chân),

có tác dụng trên tất cả các bánh xe.
-

Hệ thống phanh dự phòng.

-

Hệ thống phanh dừng và hệ thống phanh phụ trợ (phanh chậm dần).

-

Điểm đặc biệt về an toàn đối với hệ thống phanh khí nén là dẫn động phanh

phải có không dưới hai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một
mạch dẫn động cho cầu sau và một mạch cho dẫn động phanh dừng…để khi có hư
hỏng một mạch nào đó, mạch còn lại vẫn đảm bảo phanh ô tô với hiệu quả phanh
không thấp hơn 30% so với khi hệ thống phanh còn nguyên vẹn. Theo tiêu chuẩn
của Thụy Điển thì giá trị này là 50%.
-

Đối với hệ thống phanh khí nén, phanh công tác cần có dung tích bình chứa

tới mức đủ có thể phanh có hiệu quả 8 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng (máy nén
khí) không làm việc. Mỗi mạch dẫn động cần có các bình chứa riêng biệt khi nguồn
năng lượng là chung của toàn hệ thống. Trong trường hợp một mạch dẫn động nào
đó bị hỏng, nguồn năng lượngchung vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng cho các mạch
khác còn tốt.
-

Hệ thống phanh dự phòng cần phải đảm bảo dừng được ô tô trong trường

hợp hệ thống phanh chính bị hư hỏng. Có thể bố trí hệ thống phanh dự phòng riêng
biệt, nếu không thì hệ thống phanh chính hoặc phanh dừng phải thực hiện chức
năng này và vẫn được coi là hệ thống phanh dự phòng.
-

Hệ thống phanh dừng phải dừng và đỗ được xe trên dốc. Dẫn động phanh

dừng có thể sử dụng bất kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra mô men
phanh để giữ xe đứng yên phải là một cơ cấu hoạt động thuần túy bằng phương
pháp cơ khí và không phụ thuộc vào hệ thống phanh chính.

11


-

Hệ thống phanh chậm dần (phanh phụ trợ) đảm bảo duy trì cho ô tô chuyển

động ở một tốc độ ổn định, điều chỉnh tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc đồng thời
cùng với hệ thống phanh chính nhằm mục đích giảm tải cho phanh chính.
-

Khi làm việc với rơ-moóc, ô tô kéo cần phải có thiết bị bảo vệ chống tụt áp

suất khí nén (hoặc thủy lực) để đề phòng trường hợp đường ống nối giữa ô tô kéo
và rơ-moóc bị phá hủy.
-

Trường hợp xe đang chuyển động mà bị đứt moóc kéo, yêu cầu hệ thống

phanh chính của rơ-moóc phải tự động dừng được rơ-moóc với hiệu quả không thấp
hơn quy định đối với xe đoàn tương ứng.
-

Trên rơ-moóc cũng cần trang bị cơ cấu phanh dừng để hãm rơ-móc khi nó

tách ra khỏi đầu kéo.
-

Sự mài mòn của má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnh bằng

tay hoặc tự động. Theo tiêu chuẩn Thụy Điển, mài mòn má phanh cần được bù lại
bằng hệ thống điều chỉnh tự động hay phải có bộ phận tín hiệu để cảnh báo về việc
tăng khe hở giữa má phanh và tang phanh.
-

Trong mỗi mạch dẫn động phanh cần phải có các bộ phận giao tiếp với thiết

bị kiểm tra, để kiểm tra và thông báo tình trạng kỹ thuật của dẫn động phanh trong
quá trình sử dụng.
-

Do đặc điểm và yêu cầu ngày càng khắc khe của hệ thống phanh nên việc

tính toán động lực học dẫn động hệ thống phanh là điều cần thiết nhằm đảm bảo độ
an toàn, tin cậy cho người, phương tiện và hàng hóa khi lưu thông trên đường.
1.6.3 Cơ sở dẫn động phanh khí nén.
i., Đặc điểm dẫn động phanh khí nén trên xe ô tô.
Dẫn động phanh khí nén thường được sử dụng trên các xe vận tải, xe khách
và rơ-moóc. Phanh khí sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người
lái không cần mất nhiều lực để điều khiển phanh mà chỉ cần thắng lực lò xo ở van
phân phối để điều khiển việc cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí ở các bộ phận làm
việc. Ở loại dẫn động phanh này có những ưu nhược điểm sau:

