TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRANG BỊ TRÊN Ô TÔ
Công dụng và yêu cầu
Hệ thống phanh ô tô có vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ khi xe di chuyển và giữ cho xe đứng yên, ngay cả trên các đoạn đường dốc.
Hệ thống phanh bảo đảm cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, nhờ đó mà nâng cao năng suất vận chuyển
Trên ô tô, có hai hệ thống phanh độc lập: phanh chân và phanh đỗ Phanh chân là hệ thống phanh chính, được sử dụng trong suốt quá trình di chuyển của xe, trong khi phanh đỗ có chức năng hãm xe dừng tại chỗ và là phương án dự phòng khi phanh chân gặp sự cố.
Hệ thống phanh đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho ô tô, đặc biệt là đối với những phương tiện hoạt động ở tốc độ cao Do đó, hệ thống này cần phải đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy trong mọi tình huống.
Ô tô cần phải dừng khẩn cấp nhanh chóng trong mọi tình huống, với quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột Hệ thống phanh phải đảm bảo giảm tốc độ hiệu quả trong mọi điều kiện sử dụng, với lực phanh trên bàn đạp tỷ lệ thuận với hành trình bàn đạp, đồng thời có khả năng rà phanh khi cần thiết Hiệu quả phanh cao cần được kết hợp với sự phanh êm dịu, giúp ô tô chuyển động với gia tốc chậm dần đều, duy trì sự ổn định trong quá trình di chuyển.
+ Tối thiểu trên ô tô phải có hai hệ thống phanh là: phanh chính (phanh chân)
+ Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh
Khi kiểm tra hệ thống phanh của ô tô, lực phanh giữa các bánh xe trên cầu cần phải đồng đều, với sai lệch nằm trong giới hạn cho phép Trong quá trình thử phanh trên đường, cần duy trì quỹ đạo chuyển động theo đúng điều khiển để đảm bảo an toàn.
+ Các hệ thống điều khiển có bộ trợ lực phanh, khi hƣ hỏng bộ trợ lực, hệ thống phanh vẫn đƣợc điều khiển
Các cơ cấu phanh cần có khả năng thoát nhiệt hiệu quả, tránh việc truyền nhiệt đến các khu vực xung quanh như lốp xe và moayơ, nhằm đảm bảo hiệu suất hoạt động Ngoài ra, việc điều chỉnh và thay thế các chi tiết hư hỏng phải được thực hiện một cách dễ dàng.
Các loại phanh trên ô tô thường chia sẻ một số bộ phận và có thể thực hiện chức năng tương tự nhau Tuy nhiên, mỗi loại phanh cần phải có tối thiểu hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình hoạt động.
Để tăng thêm độ tin cậy cho hệ thống phanh chính, các dòng độc lập được thiết kế để phân chia trách nhiệm Điều này giúp đảm bảo rằng nếu một dòng bị hỏng, các dòng còn lại vẫn có thể hoạt động bình thường, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn cho phương tiện.
Để đạt hiệu quả phanh cao, cần có độ nhạy lớn trong dẫn động phanh Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải tối ưu hóa trọng lượng bám để tạo lực phanh hiệu quả Lực phanh trên các bánh xe cần tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng bộ trợ lực, dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để nâng cao hiệu quả phanh, đặc biệt cho các xe có trọng lượng lớn.
Để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh, hai chỉ tiêu chính được sử dụng là gia tốc chậm dần và quãng đường phanh Bên cạnh đó, các chỉ tiêu khác như lực phanh và thời gian phanh cũng có thể được xem xét.
Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh là bộ phận quan trọng tạo ra lực cản khi ô tô phanh Trong quá trình này, động năng của xe được chuyển hóa thành nhiệt năng tại cơ cấu phanh và sau đó được tỏa ra môi trường.
Cơ cấu phanh ô tô hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát, bao gồm hai phần chính: cơ cấu ép và phần tử ma sát Ngoài ra, còn có các phần tử phụ như cơ cấu điều khiển khe hở giữa má phanh và trống phanh trong hệ thống phanh trống, cùng với bộ phận xả khí của phanh dẫn động thủy lực.
Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống phanh, đĩa phanh Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt
Cơ cấu phanh trên ô tô có đặc trƣng tùy thuộc bởi vị trí đặt nó ở bánh xe hoặc ở truyền lực, bởi loại chi tiết quay và chi tiết phanh.
