HE THONG PHANH KHI NEN

PHẦN I

NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG PHANH
1. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN
1.1 Nguyên lý ma sát
Để xe di chuyển, động cơ của xe cần phải chuyển năng lượng nhiệt thành
năng lượng cơ học. Năng lượng cơ học này từ động cơ truyền đến bánh xe dẫn
hướng thông qua hệ thống truyền lực. Yếu tố cuối cùng để di chuyên xe là lực kéo
mà bánh xe tác động lên mặt đường.
Ma sát là lực chống lại sự chuyển động của hai bề mặt tiếp xúc nhau. Để
dừng xe, phải có lực tác dụng của má phanh lên trống phanh, tạo ra ma sát. Ma sát
này sinh ra nhiệt.
Động cơ chuyển nhiệt năng thành năng lượng chuyển động, phanh phải
chuyển năng lượng chuyển động về lượng nhiệt năng. Ma sát giữa trống phanh và
má phanh sinh ra nhiệt trong khi giảm năng lượng quay của trống phanh và bánh
xe. Nhiệt tạo ra được hấp thụ nhờ trống phanh kim loại, trống phanh sẽ tỏa toàn bộ
năng lượng nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh. Lượng nhiệt trống phanh có thể
hấp thụ phụ thuộc vào độ dày của kim loại. Khi ma sát chỉ được tạo ra giữa má
phanh và trống phanh, bánh xe dừng lại. Nhân tố cuối cùng để dừng xe là ma sát
giữa bánh xe và mặt đường.

Hình 1.1

Hệ thống phanh khí nén

Trang 1


1.2. Khối lượng và tốc độ
Nếu động cơ 200 mã lực tăng tốc xe từ 0 lên 100 Km/h trong 1 phút, thử
tưởng tượng năng lượng cần để dừng chiếc xe đó. Nhất là việc phải xe dừng ở tình

trạng khẩn cấp, giả sử thời gian dừng chỉ là 6 giây (chỉ 1/10 thời gian xe đạt được
100 Km/h).
Để dừng xe trong 1/10 thời gian mà xe tăng tốc đòi hỏi lực phanh lớn gấp 10
lần lực tăng tốc – xấp xỉ bằng 2000 mã lực. Nếu xe có 6 bánh, mỗi bánh phải cung
cấp 1/6 lực phanh. Và nếu lực phanh của một trong hai bánh xe được điều chỉnh
không chính xác, bánh xe còn lại sẽ phải chịu lực lớn hơn và cơ cấu sẽ phải chịu
đựng lực phanh lớn hơn. Nếu sử dụng phanh liên tục sẽ tăng lượng nhiệt tích lũy
trên trống phanh và trống phanh không tỏa ra kịp. Quá nhiệt dẫn đến phanh bị phá
hủy hoặc phanh không ăn.
Hầu hết má phanh hoạt động tốt nhất ở khoảng 250 – 425 oC. Điều quan
trọng là năng lượng cần để dừng xe không tạo ra nhiệt phá hủy phanh. Quãng
đường cần thiết để dừng xe phụ thuộc vào tốc độ và trọng lượng của xe, bên cạnh
các yếu tố cơ bản như năng lượng, nhiệt, ma sát. Lực phanh dùng để dừng xe phụ
thuộc trực tiếp vào khối lượng và tốc độ. Ví dụ: Nếu trọng lượng gấp đôi, lực phanh
phải tăng gấp đôi để có thể dừng xe trong cùng quãng đường. Nếu tốc độ tăng gấp
đôi, lực phanh phải tăng gấp 4 lần để có thể dùng xe trong cùng một quãng đường.
Ví dụ: Để dừng xe trọng tải 1400 Kg ở tốc độ 16 Km/h sẽ cần quãng đường
30m khi thực hiện phanh ở điều khiển bình thường. Nếu xe đó có toàn tải là 2800
Kg ở tốc độ 32 Km/h thì cần một lực phanh bằng 8 lần lực phanh dùng để dừng xe
ở quãng đường 30m. Ngoài ra, lực này phải nhiều hơn lực phanh cung cấp, vì xe
sẽ không chuyển động khi lực phanh nằm trong giới hạn trên.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 2


2. NGUYÊN TẮC HÌNH THÀNH LỰC PHANH
2.1. Nguyên tắc sử dụng cơ cấu đòn bầy
Hệ thống phanh dùng nhiều nguyên tắc vật lý để đạt được hiệu quả cơ học.

Nguyên tắc thông dụng nhất là đòn bẩy.
Đòn bẩy nằm trên chốt gọi là điểm tựa. Khoảng cách từ A đến C là 4 mét và
từ C đến B là 1 mét, tỷ lệ là 4:1. Lực sẽ được nhân theo nguyên lý đòn bẩy.
Nhìn vào hệ thống đòn bẩy đơn giản:
Nếu lực đi xuống 100 Kg được cung cấp tại A, thì lực hướng lên tại B là
400Kg.