12


Ưu điểm:
- Mômen phanh lớn, áp suất đặt tại bầu phanh lớn kết hợp với cơ cấu đòn bẩy tạo ra
mômen phanh lớn tại bánh xe.
- Điều khiển phanh nhẹ nhàng, người lái chỉ cần điều khiển bàn đạp đóng mở van

tổng phanh tạo tín hiệu điều khiển dòng cấp khí nén cho các bầu phanh bánh xe;
- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể làm

việc được, tuy hiệu quả phanh giảm);
- Có thể trích nguồn khí nén của hệ thống phanh để sử dụng cho các hệ thống khác
như: Hệ thống treo khí nén, trợ lực mở ly hợp, đóng mở cửa xe…
Tuy nhiên hệ thống phanh khí nén vẫn còn tồn tại một số nhược điểm sau:
Nhược điểm:
-

Kết cấu phức tạp, số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của
chúng khá lớn, giá thành cao.

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí nén cơ bản.
1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắng lọc tách ẩm;
5- Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén; 7,9- Các bầu phanh xe;
8- Tổng van phân phối.
Hình 1.1 là sơ đồ cấu tạo dẫn động hệ thống phanh khí nén cơ bản. Đây là một hệ
thống phanh hoàn chỉnh bao gồm rất nhiều cụm chi tiết, thêm vào đó, kết cấu của
các cụm chi tiết tương đối lớn, do đó chiếm rất nhiều diện tích trên xe, gây khó
khăn trong việc bố trí, lắp đặt.

13


- Thời gian chậm tác dụng (thời gian tăng gia tốc phanh) lớn, làm tăng đáng kể
quãng đường phanh và thời gian phanh (do không khí bị nén khi chịu lực). Nhược
điểm này được lý giải một cách rõ ràng thông qua giản đồ phanh thực tế (đồ thị biểu
diễn mối quan hệ giữa thời gian phanh

và gia tốc phanh

). Giản đồ phanh thực

tế được cho ở hình 1.2.

P pmax

J pmax

Pp
Jp
0

3

2

1

t1 t2

t3

5

4

t4

t

t5

Hình 1.2: Giản đồ phanh.
Trên giản đồ, gốc tọa độ được coi là thời điểm người lái bắt đầu phát hiện ra
chướng ngại vật. Thời gian chuẩn bị phanh và thời gian phanh được phân thành
các giai đoạn sau:
– Thời gian phản xạ của người lái, thông thường

= (0,3-0,8)s.

– Thời gian dùng để khắc phục hành trình tự do trong hệ thống
phanh.

= (0,2- 0,4)s.
–Thời gian tăng gia tốc phanh thể hiện sự chậm tác dụng hệ thống

phanh, thời gian

của dẫn động phanh khí nén bằng (0,5- 0,75)s.

– Thời gian phanh với gia tốc cực đại
– Thời gian nhả phanh:

.

= (0,8- 1,5)s.

Như vậy thời gian phanh tổng cộng, kể từ lúc phát hiện ra chướng ngại vật đến
khi xe dừng hẳn được tính theo biểu thức sau:

14


Từ đồ thị ta thấy,

chính là thời gian chậm tác dụng (thời gian tăng gia tốc

phanh), thời gian này phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu của hệ thống dẫn động phanh,

cách bố trí và các thông số hình học của hệ thống. Do tính chất của khí nén, thời
của dẫn động phanh khí nén thường lớn hơn nhiều so với dẫn động phanh

gian

bằng thủy lực. Cụ thể, với cùng một thể tích bầu phanh, nếu sử dụng dẫn động
phanh thủy lực thì
(