Chế độ phanh
Trong thực tế quá trình phanh đƣợc phân theo các dạng sau :
Phanh khẩn cấp là quá trình phanh với gia tốc tối đa, giúp giảm thời gian và quãng đường phanh Trong chế độ này, động năng của ô tô chủ yếu bị tiêu hao bởi lực phanh, chiếm khoảng 90%, trong khi phần còn lại bị tiêu hao do lực cản mặt đường và lực cản không khí.
Phanh chậm dần là phương pháp được sử dụng để dừng ô tô tại vị trí mong muốn hoặc giảm tốc độ di chuyển Khi thực hiện phanh chậm dần, động năng của ô tô sẽ được tiêu hao nhờ vào lực cản từ mặt đường, lực cản của không khí và lực phanh Gia tốc phanh trong chế độ này thường nhỏ hơn nhiều so với phanh cấp tốc.
+ Phanh dừng: Được sử dụng để cố định ô tô tại chỗ, trên đường bằng hoặc trên dốc đứng Gia tốc phanh trong trường hợp này bằng không
Người điều khiển ô tô có thể giảm tốc độ không chỉ bằng hệ thống phanh mà còn sử dụng động cơ và hộp số như một hệ thống phanh phụ Việc này giúp kiểm soát tốc độ di chuyển của ô tô hiệu quả hơn.
Phương pháp phanh ô tô bằng động cơ là kỹ thuật sử dụng mô men của động cơ mà không cần cắt ly hợp Khi thực hiện phương pháp này, lực phanh trên các bánh xe được tạo ra nhờ mô men phanh do ma sát trong hệ thống truyền lực và tại các bánh xe.
Phân loại hệ thống phanh trên ô tô
Hệ thống phanh đỗ là cơ cấu cơ khí giúp giữ cho xe đứng yên khi đỗ, đặc biệt ở những nơi có độ dốc khác nhau Khi ma sát giữa lốp xe và mặt đường kém, phanh đỗ sẽ ngăn không cho bánh xe quay Để duy trì vị trí phanh, cơ cấu phanh đỗ cần có khóa cài kiểu bánh cóc Phanh đỗ có thể sử dụng chung guốc phanh và trống phanh hoặc đĩa phanh với phanh hành trình, nhưng chúng phải hoạt động độc lập Hơn nữa, cơ cấu điều khiển của phanh đỗ không được liên quan đến hoạt động của phanh hành trình.
2.4.1.1 Phanh đỗ dẫn động phanh cơ khí
1 Guốc phanh; 2 Ốc điều chỉnh; 3 Đòn quay; 4 Thanh chống
Hình 2.1 Hệ thống phanh đỗ dẫn động cơ hí
Cơ cấu phanh được thiết kế với đòn quay và thanh chống nối giữa cáp kéo và guốc phanh Khi kéo phanh đỗ, cáp dẫn động làm đòn quay quay quanh điểm cố định, dịch chuyển thanh chống và ép guốc phanh trái vào tang trống Đồng thời, điểm quay tiếp tục di chuyển, ép guốc phanh phải vào tang trống, tạo ra lực phanh cho bánh xe Đối với xe có cơ cấu phanh đĩa ở cầu sau, sử dụng cấu trúc đẩy khóa piston trong xylanh bánh xe để thực hiện phanh hiệu quả.
2.4.1.2 Phanh đỗ dẫn động phanh khí nén
Hình 2.2 Hệ thống phanh đỗ dẫn động bằng khí nén
Nguyên tắc hoạt động liên kết tác động theo làm cho các má phanh tách khỏi tang trống, nhƣ vậy ô tô có thể di chuyển động đƣợc
2.4.2.1 Phanh thủy lực ( phanh dầu )
Hệ thống phanh thủy lực sử dụng tính chất không chịu nén của chất lỏng để điều khiển, thường được áp dụng trên ô tô con và ô tô tải nhẹ với tổng trọng lượng không vượt quá 12 tấn.
Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực
1 Bàn đạp phanh; 2 C n đẩy; 3 Piston chính; 4 Xylanh chính; 5 Van cao áp; 6 Đường ống; 7 Xylanh con; 8 Piston con; 9 Guốc phanh; 10
Chốt; 11 Trống phanh; 12 Lò xo
Khi bàn đạp chưa được đạp, guốc phanh được lò xo kéo vào, làm cho mặt ma sát của chúng tách rời khỏi mặt trong của trống phanh Do đó, bánh xe có thể quay tự do trên moayơ.