Hình 1.2
2.2. Nguyên tắc sử dụng áp lực khí
Sử dụng áp lực khí
Ta cũng có thể nhân lực lên bằng
việc dùng không khí để tăng ưu điểm kết
cấu cơ khí. Mọi người đều có thể cảm
thấy lực của không khí vào những ngày
có gió. Không khí có thể được nén vào
không gian nhỏ hơn bình thường và tạo
ra áp lực lớn. Ví dụ như khí nén trong vỏ
xe chịu được khối lượng của xe. Không
gian chứa khí nén càng, lực tác dụng của
khí nén càng lớn. Lực càng tạo ra lớn và
sẽ được dùng để tăng hiệu quả cơ khí.
Hình 1.3
Nếu cung cấp khí nén có áp suất
2
không đổi vào ống có diện tích 1cm và
dùng một nút chặn có diện tích 1cm 2 để lắp vào ống. Lực khí nén sẽ tác dụng lên
nút chặn. Ta dùng thước tỷ lệ để đo mà áp suất khí tác dụng lên nút chặn.
Ví dụ: Thước tỷ lệ chỉ 10Kg, thì chúng ta có thể nói lực là 10Kg trên diện tích
1 cm2 của nút chặn hoặc 10Kg/cm2 .

Hệ thống phanh khí nén

Trang 3


Khí được nén càng nhiều trong bình chứa, lực tác dụng lên bề mặt của nút
chặn càng lớn
2.3. Nguyên tắc sử dụng kết hợp đòn bẩy và áp lực khí
Trong thực tế, ống hình tròn và nút chặn là màng ngăn làm bằng kim loại dẻo
tác động lên thanh đẩy. Nếu khí nén có áp suất 120 PSI tác dụng lên màng có diện
tích 30 inch2 thì sinh ra được lực có giá trị 3.600 lb. Cung cấp lực này đến thanh
đẩy để dịch chuyển đòn xoay 6 inch hoạt động bằng càng và mômen tổng cộng
bằng 21.600 inch pound (3600x6), hoặc 1.800 foot pound (21.600/12). Moment
phanh cần từ 25 – 30 foot pound để giữ bánh xe. Việc so sánh này chỉ minh họa lực
đạt được từ việc dùng kết hợp đòn bẩy cơ học và áp lực khí.

Hình 1.4
2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đoạn đường khi phanh
Gồm 3 yếu tố:
oPhản ứng của người lái.
oĐộ chậm của phanh.
oĐoạn đường phanh.
Phản xạ của người lái: Thời gian phản ứng gọi là “thời gian suy nghĩ”. Thời
gian suy nghĩ bắt đầu từ thời điểm nhận ra nguy hiểm cho tới khi đạp bàn đạp
phanh. Thời gian này khoảng ¾ giây.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 4

Thời gian trễ: Để đạt được áp suất khí cần thiết, đòi hỏi phải có thời gian để
khí đi từ bình chứa đến bầu phanh và. Có thể nói, thời gian trễ là khoảng thời gian
khí di chuyển trong hệ thống phanh ( xấp xỉ 4/10 giây).
Quãng đường phanh: Là đoạn đường xe di chuyển từ khi đạp bàn đạp phanh
cho đến khi xe dừng lại. Quãng đường phanh phụ thuộc vào khả năng tạo ra ma
sát của má phanh, tỏa nhiệt của trống phanh và bám chặt lên mặt đường của vỏ.
Hệ thống phanh phải được kiểm tra và điều chỉnh trước khi đưa xe vào sử
dụng. Xe tải nặng đòi hỏi hệ thống phanh khí nén mạnh nên được áp dụng cơ cấu
đòn bẩy và áp lực khí. Khi phanh phải tính toán nhiệt lượng tạo ra bởi ma sát. Nếu
lượng nhiệt quá lớn, hiệu quả phanh sẽ giảm. Tải càng lớn thì quán tính càng cao,
lực cần để dừng xe càng lớn.
Điều quan trọng cần nhớ rằng, xe được trang bị hệ thống phanh khí nén với
đòn xoay điều chỉnh cũng không thể dừng nhanh như xe chở khách.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 5


PHẦN II

HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CƠ BẢN
1. NHỮNG CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN
Một hệ thống phanh khí nén cơ bản sử dụng trên xe cần có 5 phần:
1. Một máy nén để bơm khí và bộ điều áp để điều chỉnh áp suất máy nén.
2. Một bình chứa hay thùng chứa để dự trữ khí nén.
3. Một phanh chân để điều khiển dòng không khí nén từ bình chứa khi cần
phanh.
4. Bầu phanh và đòn quay để truyền lực được sinh ra từ khí nén đến hệ

thống cơ khí.
5. Má phanh và bố phanh hoặc đĩa để tạo ma sát nhằm dừng bánh xe.
Trước khi tim hiểu nguyên tắc hoạt động của hê thống phanh, chúng ta cần
hiểu những chi tiết riêng biệt hoạt động như thế nào.
1.1. Máy nén và bộ điều áp
1.1.1. Máy nén
A – Công dụng và cấu tạo

Hình 2.1
Khí nén được dùng để truyền lực trong hệ thống phanh khí nén, nơi tạo ra
khí nén là máy nén. Máy nén được thiết kế để nén không khí vào bình chứa, ở đó
không khí được giữ ở trạng thái có áp suất cao.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 6