(

) , nếu sử dụng dẫn động phanh khí nén thì

) , với ô tô buýt M2, thì

( ). Ta thấy rằng thời gian

chậm tác dụng của dẫn động phanh khí nén gần như gấp 5 lần so với dẫn động
phanh thủy lực. Thời gian này là nguyên nhân chính làm cho thời gian tổng cộng
khi phanh tăng lên và quãng đường phanh dài hơn. Khắc phục thời gian này là một
trong những nhiệm vụ hàng đầu khi nghiên cứu tính toán hệ thống phanh khí nén.
Thời gian chuyển từ trạng thái phanh sang trạng thái không phanh (thời gian
nhả phanh)

cũng là một đại lượng đáng lưu ý. Thời gian này thể hiện khả năng

trở lại trạng thái chuyển động sau khi phanh. Nếu thời gian này quá dài thì thời gian
để ô tô trở lại trạng thái chuyển động lâu hơn, mất an toàn cho ô tô, lượng nhiên liệu
tiêu thụ tăng,…
Khi tính toán dẫn động phanh khí nén, ta quan tâm đến việc hạn chế thời gian

tăng gia tốc phanh

và thời gian nhả phanh

. Việc bố trí các chi tiết, các cụm van

một cách hợp lý là một trong những phương án để giảm các khoảng thời gian trên.
Vì vậy, cần phải có phương pháp tính toán để đưa ra phương án bố trí tối ưu làm
giảm thời gian chậm tác dụng cũng như thời gian nhả phanh đến mức thấp nhất.
Tóm lại, nhược điểm lớn nhất của hệ thống phanh khí nén trên ô tô đó là thời
gian chậm tác dụng khi phanh rất lớn (

)s. Đặc biệt hệ thống phanh khí

nén trên các xe có chiều dài cơ sở lớn, có đường ống dẫn rất dài làm cho thời gian
truyền khí nén từ tổng phanh đến bầu phanh ở trên các cầu, đặc biệt trên cầu sau là
rất lớn, dẫn đến sự không đồng bộ khi phanh giữa các cầu. Vấn đề đặt ra là làm sao
để giảm thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh đến mức tối thiểu và tạo ra sự
đồng bộ khi phanh giữa các bánh xe.

15


ii., Giải pháp nâng cao hiệu quả phanh khí nén.
Như trên đã phân tích, hệ thống phanh khí nén còn tồn tại nhiều nhược điểm.
Để tăng hiệu quả phanh và sự đồng bộ trong quá trình phanh cần phải khắc phục các
nhược điểm này. Sau đây là một số phương án giải quyết cơ bản.
- Lựa chọn tiết diện lưu thông hợp lý:
Như ta đã biết, các thông số kết cấu của dẫn động phanh khí nén (như chiều
dài, đường kính ống dẫn, các cụm van trong mạch) có ảnh hưởng rất lớn đến khả

năng phản ứng nhanh của hệ thống. Vì vậy khi lựa chọn các thông số hình học của
hệ thống phanh khí nén hiện đại, có kết cấu phức tạp và nhiều mạch, người ta
thường khảo sát chúng đồng thời với các cụm van lắp trong mạch.
Ở hệ thống phanh khí nén, nếu ta chọn đường ống dẫn có tiết diện càng nhỏ thì
vận tốc lưu thông của dòng khí càng lớn dẫn đến thời gian truyền khí nén từ nguồn
đến bộ phận công tác sẽ nhanh hơn. Tuy nhiên, nếu kích thước đường ống quá nhỏ
so với bộ phận công tác thì lượng khí nén thông qua đường ống trong một đơn vị
thời gian (lưu lượng) sẽ nhỏ, dẫn đến thời gian để khí nén điền đầy thể tích ban đầu
ở bộ phận công tác sẽ lớn, dẫn đến thời gian chậm tác dụng dài hơn. Vì vậy, việc
lựa chọn tiết diện lưu thông sao cho phù hợp với các cụm van là một trong những
phương pháp để làm giảm thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh khí nén.

- Sử dụng các loại van hiệu chỉnh:
 Van tăng tốc
Để tăng khả năng phản ứng nhanh của dẫn động khi phanh cũng như khi nhả
phanh (chuyển từ trạng thái phanh sang không phanh), ngoài việc lựa chọn tiết diện
thông qua tối ưu của ống dẫn, vị trí lắp đặt các cụm trong dẫn động…,người ta còn
sử dụng van tăng tốc. Nó thường được lắp trên các đường ống dẫn dài, trên xe đoàn
hoặc trên moóc kéo.