Khi đạp chân lên bàn đạp, lực đẩy sẽ làm pit tông chuyển dịch sang phải, tăng áp suất dầu và mở van cao áp để đưa dầu vào đường ống tới xylanh ở các bánh xe Áp suất dầu trong các xylanh con tăng lên, tạo lực đẩy hai piston con chạy sang hai bên, đẩy guốc phanh quay quanh các chốt để các má phanh tỳ ép vào trống phanh Lực ma sát giữa má phanh và trống phanh giữ cho các bánh xe không quay tiếp, và nếu bánh xe bám tốt mặt đường, lực ma sát này sẽ tạo ra mô men phanh, giúp bánh xe dừng lại.
Khi nhấc chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất trong hệ thống dầu giảm nhanh chóng Nhờ vào lò xo, các guốc phanh được kéo lại gần nhau, khiến các piston đẩy dầu qua van hồi dầu trở về xylanh chính và bệ chứa Kết quả là các má phanh rời khỏi mặt tiếp xúc, làm cho mặt trong của tang trống không còn tác dụng phanh.
Hệ thống phanh thủy lực có ưu điểm nổi bật là khả năng phanh đồng thời các bánh xe, với việc phân bố lực phanh một cách hiệu quả giữa các bánh hoặc má phanh Điều này mang lại hiệu suất phanh cao và độ nhạy tốt, cùng với cấu trúc đơn giản, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều loại ô tô.
Hệ thống phanh thủy lực có nhược điểm là không thể tạo tỷ số truyền lớn, do đó chỉ phù hợp với ô tô có trọng lượng nhỏ khi không có trợ lực, dẫn đến lực tác động lớn lên bàn đạp phanh Khi hệ thống gặp sự cố như rò rỉ dầu hoặc vỡ đường ống, toàn bộ hệ thống sẽ không hoạt động Ngoài ra, hiệu suất truyền động cũng sẽ giảm khi nhiệt độ thấp.
2.4.2.2 Phanh khí nén ( phanh hơi ) nhẹ hơn Phanh khí nén thường được sử dụng trên ô tô có tải trọng trung bình và lớn
Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống phanh hơi
1 Máy nén khí; 2 Bộ điều chỉnh áp suất; 3 Đồng hồ áp; 4,5 Bình khí nén; 6 B u phanh; 7 Cam chữ s; 8 Tổng phanh; 9 Bàn đạp phanh; 10 Ống dẫn khí; 11 Guốc phanh
Máy nén khí là thiết bị bơm khí được điều khiển bởi động cơ, có chức năng bơm khí vào bình hơi để đảm bảo dung tích hơi đủ để sử dụng cho hệ thống phanh trong nhiều lần.
Bộ điều chỉnh áp suất (2) giữ cho áp suất khí nén trong bình ở mức qui ước, trong khi áp suất này được theo dõi thông qua áp kế (3) được lắp đặt trong buồng lái.
Khi đạp chân phanh, nắp van của tổng phanh sẽ thay đổi vị trí, cắt đứt đường thông với khí trời và kết nối với bình chứa khí nén Khí nén sau đó đi vào các bầu phanh, đẩy màng cao su và làm cho cần đẩy dịch chuyển, xoay cam chữ S Kết quả là guốc phanh bung ra và hãm tang trống.
Khi nhả chân khỏi bàn đạp phanh, đường khí nén tới các bầu phanh bị ngắt, dẫn đến việc áp suất khí trong bầu phanh giảm xuống Điều này khiến các guốc phanh trượt về vị trí ban đầu nhờ vào tác động của lò xo, giúp bánh xe hoạt động bình thường.
Hệ thống phanh khí nén có nhiều ưu điểm nổi bật, đặc biệt là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, giúp tăng cường hiệu quả phanh cho ô tô có tải trọng lớn Hệ thống này cũng cho phép điều chỉnh phanh rơmoóc một cách linh hoạt Thêm vào đó, việc sử dụng khí nén không chỉ dành riêng cho phanh mà còn có thể áp dụng cho các bộ phận khác như hệ thống treo khí nén, mang lại sự tiện lợi và hiệu suất cao trong vận hành.