B – Nguyên tắc hoạt động
Máy nén được dẫn động bằng động cơ, có thể bằng bu-ly và đai hoặc trục và
bánh răng. Với loại dẫn động bằng đai, nên kiểm tra đai thường xuyên để phát hiện
những vết nứt và độ dãn. Tương tự, nên kiểm tra máy nén, giá đỡ khung có bị gãy
hay bu-lông có bị lỏng.
Thông thường máy nén được dẫn động bằng động cơ nên khi động cơ hoạt
động thì máy nén cũng hoạt động. Khi áp suất trong bình chứa nằm trong khoảng
80-135 PSI thì áp suất hệ thống đã cân bằng, lúc đó máy nén không cần thiết phải
hoạt động. Một bộ điều khiển được dùng để điều chỉnh áp suất nhỏ nhất và lớn
nhất bằng cách điều chỉnh thời điểm máy nén hoạt động. Điều này được hiểu như
là chế độ “không tải” và “có tải”. Hầu hết máy nén đều có 2 xy-lanh, mỗi xy-lanh
tương tự như xy-lanh động cơ. Khi áp suất bình chứa đạt được tối đa (nằm trong

khoảng từ 115-135 PSI), bộ điều khiển sẽ chuyển máy nén sang chế độ “không tải”.
Máy nén phải có khả năng nâng áp suất trong bình chứa từ 50 lên 90 PSI
trong vòng 3 phút. Nếu không thể làm được điều đó, máy nén cần được sửa chữa.
Nguyên nhân có thể do bầu lọc bị nghẹt hoặc đai bị trượt. Nếu không phải do hai
nguyên nhân trên, chúng ta cần kiểm tra máy nén.
Để máy nén hoạt động ở chế độ “không tải”, khí nén được đưa tới van nạp
của máy nén, giữ cho van nạp mở. Do đó không khí được bơm tới bơm lui giữa hai
xy-lanh thay vì được nén. Khi áp suất trong hệ thống giảm xuống (thấp hơn 80
PSI), van nạp đóng lại, đưa máy nén về chế độ hoạt động “có tải”. Trong suốt quá
trình làm việc ở chế độ “không tải”, máy nén đã tự giải nhiệt.
Máy nén được bôi trơn nhờ hệ thống bội trơn động cơ, tuy nhiên cũng có một
vài máy nén tự bôi trơn và đòi hỏi phải được thường xuyên kiểm tra khả năng bôi
trơn.
Một điều quan trọng cần lưu ý là, không khí đưa vào được giữ càng sạch
càng tốt. Trước tiên, không khí đi qua bầu lọc để giữ lại bụi bẩn. Bầu lọc phải được
làm sạch thường xuyên. Tuy nhiên, bầu lọc sẽ hạn chế dòng khí đi vào máy nén,
giảm hiệu quả của máy nén. Do đo, một vài loại xe có lỗ nạp của máy nén được
gắn vào cổ góp đường ống nạp và lấy không khí đã được lọc từ bộ lọc của động
cơ.
Máy nén loại pit-tong hoạt động cùng nguyên
tắc với kỳ nạp và kỳ nén của động cơ:
Kỳ nạp: Piston đi xuống tạo ra chân không trong xylanh làm cho van nạp mở. Van nạp mở sẽ làm cho
không khí chạy qua van nạp vào xy-lanh.

Hình 2.2
Hệ thống phanh khí nén

Trang 7

Kỳ nén: Piston đi lên nén không khí trong xilanh. Áp suất không khí tăng lên sẽ không thể
thoát ngược trở lại van nạp (do khí nén đã đóng
van nạp). Khi pit-tong gần đi hết hành trình,
không khí ở trạng thái có áp sẽ nâng van thoát
và đi vào đường thoát hướng đến bình chứa.

Hình 2.3
1.1.2. Bộ điều áp
A – Công dụng và cấu tạo

Hình 2.4
B – Nguyên tắc hoạt động
Hoạt động cùng với cơ cấu không tải, tự động điều chỉnh áp suất trong hệ
thống cung cấp khí nằm trong giới hạn áp suất lớn nhất và nhỏ nhất. Máy nén quay
liên tục khi động cơ quay nhưng máy nén còn được điều khiển bởi bộ điều áp bằng
việc kích hoạt hệ thống không tải của máy nén để dừng hoặc bắt đầu nén khí khi áp
suất bình chứa đạt giá trị lớn nhất hoặc nhỏ nhất.
Áp suất bình chứa đi vào bộ điều áp qua lỗ bình chứa, tác động lên piston và
van nạp/xả. Khi áp suất khí tăng lên, piston và van di chuyển đi lên nén lò xo giới
hạn áp suất. Khi áp suất bình chứa đạt giới hạn lớn nhất của máy nén thì bộ điều
áp bắt đầu chế độ ngắt. Chốt xả đè lên van xả/nạp, đóng đường xả và mở đường
nạp. Sau đó khí bình chứa chạy xung quanh van nạp thông qua đường ống trong
piston ra ngoài lỗ không tải đi tới cơ cấu không tải của máy nén. Khí cũng chạy
Hệ thống phanh khí nén

Trang 8


xung quanh piston, piston có đường kính lớn hơn ở phần đầu, kết quả là lực thêm
vào từ đường kính trên sẽ làm cho van nạp mở lớn nhất.