16


1
3

2

a.

1
2

4
3

5
b.

Hình 1.3: Bố trí van tăng tốc trên xe.
a-Chưa lắp van tăng tốc; b-Có lắp van tăng tốc;
1-Van tổng phanh; 2-Đường ống dẫn; 3-Bầu phanh; 4-Van tăng tốc; 5-Bình chứa.
Hình 1.3a là sơ đồ mạch dẫn động phanh cơ bản, không sử dụng van tăng
tốc.Ở sơ đồ này, khi phanh, khí nén từ nguồn qua van tổng phanh 1, qua đường ống
dẫn 2 vào bầu phanh 3. Khí nén muốn tới được bầu phanh phải qua một đoạn ống
dẫn dài (2) cho nên thời gian để áp suất tại bầu phanh tăng từ
tăng gia tốc phanh

(thời gian

ở giản đồ phanh) rất dài, vì vậy khả năng phản ứng nhanh của

hệ thống phanh thấp. Ngoài ra, khí nén khi đi qua một đoạn ống dẫn dài sẽ bị tiêu
hao một lượng áp suất đáng kể nên hiệu quả phanh thấp.
Khi nhả phanh, khí nén có áp suất cao từ bầu phanh 3 qua đường ống dẫn 2 tới
van tổng phanh 1 và thoát ra khí trời. Để khí nén thoát ra ngoài thì phải mất một
khoảng thời gian đáng kể (do đường ống dẫn 2 khá dài), do đó ôtô sẽ mất nhiều thời
gian để trở lại trạng thái chuyển động sau khi phanh. Vì vậy phương án bố trí sơ đồ
mạch dẫn động phanh như hình 1.3a là không hiệu quả.
Để khắc phục tình trạng này, ta có thể lắp thêm van tăng tốc (hình 1.3b). Khi

lắp thêm van tăng tốc 4 thì đường ống dẫn 2 chỉ có tác dụng điều khiển. Khi phanh,
tín hiệu điều khiển được truyền từ van tổng phanh 1 qua đường ống dẫn 2 điều
khiển mở van tăng tốc 4. Khí nén từ bình chứa 5 qua van tăng tốc 4 vào bầu phanh 3
thực hiện quá trình phanh. Việc lắp thêm van tăng tốc 4 làm rút ngắn thời gian tăng

17


gia tốc phanh. Đồng thời, khi nhả phanh khí nén thay vì thoát ra khí trời ở van tổng
phanh thì sẽ thoát ra ngoài ở van tăng tốc 4 làm giảm thời gian nhả phanh (thời gian
trong giản đồ phanh) giúp ô tô trở lại trạng thái chuyển động sau khi phanh
nhanh hơn.
 Van hạn chế áp suất cầu trước:
Van hạn chế áp suất và nhả phanh nhanh dùng trên mạch phanh cầu trước có
nhiệm vụ làm cho không bó cứng bánh xe khi phanh,điều này có ý nghĩa lớn với xe
hoạt động trên đường (về góc độ ổn định hướng,khi bắt đầu phanh xe ở tốc độ còn
cao hay khi đang đi trên đường trơn).
1

3

2

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí van hạn chế áp suất cầu trước.
1-Van tổng phanh; 2-Van hạn chế áp suất; 3-Bầu phanh
Bản chất của van hạn chế áp suất là một tiết lưu có tiết diện có thể thay đổi
được. Hình 1.4 là sơ đồ bố trí van hạn chế áp suất trong mạch dẫn động phanh cầu
trước.
Khi phanh ở vùng áp suất thấp (thấp hơn

Pa) thì chỉ tiêu ổn định hướng

được đặt lên hàng đầu, khi đó van hạn chế áp suất 2 có tác dụng như một van tiết
lưu, hạn chế áp suất ra các bánh xe cầu trước để giảm khả năng bó cứng bánh xe và
giúp người lái điều khiển bánh xe dẫn hướng tốt hơn.
Khi phanh gấp, hệ thống phanh làm việc ở vùng áp suất cao (lớn hơn
Pa), do lực quán tính nên tải trọng tác dụng lên cầu trước tăng, do đó các bánh xe
cầu trước cần phải có lực phanh lớn hơn để giảm quãng đường phanh. Khi đó van
hạn chế áp suất 2 mở rộng tiết diện lưu thông để tăng áp suất khí nén cho các bánh
xe cầu trước.