Nhược điểm: Số lượng các cụm chi tiết khá nhiều, kích thước lớn và giá thành cao
CHƯƠNG 3: CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
3.1 Hệ thống cung cấp khí nén
Máy nén khí có chức năng chính là cung cấp và duy trì áp suất khí nén cần thiết để vận hành các thiết bị sử dụng khí nén, chẳng hạn như phanh khí nén và hệ thống phụ trợ khí nén.
Máy nén khí hoạt động bằng cách truyền động trực tiếp từ động cơ qua bánh răng hoặc dây đai, và chạy liên tục khi động cơ hoạt động Quá trình nén khí được kiểm soát bởi bộ điều áp, cho phép dừng hoặc bắt đầu nén khí bằng cách tải hoặc dỡ tải máy nén Các chế độ này được thực hiện khi áp suất khí nén trong hệ thống đạt đến mức tối đa hoặc tối thiểu đã được thiết lập trước.
Hệ thống điều khiển
Tổng phanh là một bộ phận quan trọng trong hệ thống dẫn động thủy lực, tương tự như xy lanh chính Nó đóng vai trò thiết yếu trong việc điều khiển áp suất và lưu lượng khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh.
Bất cứ một tổng phanh nào cũng phải có những bộ phận chính sau:
- Van nạp: cho khí nén từ bình chứa đi vào cơ cấu dẫn động khi phanh
- Van xả: cho khí nén từ cơ cấu dẫn động thoát ra khí quyển khi nhả phanh
Cơ cấu tỷ lệ đảm bảo mối quan hệ hợp lý giữa các thông số đầu ra như áp suất và dịch chuyển với tác động của các tham số đầu vào như lực, dịch chuyển và áp suất điều khiển.
Hệ thống phanh trong hình 3.11 bao gồm hai van phanh độc lập được sắp xếp kế tiếp nhau và chia sẻ một hệ thống điều khiển chung Các lực từ lò xo và nắp van chắn khít ở hai bên piston kép là đồng nhất, tạo ra quá trình nén đều nhau trong cả hai chu trình phanh.
Lực nén phanh có thể được điều chỉnh chính xác qua hai chu trình Nếu một lò xo không hoạt động, van sẽ giảm đáp ứng Tuy nhiên, nếu một trong hai chu trình ngừng hoạt động, chu trình còn lại vẫn đảm bảo hoạt động hiệu quả.
1 Đế của c n đẩy; 2 Vòng cao su; 3 Piston; 4 Lò o đóng van; 5 Đế hạn chế hành trình của piston (3); 6 Lò xo mở van xả; 7 Van cấp hí; 8 Đế van cấp khí ngăn trên; 9 Đế van xả ngăn trên; 10 Piston ép; 11 Đế van xả ngăn dưới; 12 Đế han chế hành trình của piston ép (10); 13 Đế van cấp hí ngăn dưới; 14 Van cấp hí; 15 Lò o đóng van cấp khí; 16 Lò xo mở van cấp hí ngăn dưới; 17 Vòng hãm
- Vị trí chưa đạp phanh
Khi chưa đạp phanh, van cấp khí (7) và (14) được giữ trên hai đế van cấp khí (8) và (13), ngăn không cho khí nén đi qua hai cửa thoát II và IV Trong tình huống này, đế van xả ngăn trên (9) và đế van xả ngăn dưới (11) tách khỏi van cấp khí (7) và (14), cho phép kết nối cửa xả II và IV với cửa xả V, giúp khí nén trong các bầu phanh được xả ra ngoài.
- Khi phanh cục bộ (rà phanh) Ở vị trí này, bàn đạp phanh chỉ đƣợc nhấn xuống một phần Đế của cần đẩy
(1) tác dụng lên vòng cao su (2) và dẩy piston (3) cho đến khi đế van xả ngăn trên
Lò xo mỡ van xả (6) đẩy piston kép (10) xuống dưới cho đến khi đế van xả ngăn dưới (11) đóng lại, đồng thời mở đế van cấp khí (8) và (13) mỡ ra.