Khi áp suất bình chứa rơi xuống giá trị nhỏ nhất và bộ điều áp bắt đầu chế độ
kích hoạt. Lực tác dụng bởi áp suất khí trên piston sẽ giảm xuống để lò xo giới hạn
áp suất đi xuống. Van nạp sẽ đóng lại và van xả mở ra. Khí từ đường không tải sẽ
thoát ngược trở lại piston thống qua chốt xả và đi ra ngoài lỗ xả.
1.2. Bình chứa và van xả
1.2.1. Bình chứa
Bình chứa (hoặc thùng chứa) là
nơi dự trữ khí đã được nén. Số lượng
và kích thước của bình chứa phụ thuộc
vào số lượng và kích thước của bầu
phanh, cùng với kết cấu của phanh tay.
Hầu hết các loại xe đều trang bị từ 2
bình chứa trở lên. Do đó thể tích không
khí dự trữ sẽ lớn hơn. Bình chứa đầu
Hình 2.5
tiên sau máy nén đóng vai trò như là
bình cung cấp hay bình ướt. Những
bình chứa khác được hiểu như là bình sơ cấp, thứ cấp hay bình khô.
Khi khí đã bị nén, nó bắt đầu nóng lên. Khí nóng này được làm mát ở trong
bình chứa, do đó sẽ gây ra hiện tượng ngưng tụ. Sự ngưng tụ xảy ra trong bình
chứa chính là hơi nước ngưng tụ khi đi vào cùng với không khí sau khi bị nén. Nếu
dầu bị rò rỉ qua xec-mang của máy nén và hòa trộn với hơi ẩm này thì sẽ tạo ra cặn
dầu và được tích lũy ở dưới đáy bình chứa. Nếu cứ để tiếp tục tích lũy, cặn dầu
(gồm nước và dầu) sẽ đi vào hệ thống phanh và gây ra những tác hại với van và
những bộ phận khác.
1.2.2. Van xả
Bình chứa được trang bị van xả để xả
hơi ẩm và cặn dầu tích lũy trong hệ thống. Để
hạn chế lượng nước tích trữ trong bình chứa,
phải xả tất cả các bình chứa hàng ngày.

Ở những tình trạng làm việc khắc
nghiệt, những bình chứa phải được xả hai hay
nhiều lần mỗi ngày. Để xả bình chứa trên xe
kéo, luôn bắt đầu với bình ướt. Ngoài ra, để
thải sạch toàn bộ hơi ẩm ra ngoài chúng ta
cần phải để toàn bộ khí mang áp suất thoát ra
ngoài.

Hệ thống phanh khí nén

Hình 2.6

Trang 9


1.2.3. Yêu cầu
Một vài bình chứa có 2 hay nhiều vách ngăn, mỗi vách ngăn có một van xả
riêng, do đó mỗi ngăn phải được xả riêng biệt.
Một số bình chứa được trang bị van xả tự động. Van này sẽ tự động xả hơi
ẩm khỏi bình chứa khi cần. Mặc dù vậy cũng nên kiểm tra hàng chúng ngày và xả
định kỳ để đảm bảo rằng kết cấu cơ khí hoạt động đúng chức năng. Những đường
ống gắn với bộ làm nóng van bị đứt hay bị lỏng cần được sửa ngay.
1.3. Bầu lọc, van an toàn, tổng phanh
1.3.1. Bầu lọc

Hình 2.7a
Bầu lọc được lắp giữa máy nén và bình ướt để loại bỏ hơi ẩm khỏi khí nén.
Máy nén cũng có thể được lắp riêng biệt với bộ sấy hút ẩm và lọc dầu hoặc có thể
làm rỗng với vách ngăn được thiết kế nhằm
tách hơi ẩm khỏi không khí. Cả hai bầu lọc

đều sử dụng khí nén để lọc hoặc đẩy chất bẩn
được tích tụ ở lõi bộ sấy. Van lọc có dây nhiệt
dùng để ngăn chặn hơi m bị đóng băng ở
những vùng có khí hậu lạnh. Nên kiểm tra
đường dây gắn với bộ làm nóng để chắc rằng
dây không bị lỏng.
Hình 2.7b

Hệ thống phanh khí nén

Trang 10


1.3.2. Van an toàn
Một van an toàn bảo
vệ bình chứa khỏi vượt áp và
nổ nếu bộ điều áp hư và
không đưa máy nén về chế
độ “không tải”. Van này gồm
1 viên bi có gắn lò xo lực,
van cho phép không khí thoát
ra khỏi bình chứa vào trong
không khí khi áp suất bình
quá lớn. Việc quyết định mở
Hình 2.8
van phụ thuộc vào lực lò xo.
Van an toàn thông thường
mở ở 150 PSI. Nếu áp suất trong hệ thống tăng lên sấp xỉ 150 PSI, áp suất sẽ nén
lò xo đẩy viên bi rời khỏi bệ đỡ, đưa không khí có áp suất cao thoát ra ngoài qua lỗ
thoát. Khi áp suất trong bình chứa giảm xuống sấp xỉ 135 PSI, lò xo sẽ đưa viên bi

tác dụng lên bệ đỡ ngăn lối ra của không khí. Không phải tất cả các van an toàn
đều có khả năng giảm áp bằng tay.
Nếu van an toàn phải giảm áp, máy nén và bộ điều khiển cần được điều
chỉnh, kiểm tra và sửa chữa
1.3.3. Tổng phanh
A – Cấu tạo và công dụng
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.

chốt tựa
chốt xoay
bàn đạp
ốc
chốt giữ
cơ cấu piston
lo xo hồi piston
bệ nạp
van nạp/xả
lò xo