18


Ngoài ra, van hạn chế áp suất 2 còn có tác dụng xả nhanh áp suất ở bầu phanh
cầu trước. Khi nhả phanh, khí nén thay vì xả ra khí trời ở van tổng phanh 1 thì được
xả ra ở van hạn chế áp suất 2, giảm được thời gian chuyển từ trạng thái phanh sang
trạng thái chuyển động sau khi phanh (thời gian

trong giản đồ phanh).

Van hạn chế áp suất thường được sử dụng trong mạch dẫn động phanh ra cầu
trước xe tải, hạn chế của van này là chỉ điều khiển được ở một thời điểm và tín hiệu
điều khiển là áp suất phanh, do đó nó không có tác dụng hiệu chỉnh ứng với từng
điều kiện làm việc cụ thể. Để khắc phục tình trạng này, trên các ô tô hiện đại người
ta sử dụng hệ thống phanh có ABS, khi đó, các cảm biến sẽ nhận các tín hiệu mô tả
điều kiện làm việc thực tế và bộ xử lý trung tâm sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển áp
suất phanh sao cho phù hợp với từng điều kiện làm việc của ô tô.
 Bộ điều hòa lực phanh:
Bộ tự động điều hoà lực phanh thực chất giống như một van tiết lưu.Van

tiết lưu sẽ thay đổi tiết diện làm việc của chúng để làm thay đổi áp suất dòng
khí nén tới bầu phanh để thay đổi mô men phanh.
2
3

1

4

Hình 1.5:Sơ đồ bố trí bộ điều hòa lực phanh.
1-Van tổng phanh; 2-Bộ điều hòa lực phanh; 3-Van tăng tốc; 4-Bầu phanh.
Khi phanh, do lực quán tính nên tải trọng tác dụng lên cầu trước tăng, khi đó,
cần giảm lực phanh cầu sau để chống bó cứng bánh xe. Bộ điều hòa lực phanh có
nhiệm vụ hạn chế áp suất ra các bánh xe cầu sau để giảm lực phanh.

19


Bộ tự động điều chỉnh lực phanh trên hình 1.6 của Kamaz đặt trên khung xe.
Phía dưới của nó được bố trí một đòn dẫn nhận tín hiệu từ chuyển động vị trí cầu
sau và cầu giữa so với khung, tức là tiếp nhận sự thay đổi tải trọng trên cầu xe thông
qua chuyển vị tương đối của khung với cầu xe.

Hình 1.6:Vị trí lắp đặt bộ điều hoà lực phanh trên xe.
1- Đường ống nối, 2-Bộ điều chỉnh, 3-Cần gạt, 4-Thanh kéo của phần tử đàn hồi,
5-Phần tử đàn hồi, 6-Thanh nối, 7-Bộ bù, 8-Cầu giữa, 9-Cầu sau
Với cách lắp đặt như hình 1.6, khi thay đổi tải trọng đặt lên thùng xe thì có sự
chuyển vị tương đối giữa thùng xe với cầu giữa và cầu sau. Chuyển vị này thông
qua thanh kéo 4 và cần gạt 3 tạo ra tín hiệu điều chỉnh bộ điều hòa lực phanh. Ở mỗi
chế độ tải trọng khác nhau thì tạo ra một tín hiệu điều chỉnh khác nhau, vì vậy bộ

điều hòa lực phanh này có thể điều chỉnh được đa điểm và đường đặc tính mô men
phanh ở cầu sau khi có bộ điều hòa lực phanh tiệm cận với đường đặt tính lý tưởng.
Điều chỉnh được đa điểm là ưu điểm lớn nhất của bộ điều hòa lực phanh, vì
vậy, ngày nay bộ điều hòa lực phanh vẫn còn được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, bộ
điều hòa lực phanh vẫn còn tồn tại nhược điểm, đó là chỉ điều chỉnh được đồng thời
tất cả các bánh xe cầu sau, không điều chỉnh được mô men phanh ở từng bánh xe
riêng lẻ theo điều kiện của mặt đường. Nhược điểm này được khắc phục bằng hệ
thống phanh ABS.