Hai đường cấp khí mở cho đến khi khí nén trong ngăn A và B tác động ngược lên piston (3) và (10), tạo ra lực đối kháng với lực cao su (2) và đẩy piston (3) lên trên Hai đế van cấp khí (8) và (13) tự động đóng lại, khép kín chu trình cấp và thoát khí của phanh cục bộ Van phanh ở vị trí trung gian duy trì áp suất nhất định trong hệ thống phanh cho chế độ phanh cục bộ.
Khi phanh khẩn cấp, bàn đạp được nhấn xuống hoàn toàn, khiến đế của cần đẩy đi sâu xuống, đẩy piston áp sát vào đế và hạn chế hành trình của piston bên trong thân van Hai lò xo đóng van và lò xo mở van xả đẩy piston kép đến vị trí hạn chế hành trình Lúc này, các van xả ngăn trên và dưới hoàn toàn đóng lại, trong khi hai đế van cấp khí mở hoàn toàn Giai đoạn phanh khẩn cấp tạo ra áp suất trong hai dòng phanh bằng với áp suất ở bình chứa khí nén.
3.2.2 Van cấp và xả nhanh
Van này còn có tác dụng để cấp nhanh không khí vào các bầu phanh khi phanh và xả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh
Hình 3.12 Van cấp và xả nhanh
1 Thân van; 2 Vòng làm kín; 3 Lò xo hồi vị; 4 Đĩa lò o; 5 Vòng đệm; 6
Khi đạp phanh khí nén, khí từ bình chứa đi qua đường A, ép lò xo (3) xuống và đóng đường thông giữa khí quyển với các bầu phanh Đồng thời, van (6) mở ra, cấp nhanh khí nén đến các bầu phanh qua các đường B và C, giúp thực hiện quá trình phanh bánh xe hiệu quả.
Khi áp suất ở đầu vào giảm do nhả phanh, lò xo (3) sẽ hồi vị van (6) về vị trí ban đầu, mở đường thông giữa các bầu phanh và khí quyển, từ đó thực hiện quá trình xả.
Hình 3.13 Cấu tạo van rơ-le
Khí nén từ tổng phanh chưa được cấp đến buồng A, khiến van nạp ở trạng thái đóng và khí nén ở buồng E không thể cấp cho buồng D Trong tình huống này, ty van không tiếp xúc với đế van, dẫn đến buồng D được nối thông với cửa xả, cho phép khí nén từ bầu phanh được xả ra sau quá trình phanh.
Khi thực hiện phanh cục bộ, bàn đạp phanh chỉ được nhấn một phần, dẫn đến lượng khí nén cung cấp cho buồng A không đạt tối đa Piston của van di chuyển xuống, chặn kín đế van và đẩy van nạp xuống, cho phép buồng E kết nối với buồng D, cung cấp khí nén cho bầu phanh hoạt động Đường a trích một lượng khí nén từ buồng D đến buồng B, tạo ra lực đối kháng kết hợp với lò xo để đẩy piston lên Khi đó, van nạp và ty van di chuyển lên, đóng kín buồng E và ép vào đế van, giữ áp suất trong buồng D ổn định, giúp lái xe thực hiện phanh hiệu quả.
Khí nén được cấp tối đa vào buồng A, khiến piston và ty van di chuyển xuống, đẩy van nạp xuống mức tối đa Đồng thời, khí nén từ buồng E cũng được cung cấp cho buồng.
D là tối đa giúp lái xe thực hiện quá trình phanh khẩn cấp
3.2.4 Van điều khiển phanh đỗ
Van điều khiển phanh đỗ là một thành phần quan trọng trong hệ thống phanh đỗ, có chức năng cấp và xả khí nén đến buồng phanh đỗ của bầu phanh kép Khi khí nén được cấp xuống buồng phanh đỗ, hệ thống phanh sẽ được nhả ra, cho phép xe di chuyển Ngược lại, khi khí nén được xả ra từ bầu phanh đỗ, xe sẽ chuyển sang trạng thái đỗ và không thể di chuyển.
Hình 3.14 Sơ đồ điều khiển phanh đỗ
Cơ cấu chấp hành
Hình 3.16 Cơ cấu chấp hành
Cấu tạo của bầu phanh đơn đƣợc trình bày qua hình 3.17:
Hình 3.18 B u phanh hi chưa tác dụng
Hình 3.19 B u phanh khi tác dụng
Khi đạp phanh, khí nén vào đầu nối đường khí nén (1) ép màng bầu phanh
Để thực hiện quá trình phanh, cần đẩy đĩa đỡ màng về phía trước, tác động lên bầu phanh và đầu nối cần đẩy trên cánh tay đòn của trục cam phanh Khi nhả phanh, khí nén sẽ thoát ra ngoài bầu phanh qua đầu nối đường khí nén, giúp lò xo hồi vị đẩy các bộ phận trở về vị trí ban đầu.