bạc chữ O
bạc chữ O thân van nạp
màng van kiểm tra

Hình 2.9

Hệ thống phanh khí nén

Trang 11


Tổng phanh là dụng cụ để cung cấp khí nhằm điều khiển hệ thống phanh.
Hành trình bàn đạp phanh sẽ quyết định áp suất khí cung cấp trong các đường ống
nhưng áp suất tối đa không vượt qua áp suất bình chứa. Khi nhả bàn đạp phanh,
hoạt động phanh bị ngắt.
Khi người lái chỉ đạp nửa hành trình bàn đạp, tổng phanh sẽ tự động duy trì
áp suất khí mà không cần người lái phải điều chỉnh áp lực bàn chân lên bàn đạp.
Khi nhả bàn đạp, khí cung cấp cho hệ thống sẽ thoát ra ngoài vào không khí
qua lỗ thải. Bàn đạp phanh khí nén có dạng một lò xo lực, do đó nó tạo ra những
cảm giác khác với cảm giác do bàn đạp phanh dầu mang lại.
B – Nguyên tắc hoạt động
Đạp phanh
Khi đạp bàn đạp phanh, lực từ bàn đạp sẽ truyền xuống con đội, qua lò xo
chia lực bằng cao su và tới piston. Piston di chuyển và thân của piston mà cũng là
bệ xả sẽ đóng lại. Khi bệ xả đóng, van nạp di chuyển khỏi bệ. Áp suất từ bình chứa
sau đó đi vào van nạp và ra lỗ phân phối đi đến các bầu phanh nhằm cung cấp lực
phanh đến các bánh xe.
Cân bằng
Khi áp suất trong lỗ trống bên dưới piston và áp suất phân phối đến cơ cấu
phanh cân bằng với lực lò xo trên đỉnh piston, piston dich chuyển và van nạp đóng

lại. Ngăn dòng khí từ đường cung cấp đến van. Lỗ xả vẫn đóng, ngăn việc thoát khí
khỏi lỗ xả. Khi giữ chân phanh, van sẽ đạt vị trí cân bằng. Khi áp suất khí bên dưới
piston cân bằng với lực được truyền bởi bàn đạp. Khi piston được ấn tối đa, van
nạp vẫn mở và áp suất bình chứa được đưa đến bầu phanh.
Nhả phanh
Khi nhả bàn đạp phanh, lúc này lực cơ cấu rời khỏi đỉnh piston. Lực sinh ra
nhờ áp suất ở dưới piston bắt đầu lớn lên, nâng piston và mở van xả. Khí nén ở
dưới piston và trong đường phân phối được xả thông qua lỗ xả.
1.4. Bầu phanh và đòn xoay
1.4.1.Bầu phanh

Khi nhả phanh

Hệ thống phanh khí nén

Khi đạp phanh
Hình 2.10

Trang 12


Bầu phanh là một khoang chứa được ngăn ra nhờ màng cao su. Khí nén đẩy
tấm màng làm cho nó căng ra, tấm màng tác dụng lên cần đẩy làm quay đòn quay.
Lực được sinh ra nhờ chuyển động của cơ cấu trên sẽ phụ thuộc vào áp suất khí
nén và kích cỡ của tấm màng. Nếu xuất hiện một lỗ thủng trên tấm màng, khí bị
thoát ra ngoài, giảm hiệu quả của bầu phanh. Nếu màng bị bể hoàn toàn, phanh sẽ
không còn tác dụng.
Đối với xe tải, bầu phanh trước nhỏ hơn bầu sau vì trục trước chịu tải ít hơn.
1.4.2. Đòn xoay
1.4.2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu

Đòn quay điều chỉnh độ hở hoặc hành trình tự do khi nối thanh đẩy và trực
cam S. Độ hở này xuất hiện khi má phanh bị mòn. Nếu đòn quay không được điều
chỉnh nằm trong giới hạn cho phép, hiệu quả của phanh giảm xuống và thời gian trễ
tăng lên. Độ hở sẽ ngày càng lớn hơn cho đến khi màng nằm sát vào thành bên.
Lúc này, phanh sẽ không còn hiệu quả.
A – Đòn xoay thường (đòn xoay điều chỉnh bằng tay).

Hình 2.11
Hình trên là loại đòn xoay bằng tay thông dụng, dùng cơ cấu điều chỉnh trục
vít bánh vít. Khi phanh, góc giữa thanh đẩy và đòn xoay không nên lớn hơn 90 o. Ở
đòn xoay điều chỉnh bằng tay, đai ốc vít được vặn cho đến khi má phanh chạm vào
trống và nhả lại, thường là một vòng. Một thiết bị khác, mà có thể là vòng đệm lò xo
được gắn ở đầu đai ốc vít, sẽ được xiết vào cho đến khi chìa khóa bắt đầu bị trượt
ở trên đầu đai ốc. Loại đòn xoay này được biết là đòn xoay khóa.
Ngoài ra, loại đòn xoay còn lại là loại đòn xoay sử dụng bi một chiều bên
trong lò xo lực để khóa góc điều chỉnh, và sẽ phải lấy ra để điều chỉnh khe hở. Loại
này được còn gọi là đòn xoay rãnh bi. Nếu kiểm tra khe hở thường xuyên thì những

Hệ thống phanh khí nén

Trang 13


vấn đề hoạt động không tốt của phanh sẽ giảm. Xe ít khi mất phanh vì mất khí mà
thường là do khe hở quá lớn.
B – Đòn xoay điều chỉnh tự động

Hình 2.12
Một vài hệ thống phanh có đòn xoay điều chỉnh tự động, đòn xoay này sẽ tự
động điều chỉnh khe hở để bù vào do độ mòn của phanh gây ra. Công việc này sẽ

duy trì thường xuyên để đảm bảo khe hở chính xác giữa má phanh và trống phanh.
Có nhiều loại và đời đòn xoay điều chỉnh tự động khác nhau đã được sử dụng. Ban
đầu, chúng thường là đòn xoay thay đổi góc xoay hoặc đòn xoay thay đổi khe hở.
Đòn xoay thay đổi hành trình sẽ điều chỉnh khe hở khi nó nhận ra góc xoay
đúng bị thay đổi. Nó điểu chỉnh chính xác hành trình giữa trống phanh và guốc
phanh nếu có thay đổi. Một vài đòn xoay điều chỉnh tự động có khả năng giảm khe
hở khi nó điều chỉnh khe hở quá lớn. Nếu xe được trang bị đòn xoay điều chỉnh tự
động, không nên chủ quan rằng phanh luôn được điều chỉnh. Có nhiều nguyên
nhân để đòn xoay không thể duy trì được khe hở đúng. Có thể do lắp đặt không
chính xác, áp lực duy trì không đủ, biến dạng giá đỡ, bạc lót trục cam bị mòn, thanh
đẩy bị cong. Thậm chí việc kiểm tra bằng mắt có thể gây ra những vấn đề liên quan
đến chức năng điều chỉnh.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 14