20


- Phương án bố trí các van hiệu chỉnh
Như đã nói ở trên, để giảm thời gian chậm tác dụng khi phanh (thời gian tăng
gia tốc phanh) và thời gian nhả phanh, ta thường lắp các van hiệu chỉnh vào mạch
dẫn động phanh. Tùy vào mục đích hiệu chỉnh và kết cấu các van hiệu chỉnh mà ta
có các phương án bố trí khác nhau, có thể mắc nối tiếp hoặc mắc song song với
mạch dẫn động chính.


Van hiệu chỉnh mắc nối tiếp:
1
3

2

pmax

a.
4

1

3
2

t3

t1

t2

c.
b.

Hình 1.7: Van hiệu chỉnh mắc nối tiếp.
a-Mạch dẫn động chính; b-Mạch dẫn động lắp thêm van hiệu chỉnh nối tiếp;
c-Đặc tính động lực học.
1-Van tổng phanh; 2-Đường ống dẫn; 3-Bầu phanh; 4-Van hiệu chỉnh
Hình 1.7a là sơ đồ mạch dẫn động chính, bao gồm van tổng phanh 1, đường
ống dẫn 2 và bầu phanh 3. Với sơ đồ dẫn động này thì quá trình tăng áp suất được
thể hiện ở hình 1.7c. Cụ thể: đường cong số 1 thể hiện quá trình tăng áp suất phía
sau van tổng phanh, đường cong số 2 thể hiện quá trình tăng áp suất tại bầu phanh.
Hình 1.7b là sơ đồ mạch dẫn động có lắp thêm van hiệu chỉnh 4. Khi lắp thêm van
hiệu chỉnh 4 thì quá trình tăng áp suất tại bầu phanh được thể hiện trên đường cong
số 3 (hình 1.7c).
Thiết bị hiệu chỉnh 4 là một thiết bị được dùng khá phổ biến trong các mạch dẫn
động phanh khí nén. Tùy theo phương án lắp đặt các đường ống đầu vào, dầu ra mà
thiết bị này có những công dụng khác nhau.

21

t


1
2
A
B
3
D

D

C

C

C

E

E

a.

D

b.

c.

d.

Hình 1.8: Van hiệu chỉnh.
1-Piston; 2-Tiết lưu; 3-Lò xo
Phương án 1 (hình 1.8b), tín hiệu điều khiển (áp suất khí nén) nạp vào khoang
A và piston 1 dịch chuyển rất nhanh xuống dưới, khi đó miệng của cần 5 tỳ vào van
4, đóng cữa xả ra khí trời E. Sau đó khoang 4 được mở ra, khoang D nối với bình
chứa sẽ nạp khí nén vào khoang C và áp suất khoang C tăng lên nhanh chóng. Sau
một khoảng thời gian, áp suất khoang trên piston A và áp suất khoang dưới B cân
bằng (nhờ tiết lưu 2), dưới tác dụng của lực lò xo 3, piston 1 và van 4 dịch chuyển
lên trên xảy ra quá trình giảm áp suất ở khoang C. Tiết diện lưu thông của tiết lưu 2
càng lớn và thể tích khoang B càng nhỏ thì thời gian khoang C chuyển từ trạng thái
áp suất tăng sang trạng thái áp suất giảm càng nhanh và ngược lại.
Khoang E nối với khí trời, do đó khoang C khi piston 1 ở vị trí ban đầu cũng
thông với khí trời, khoang D nối vào bình chứa và sơ đồ nguyên lý như hình 1.8.b.
Phương án 2, ta có thể nối khoang E với đường ống điều khiển của mạch (hình
1.8.c), ngoài ra ta có thể bố trí phương án 3 bằng cách bịt kín khoang E, khi đó
khoang C hoặc là bịt kín lại khi piston 1 ở vị trí trên cùng (vị trí ban đầu) hoặc là
thông với khoang D khi piston 1 dịch chuyển xuống dưới (hình 1.8.d).
Nguyên tắc hiệu chỉnh nối tiếp với mạch dẫn động là làm tăng khả năng phản
ứng nhanh của hệ thống dẫn động phanh. Ta có thể xét một mạch dẫn động phanh
đơn giản như hình 1.8.a, trong đó có van điều khiển 1, đườngống 2 và cơ cấu chấp
hành 3. Áp suất ở đầu ra van 1 là