3.3.2 Bầu phanh kép Đây là loại bầu phanh dùng chung cho cả hệ thống phanh làm việc, phanh đỗ và phanh dừng
Bầu phanh gồm có hai phần nhƣ hình 3.20:
- Phần bên phải là bầu phanh thông thường, điều khiển bằng khí nén từ hệ thống phanh chính
- Phần bên trái bầu phanh đƣợc gọi là buồng lò xo tích năng (buồng phanh đỗ), điều khiển bằng khí nén qua van phanh điều khiển phanh đỗ
Màng bầu phanh được sản xuất từ cao su định hình với một hoặc hai lớp sợi cốt, có độ dày từ 3 đến 6 mm Thân và nắp bầu phanh được dập từ thép cacbon thấp, trong khi các lò xo được chế tạo từ thép hợp kim với hàm lượng cacbon cao.
Hình 3.20 Kết cấu của b u phanh ép
1 Đ u nối đường hí nén đến buồng phanh đỗ; 2 Bu lông nhả phanh đỗ; 3 Đai ốc; 4 Nắp che bụi; 5 Thân b u phanh đỗ; 6 C n đẩy; 7 Đệm làm kín; 8 Piston; 9 Lò o phanh đỗ; 10 Đ u nối đường hí nén đến buồng phanh chính; 11 Vòng liên kết giữa hai b u phanh; 12 Màng b u phanh chính; 13 Vòng tỳ; 14 Đĩa đỡ màng; 15 Lò xo hồi vị; 16 Thân b u phanh làm việc; 17 Ống định vị lò xo; 18
Bu lông bắt b u phanh vào giá; 19 Thanh đẩy phanh có trang bị cơ cấu mở cơ khí gồm: bu lông (2), đai ốc (3) và vòng tỳ
Khi ở trạng thái nhả phanh đỗ, khí nén từ van điều khiển phanh đỗ sẽ đi vào khoang A, đẩy piston (8) của bầu phanh đỗ để nén lò xo phanh đỗ (9) Sự tác động của lò xo hồi vị (15) sẽ làm cho thanh đẩy (19) và cần đẩy hoạt động hiệu quả.
(6) di chuyển sang trái thực hiện quá trình nhả phanh
Khi phanh chính hoạt động, khí nén từ van rơ-le được cung cấp vào khoang bên trái của màng phanh, khiến thanh đẩy dịch chuyển sang phải và kích hoạt cơ cấu phanh, thực hiện quá trình phanh khi xe di chuyển.
Khi thực hiện phanh đỗ, van điều khiển sẽ ngừng cấp khí nén đến buồng phanh và mở van xả khí nén từ khoang A ra môi trường Lò xo phanh đỗ sẽ tác động lên piston, tạo lực lên cần đẩy.
(6), ép đĩa đỡ màng (14) và thanh đẩy (19) di chuyển sang phải để thực hiện quá trình phanh
Hình 3.21 B u phanh ép hi e đang đỗ
Hình 3.22 B u phanh ép hi e đang hoạt động
Hình 3.23 B u phanh ép hi e đang đạp phanh
Cơ cấu phanh được lắp đặt trên tất cả các bánh xe, với cụm chính được gắn trên giá đỡ chắc chắn nối với mặt bích của cầu xe Hệ thống phanh này thuộc loại một bậc tự do và sử dụng cơ cấu ép bằng cam.
Hình 3.24 Cơ cấu phanh 1.Cam phanh; 2 Trục con lăn; 3 Con lăn; 4 Guốc phanh; 5 Má phanh; 6
Tấm chặn; 7 Chốt lệch tâm; 8 Đinh tán ; 9 Lò xo hồi vị
Các má phanh có hình dạng cong, phù hợp với đặc tính mài mòn của chúng, được lắp lên hai guốc phanh tựa tự do lên các cam lệch tâm của chốt lệch tâm Trống phanh được cố định chắc chắn lên may ơ bằng các bu lông.