1.4.3. Nguyên tắc làm việc của đòn quay và bầu phanh

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

Hình 2.14

Hệ thống phanh khí nén

Trang 15


Hình trên là loại cơ cấu phanh thông dụng dùng trên trục sau xe tải và trục
rơ-moóc. Cơ cấu trục trước có bầu phanh và đòn xoay nằm trên mâm phanh (hoạt
động của hệ thống lái).
Phần kim loại dùng làm má phanh được gắn chặt vào guốc phanh. Chất
lượng phanh phụ thuộc vào phần kim loại này. Má phanh phải phủ một lớp ngoài để
có thể chịu được nhiệt độ cao và ít giảm tính năng khi nhiệt độ cao.
Việc mất hoặc giảm hiệu quả phanh xảy ra khi trống phanh bị giãn nở cách
xa má phanh. Má phanh cũng giảm hiệu quả khi bị quá nhiệt.
Hoạt động xoay của cam S và trục cam tạo lực ép guốc phanh và má phanh,
trống phanh. Lúc này má phanh sẽ sinh nhiệt do má sát với bề mặt trống phanh.
Độ dày của trống quyết định lượng nhiệt mà trống và má phanh có thể hấp
thụ và tỏa vào không khí. Trống bị mòn mỏng sẽ làm tăng nhiệt rất nhanh. Phanh
trở nên thiếu tin cậy và nguy hiểm khi trống phanh bị méo, lò xo hồi vị yếu, má
phanh không đứng, điều chỉnh quá ngắn hoặc dầu mỡ, chất bẩn trên má phanh.
Chỉ được chữa và thay thế trống phanh dưới sự hướng dẫn của nhà sản xuất.
2. NHỮNG CHI TIẾT PHỤ CỦA HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN
2.1.Van một chiều
2.1.1. Cấu tạo

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

Hệ thống phanh khí nén

Trang 16


2.1.2. Nguyên tắc hoạt động
Van một chiều được gắn giữa bình chứa và máy nén nhằm ngăn dòng khí
chảy ngược từ hệ thống trở về máy nén. Nó chỉ cho phép khống khí chạy theo một
chiều nhất định. Van có kết cấu là lò xo lực. Khi áp suất tại đầu vào van vượt quá
lực lò xo sẽ nâng bi khỏi bệ van. Như vậy, khí nén sẽ chạy qua van tới lỗ xả. Khi áp
suất đầu ra bắt đầu lớn hơn áp suất đầu vào (có kể đến áp suất lò xo) van một
chiều đóng lại, ngăn chặn không khí chạy ngược từ bình chứa về máy nén.
2.2. Đồng hồ áp suất, đồng hồ áp lực phanh
2.2.1. Đồng hồ áp suất bình chứa
Trên những xe được trang bị hệ thống phanh khí nén,
đồng hồ áp suất bình chứa nằm ở bảng tap-lô trong buồng
lái. Nó có nhiệm vụ chỉ ra áp suất khí nén ở bình chứa sơ
cấp, thứ cấp hay khô. Bình ướt (bình cung cấp) thường
không có đồng hồ đo áp suất.
Áp suất hoạt động bình thường của hệ thống là 80 –
135 PSI. Đồng hồ sẽ hiển thị những thay đổi không bình
thường ở áp suất khí nén.

Hình 2.16

2.2.2. Đồng hồ áp lực phanh
Bên cạnh đồng hồ đo áp sưất bình chúa, còn có
đồng hồ áp lực phanh. Đồng hồ này cũng nằm trên tap-lô
và hiển thị áp suất khí nén khi đạp phanh. Đồng hồ trên có
thể dùng để xác định áp suất phanh tay hoặc phanh chân

Hình 2.17
2.3. Dụng cụ cảnh báo áp suất và công tắc đèn phanh
2.3.1. Dụng cụ cảnh báo áp suất
Tất cả các xe được trang bị hệ thống phanh khí nén đều phải có thiết bị cảnh
báo cho người lái nếu áp suất khí nén giảm xuông mức nguy hiểm. Thiết bị trên
phải bao hàm hai hệ thống – bằng thị giác và thính giác, thông thường là cảnh báo
mầu đỏ hoặc còi.
Do hệ thống sử dụng lâu ngày và khe hở dầu bắt đầu xuất hiện, áp suất sẽ
giảm. Khi đó, công tắc báo áp suất thấp sẽ bật đèn cảnh báo trên tap-lô hoặc tạo ra
tiếng còi khi áp suất giảm xuống gần bằng 55 PSI. Ngoài ra, có nhiều xe được trang
bị cả đèn và còi.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 17