thay đổi theo đường cong 1 (hình 1.7.c), áp

22

suất ở cơ cấu chấp hành 3 thay đổi theo đường cong 2, thời gian của quá trình thay
đổi áp suất là

. Do yêu cầu phải tăng khả năng phản ứng nhanh của dẫn động, cần

phải giảm thời gian

xuống đến mức thấp nhất, việc tăng tiết diện đường ống 2

làm giảm thời gian

không đáng kể. Vì vậy, để làm được điều đó cần phải lắp

thêm van hiệu chỉnh 4 như hình 1.7.b. Khi lắp thêm van hiệu chỉnh 4 thì đặc tính
động lực học được cải thiện rõ rệt, áp suất
hơn so với áp suất

trong cơ cấu chấp hành tăng nhanh

, thời gian của quá trình tăng áp suất

(hình 1.7c) sớm hơn so

với mạch dẫn động không sử dụng van hiệu chỉnh một khoảng
Rõ ràng thời gian sớm hơn

.

là khác nhau khi nhịp độ tác dụng lên bàn đạp

phanh khác nhau. Nếu dịch chuyển chậm thì

giảm và đường cong 3 (hình 1.7c)

của dẫn động phanh có van hiệu chỉnh sẽ gần với đường cong 2. Khi quá trình xảy
ra rất chậm, van hiệu chỉnh hầu như không làm việc do sự cân bằng áp suất giữa 2
khoang A và B (hình 1.8b). Như vậy van hiệu chỉnh 4 không ảnh hưởng đến tính
tùy động của hệ thống khi quá trình điều khiển xảy ra chậm, chỉ có tác dụng hiệu
chỉnh trong trường hợp phanh gấp.
 Van hiệu chỉnh mắc song song:
Van hiệu chỉnh mắc song song là một mạch hiệu chỉnh phụ mắc vào mạch công
tác chính theo kiểu song song. Ở đầu vào của mạch công tác chính cũng như mạch
hiệu chỉnh có tín hiệu của van điều khiển, tín hiệu đầu ra của hai mạch là tín hiệu
điều khiển bộ phận công tác. Khác với mạch hiệu chỉnh mắc nối tiếp, mạch hiệu
chỉnh mắc song song không là cường hóa tín hiệu mạch chính mà tạo ra một tín
hiệu phụ tương ứng với quy luật thay đổi tín hiệu đầu vào, vì vậy tăng khả năng tác
động nhanh và tính đồng bộ của hệ thống.

23


1

D E

3

X

4

3

2

5

6

4
X

7
A

C

B

a.
1
7

3

X

4

c.

2
9

A
12

B

11

6

5

7

10
8

b.

Hình 1.9: Van hiệu chỉnh mắc song song.
a-Van hiệu chỉnh cơ khí; b-Van hiệu chỉnh kiểu điện từ; c-Bộ chấp hành 1 xylanh
1-Van tổng phanh; 2,3,7,9-Đường ống dẫn; 4-Cơ cấu chấp hành; 5,6-Piston cơ cấu
chấp hành; 8-Van điện từ; 10-Mạch điện; 11-Piston van hiệu chỉnh; 12-Tiếp điểm
Mạch dẫn động phanh khí nén có lắp van hiệu chỉnh (hình 1.9a) gồm hai mạch
riêng biệt: Mạch dẫn động chính gồm van điều khiển 1, đường ống dẫn chính 3 và
cơ cấu chấp hành 4 có piston 5; Mạch hiệu chỉnh gồm van hiệu chỉnh được mắc
theo phương án 1 và xylanh phụ có piston 6.Khoang A của van hiệu chỉnh nối với