Khi phanh, cam ép hình chữ S sẽ xoay để đẩy các guốc phanh ra, khiến các má phanh ép chặt vào mặt trong của trống phanh Giữa cam phanh và guốc phanh có lắp con lăn để giảm ma sát và nâng cao hiệu quả phanh Các lò xo hồi vị có nhiệm vụ đưa guốc phanh trở lại vị trí nhả phanh.
3.3.4 Đòn xoay Đòn xoay có nhiệm vụ chuyển đổi lực tuyến tính dọc thanh đẩy của bầu phanh thành mô-men xoắn để xoay trục cam chữ S trong cơ cấu phanh Khi má phanh bị mòn, guốc phanh cần phải di chuyển xa hơn để tạo ra lực phanh tương tự Các bộ điều chỉnh độ chùng cho phép giảm độ chùng này khi má phanh bị mòn Nếu độ chùng không đƣợc điều chỉnh, thì thanh đẩy của bầu phanh sẽ phải di chuyển xa hơn để tạo ra lực phanh giống nhƣ lực phanh ban đầu Điều này gây ra thời gian trễ thêm trước khi các khoang khí có thể nạp đủ không khí để làm cho guốc phanh bắt đầu cọ xát với trống phanh
Trong thực tế, có hai loại bộ điều chỉnh độ chùng được sử dụng: bộ điều chỉnh độ chùng thủ công, cần được điều chỉnh định kỳ, và bộ điều chỉnh độ chùng tự động, giúp duy trì sự điều chỉnh thích hợp khi hệ thống phanh hoạt động.
Hình 3.25 minh họa nguyên lý lắp đòn oay, trong đó có hai loại đòn xoay điều chỉnh thủ công: một loại có vòng khóa và một loại có vít khóa Đòn xoay này được điều chỉnh định kỳ bằng tay, giúp người dùng dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh theo nhu cầu sử dụng.
Hình 3.27 Đòn oay hóa bằng vít khóa
Khi khe hở giữa má phanh và trống phanh lớn hơn quy định, cần điều chỉnh lại khe hở bằng cách sử dụng cờ-lê ấn vào vòng khóa hoặc xả vít khóa Quá trình này bao gồm việc xoay bu lông điều chỉnh sao cho thanh đẩy của bầu phanh di chuyển ra ngoài, cho đến khi má phanh ép chặt vào trống phanh, đảm bảo bánh xe không quay trơn nữa.
Để điều chỉnh bu lông, xoay ngược lại từ 90 độ đến 180 độ cho đến khi bánh xe quay trơn tru Sau khi điều chỉnh, cần khóa vít lại hoặc xoay nhẹ bu lông điều chỉnh để vòng khóa bung ra, đảm bảo bu lông điều chỉnh được khóa chắc chắn.
Để duy trì hiệu suất hoạt động của bộ điều chỉnh độ chùng, cần bổ sung mỡ thường xuyên vào vít tra, giúp giữ ẩm cho các bánh răng sâu Việc này cho phép thực hiện điều chỉnh độ chùng khi lớp lót phanh bị mòn Hãy tham khảo tài liệu hướng dẫn để xác định thời điểm cần điều chỉnh độ chùng.
Hình 3.28 Đòn oay điều chỉnh tự động
Nghiên cứu thiết kế và quy trình thi công mô hình hệ thống phanh khí nén
Ý tưởng thiết kế
Mô hình hệ thống phanh khí nén được thiết kế và thi công nhằm thu gọn một hệ thống phanh thật trên xe thành dạng đơn giản, nhỏ gọn, phục vụ cho công tác học tập và giảng dạy Với yêu cầu về không gian của xưởng, mô hình cần có kích thước nhỏ, gọn, nhẹ, dễ di chuyển, đồng thời vẫn đảm bảo độ vững chắc và khả năng chịu tải khi các thiết bị hoạt động.
Việc tái sử dụng mô hình cũ và sửa chữa thiết bị hỏng giúp tiết kiệm chi phí thi công, đồng thời đảm bảo tính thực tế của mô hình phục vụ học tập Mặc dù một số đặc tính của các cơ cấu chỉ mang tính chất tương đối, nhưng mô hình vẫn thể hiện đầy đủ các tính năng của hệ thống Người học có thể dễ dàng thực tập, vận hành, kiểm tra và điều chỉnh các thiết bị trên mô hình.