2.3.2. Công tắc đèn phanh

Hình 2.18
Xe đi sau phải được cảnh báo khi xe đi trước giảm tốc độ hay dừng lại. Công
tắc đèn phanh là công tắc điện hoạt động nhờ khí, công tắc sẽ bật đèn phanh ở
phía sau xe khi đạp phanh. Công tắc thường gắn với van hai chiều và có thể nhận
biết áp suất khí nén khi phanh.
2.4. Van xả nhanh và van rờ-le
2.4.1. Van xả nhanh
A – Công dụng
Việc cấp phanh trong hệ thống cơ
bản đã được mô tả ở trên. Trong đó, khi
nhả phanh chân, khí nén trong bầu phanh

phải quay lại tổng phanh để nhả phanh. Ở
xe có chiều dài cơ sở lớn việc nhả phanh
sẽ chậm bởi vì đường ống nối tổng phanh
và bầu phanh sau dài hơn. Do đó, một van
xả nhanh sẽ được lắp vào để nhả phanh
một cách nhanh chóng và triệt để bằng
cách không tiếp tục nạp khí đến gần bầu
phanh.
Hình 2.19
Hệ thống phanh khí nén

Trang 18


B – Nguyên tắc hoạt động
Khi đạp phanh, khí nén đi vào lỗ cung cấp, màng đi xuống, che lỗ xả. Cùng
lúc, áp suất khí tác dụng lên mép của màng làm cho mép bị bẻ cong xuống và khí đi
đến các lỗ phân phối.
Khi áp suất khí được phân phối (phía dưới màng) bằng với áp suất được
cung cấp bởi tổng phanh (trên màng), mép ngoài của màng sẽ ép vào thân van. Lỗ
xả vẫn còn đóng nhờ lực tác dụng lên trục tập của màng. Khi nhả khí cung cấp, áp
suất trên màng bị xả ngược về lỗ xả của tổng phanh, áp suất phanh dưới màng tạo
ra lực đẩy màng đi lên, mở lỗ xả, đưa khí ra ngoài.
2.4.2. Van rờ-le

Hình 2.20
A – Công dụng
Tổng phanh thường nằm gần bánh trước hơn bánh sau. Khoảng cách từ
tổng phanh đến bầu sau càng dài thì thời gian để khí nén cấp cho bầu sau sẽ lâu
hơn. Điều này được hiểu là thời gian trễ khi phanh. Để khắc phục tình trạng này ở

những xe có chiều dài cơ sở lớn, một van rơ-le được lắp gần bầu phanh sau.
Một ống có đường kính lớn hơn được dùng để nối bình ướt và van rơ-le.
Đường khí nén từ tổng phanh tới van rơ-le bây giờ chính là “đường điều khiển” (khí
nén trong ống điều khiển nằm ở van rơ-le). Khi đạp phanh, khí nén trong đường
điều khiển tác động lên phần đỉnh của van rơ-le, đưa áp suất bình chứa trực tiếp tới
bình phanh sau thông qua ống có đường kính lớn hơn. Khí nén đưa đến theo
đường này có cùng áp suất với khí nén điểu khiển được đưa đến từ tổng phanh.
Việc nhả phanh làm thoát khí khỏi đường điều khiển đến van rơ-le, cắt dòng khí từ
bình chứa đến bầu sau. Việc thoát khí trong bầu phanh nhanh chóng như vậy chính
là nhờ đặc trung thoát nhanh của rơ-le.
Van rờ-le trong hệ thống phanh khí nén có chức năng như trạm chuyển đổi
để tăng tốc quá trình đạp và nhả phanh. Van thường nằm ở trục sau của xe gần
bầu phanh. Van hoạt động giống như tổng phanh điều khiển từ xa, có chức năng
Hệ thống phanh khí nén

Trang 19


phân phối hoặc xả khí tới bàn đạp phanh, trong cùng nguyên tắc với khí điều khiển
được cung cấp đến van từ tổng phanh hoặc nguồn khác.
B – Nguyên tắc hoạt động

Hình 2.21
Cung cấp
Khí nén được đưa tới lỗ điều khiển đi vào lỗ rỗng nhỏ trên piston và đẩy
piston đi xuống. Bệ xả đi xuống với piston và ấn vào phần trong của van nạp/xả,
đóng đường xả. Cùng lúc, phần ngoài của van nạp xả di chuyển khỏi bệ của van
nạp/xả, đưa khí cung cấp từ bình chứa, qua van nạp mở và vào bầu phanh
Cân bằng
Khí nén được cung cấp đến hệ thống phanh cũng ảnh hưởng lên phần đáy

của piston van rờ-le. Khi áp suất khí ở dưới piston bằng với áp suất điều khiển ở
trên, piston được nâng nhẹ lên, lò xo nạp ép van nạp vào bệ van. Đường xả vẫn
đóng. Khi áp suất đường điều khiển cân bằng với áp suất cung cấp. Khi áp suất khí
cung cấp thay đổi, van hoạt động trở lại một cách nhanh chóng nhằm giữ áp lực
phanh tại mức trên.
Nhả phanh
Khi nhả khí nén khỏi lỗ điều khiển và khí nén trong lỗ rỗng ở trên piston van
rờ-le được xả ra, khí nén dưới piston nâng van rờ-le và bệ xả khỏi đường xả, mở
đường xả. Từ đó, khí nén từ bầu phanh thông qua đường xả ra ngoài, nhả phanh.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 20


2.5. Van giới hạn áp suất phanh trước

Hình 2.22
2.5.1. Công dụng, phân loại
Van giới hạn áp suất được gắn trên hệ thống phanh khí nén để cải thiện khả
năng điều khiển và giảm quãng đường phanh của đầu kéo trong quá trình phanh.
2.5.2. Nguyên tắc hoạt động
Hình 2.22 mô tả van giới hạn phanh trước và van điều khiển được gắn trên
hệ thống. Van điều khiển được thiết lập ở vị trí “bình thường” trên đường khô và áp
suất phanh trước là bình thường. Khi xe chạy trên bề mặt trơn, van điều khiển
được kéo về vị trí “đường trơn”.
A – Loại thường
Để việc điều khiển lái tốt hơn ở đường trơn trượt, chúng ta có thể sử dụng
ưu điểm là giảm hiệu quả phanh ở phanh trước. Điều này chúng ta có thể làm được
bằng cách lắp van điều khiển ở van lái và van giới hạn phanh ở trục trước.