đường ống 2 và nối với đường ống chính 3 (vị trí hợp lý của nó được xác định bằng
phương pháp tính toán và thực nghiệm).
Mạch hiệu chỉnh của dẫn động trực tiếp làm việc theo nguyên tắc sau: tùy theo
sự dịch chuyển của van điều khiển 1, áp suất trong đường ống 3 tăng lên truyền tới
khoang X của cơ cấu chấp hành 4. Áp suất trong khoang X thay đổi chậm hơn một
khoảng

so với sự thay đổi áp suất đầu ra của van 1. Thời gian chậm tác dụng này

tạo ra do sức cản của đường ống 3, do thể tích của khoang X và do nhịp điệu dịch
chuyển của cơ cấu điều khiển. Khi áp suất trên đường ống 3 tăng lên, khí nén được
nạp vào khoang A của van hiệu chỉnh, đẩy piston dịch sang phải và mở van hiệu
chỉnh, khí nén từ khoang D của van hiệu chỉnh qua khoang C vào xylanh phụ làm
cho cơ cấu chấp hành 4 dịch chuyển sang phải nhanh hơn. Sau một khoảng thời
gian thì khoang A và B của van hiệu chỉnh cân bằng áp suất, dưới tác dụng của lực
lò xo đẩy van về vị trí ban đầu và đường ống 7 của van sẽ thông với khí trời. Trong

24


sơ đồ trên, thời gian tăng áp suất trong xylanh phụ phụ thuộc vào sức cản của van
tiết lưu nối thông giữa 2 khoang A và B, thể tích của khoang B và lực lò xo của van
hiệu chỉnh.
Trong mạch hiệu chỉnh điện khí nén (hình 1.9b) thì van hiệu chỉnh được chia
làm hai phần riêng biệt: Bộ phận điều khiển gồm xylanh có 2 khoang A và B, nối
giữa hai khoang có van tiết lưu, bên trong có piston điều khiển 11; Bộ phận chấp
hành là van điện từ 8, tiếp điểm 12 có nhiệm vụ đóng ngắt mạch 10 để điều khiển
van điện từ 8.
Hoạt động của mạch hiệu chỉnh điện khí nén cũng tương tự như mạch hiệu
chỉnh trên (hình 1.9a). Khi tăng áp suất trên đường ống 3, khí nén được nạp vào

khoang A đẩy piston 11 dịch chuyển xuống dưới đóng tiếp điểm 12 do đó thông
mạch 10 và van điện từ hoạt động mở van 8 ra, khí nén được nạp vào xylanh phụ và
đẩy cơ cấu chấp hành 4 sang phải nhanh hơn, thời gian duy trì tác dụng phụ phụ
thuộc vào thông số kết cấu của piston 11, van tiết lưu và lò xo.
Nếu cơ cấu chấp hành không có xylanh phụ hoặc không muốn lắp thêm nó vào
mạch thì mạch hiệu chỉnh song song có thể nối vào khoang chính X của cơ cấu chấp
hành 4 (hình 1.9c). để khí nén không bị rò rỉ từ khoang X qua đường ống 7 thoát ra
khí trời ở van 8 thì trên trên đường ống 7 người ta lắp thêm van 1 chiều.
- Tối ưu hóa bố trí các cụm trong mạch:
Để nâng cao tính phản ứng nhanh của mạch dẫn động phanh khí nén trên ôtô và
xe đoàn người ta sử dụng các cụm van khí nén khác nhau (như van tăng tốc, van
phân phối, bộ điều hòa lực phanh…). Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, khi lắp
thêm các cụm van nhưng sơ đồ bố trí không hợp lý sẽ mang lại những kết quả
ngược với sự mong muốn.
Thí dụ, khi thêm van tăng tốc và bộ điều hòa lực phanh vào dẫn động phanh ra
cầu sau thì có nhiều phương án bố trí khác nhau dẫn đến hiệu quả của từng phương
án bố trí cũng khác nhau, có thể đặt van tăng tốc trước bộ điều hòa lực phanh hoặc
ngược lại như hình 1.10.

25