Van điều khiển được để ở chế độ “bình thường” khi bề mặt mặt đường khô
và áp suất lúc này là bình thường, khi mặt đường bị trượt và van điều khiển để ở
chế độ “đường trượt”. Ở chế độ này, van điều khiển sẽ làm cho van giới hạn hoạt
động. Việc áp suất khí cung cấp cho phanh trước khi đó sẽ giảm xuống 50% áp
suất khí được cung cấp đến bầu phanh sau.
B – Loại tự động
Vài hệ thống được trang bị với van giới hạn tự động. Van này sẽ giữ áp lực
phanh bánh trước từ 0 – 10 PSI, phụ thuộc chúng ta đặt ở áp suất nào. Giữa áp
suất thiết lập và 40 PSI của đạp phanh, áp lực phanh đã giảm 50%. Còn trong
khoảng 40 – 60 PSI thì áp lực phanh đã giảm trên 50%. Nhưng khi áp lực phanh
lớn hơn 60 PSI thì lúc này lực phanh sẽ không giảm và tác dụng toàn bộ lên bánh
trước.

Hệ thống phanh khí nén

Trang 21


PHẦN III

HỆ THỐNG PHANH TAY
1. CÔNG DỤNG
Phanh tay có thể được lắp trên những xe trang bị phanh khí nén và đóng vai
trò là hệ thống phanh tay an toàn. Trong hệ thống phanh chân, phanh được cung
cấp bằng áp suất khí và trả về bằng lò xo. Trong hệ thống phanh tay, phanh được
cung cấp áp suất bằng lò xo và trả về bằng áp suất khí. Bầu phanh tay được gắn
với bầu phanh chân và hoạt động trên cùng một thanh nối, vì vậy hiệu quả phanh
tay phụ thuộc vào việc điều chỉnh phanh chân.

Hình 3.1

Hệ thống phanh khí nén

Trang 22


2. CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH TAY
2.1. Van điều khiển phanh tay

Hình 3.2
A – Công dụng
Van điều khiển phanh tay là van ON/OFF, kéo đẩy. Van nằm ở bảng tap-lô,
cung cấp khả năng điều khiển phanh tay ở buồng lái. Van là bộ phận nhận biết áp
suất, van sẽ tự động đưa phanh từ trạng thái cung cấp về trạng thái xả nếu áp suất
toàn bộ hệ thống rơi xuống dưới 20 – 30 PSI. Cũng vậy, việc kéo nút sẽ cung cấp
phanh tay.
B – Nguyên tắc hoạt động
Nhả phanh tay

Hình 3.3
Van điều khiển nhận áp suất cung cấp từ bình chứa khi nút được ấn, van đưa
khí tới bầu phanh tay (thường phải qua van xả nhanh hoặc van rờ-le). Khí nhả
phanh tay để xe hoạt động bình thường.
Hệ thống phanh khí nén

Trang 23


Để thực hiện phanh tay, nút được ấn xuống, xả đường phân phối của van, và
đưa khí thoát khỏi bầu phanh. Nếu áp suất toàn bộ hệ thống rơi xuống dưới 20 – 30

PSI,van sẽ tự động thực hiện chế độ ngắt, đó là đưa khí khỏi bầu phanh và thực
hiện phanh tay.
Cung cấp phanh tay

Hình 3.4
Việc này sẽ xảy ra khi người lái xe kéo nút kéo-đẩy hoặc áp suất toàn bộ hệ
thống rơi xuống dưới 20 – 30 PSI. Khi nút ở chế độ ngắt, vòng đệm lỗ xả dịch
chuyển đi lên, đưa lỗ xả thông với khí trời. Áp suất khí từ đường phân phối thoát ra
ngoài. Bạc chữ O của piston di chuyển lên đúng đường áp suất của cấp.
2.2 Cụm chi tiết của cơ cấu phanh
tay
Khi không đạp phanh
Khí được cấp đến bầu phanh
tay, tác dụng lên màng ép lò xo phanh
tay, kéo đòn xoay về vị trí nhả. Màng
phanh thường và thanh đẩy không
chịu tác dụng của phanh khí nén nhờ
màng ngăn ở giữa.

Hình 3.5

Hệ thống phanh khí nén

Trang 24


Khi đạp phanh chân
Khí vẫn được cấp đến bầu phanh tay.
Ngoài ra, khí còn được cấp đến bầu phanh
thường, ép thanh đẩy và lò xo hướng ra,

đưa cơ cấu phanh thực hiện quá trình
phanh.

Hình 3.6
Khi mất phanh hoặc đậu xe
Khí được xả khỏi hai bầu phanh, lực
lò xo phanh tay ép màng phanh tay và
màng phanh thường, tác dụng lên thanh
đẩy, đưa đòn xoay và cơ cấu phanh vào vị
trí phanh.

Hình 3.7
3. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TAY

Hình 3.8
Phanh tay (12) được gắn với bầu phanh của trục sau nằm trên xe có kết cấu
đơn. Van điều khiển (27) nằm trong khoang lái.
Hệ thống phanh khí nén

Trang 25