Mô hình thiết kế cần có tính trực quan sinh động, kết hợp hài hòa giữa yếu tố khoa học kỹ thuật và thẩm mỹ Để đảm bảo thi công hiệu quả, cần đưa ra nhiều giả thuyết về phương án thiết kế, sau đó tiến hành so sánh và phân tích các yếu tố cần thiết trước khi triển khai thi công.
Phương án bố trí hệ thống trên sa bàn
4.2.1 Các phương án thiết kế sa bàn
4.2.1.1 Phương án 1: Sa bàn bố trí kiểu bảng
Cách bố trí Giá đỡ sa bàn bao gồm:
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí sa bàn kiểu bảng Ưu điểm:
- Ít chiếm diện tích, dễ dàng trong quá trình di chuyển
- Thể hiện rõ cơ cấu hoạt động phù hợp việc giảng dạy
- Kết cấu, gá lắp phức tạp
- Khối lƣợng các chi tiết lớn, việc treo trên bảng gây thiếu ổn định khi vận hành
- Đòi hỏi thiết kế khung phải vững chắc để tính an toàn
4.2.1.2 Phương án 2: Sa bàn bố trí kiểu bàn
- Phần khung của sa bàn đƣợc tính toán chịu lực phù hợp điều khiện tĩnh và động khi hệ thống hoạt động
Bàn hình chữ nhật được thiết kế với diện tích phù hợp để lắp đặt các thiết bị, đồng thời tiết kiệm không gian và thuận tiện cho việc di chuyển.
- Hệ thống cung cấp khí nén bao gồm động cơ điện, máy nén khí đƣợc đặt phía dưới mặt bàn đảm bảo tính thẩm mỹ cho toàn hệ thống
Các chi tiết đƣợc lắp đặt trên bàn
Hình 4.2 Sơ đồ bố trí sa bàn kiểu bàn
- Nhằm giúp tăng tính khách quan các chi tiết đƣợc bố trí theo thứ tự gần giống trên xe thực tế nhƣ sơ đồ trên
- Cơ cấu phanh đƣợc giữ bằng thanh liên kết gắn trên giá đỡ là 2 bầu phanh kép
- Bảng chú thích sơ đồ hệ thống đƣợc đặt đứng phía cuối sa bàn
Ưu điểm và nhược điểm của phương án Ưu điểm:
- Thuận lợi trong việc quan sát, học tập
- Chiểm phần lớn diện tích không gian xưởng
- Tổng khối lƣợng các chi tiết lớn
Cùng việc so sánh 2 phương án thiết kế thì sa bàn kiểu bàn mang lại nhiều giá trị tối ưu hơn.
Thiết kế khung gá lắp các chi tiết
Thực hiện phương án thiết kế sa bàn kiểu bàn, sử dụng phần mềm Solidworks vẽ khung sa bàn đƣợc thiết kế theo các bản vẽ sau:
- Hình chiếu đứng khung sa bàn (H1)
- Hình chiếu bằng khung sa bàn (H3)
- Hình chiếu cạnh khung sa bàn (H2)
- Thiết kế thanh liên kết giữa 2 bánh xe
Hình 4.4 Hình chiếu bằng thanh liên kết
Hình 4.5 Hình chiếu cạnh thanh liên kết
- Thiết kế giá đỡ bầu phanh kép
Hình 4.7 Bản vẽ thiết kế giá đỡ b u phanh kép
- Thiết kế sơ đồ mô hình hệ thống phanh khí nén
Hình 4.9 Sơ đồ mô hình trên sa bàn
Qui trình thi công mô hình hệ thống phanh khí nén
4.4.1 Vật tƣ thi công mô hình
Bảng vật tƣ thi công mô hình
Vật tƣ Thông số kỹ thuật Số lƣợng
Bánh xe D= 100mm 4 Động cơ điện 1 pha P = 1,5kw 1
Phanh tay 1 Ống hơi 8 ly 20 m Đồng hồ đo áp suất 0 ÷ 10 kg/cm 2 7 Đầu nối ống hơi 8 ly ren 13 10 Đầu nối ren trong, ren ngoài
- Thực hiện cắt khung sa bàn cũ, tính toán hàn ghép theo bản vẽ sa bàn mới vừa thiết kế
- Xử lý bề mặt phần khung sắt, chuẩn bị sơn
- Tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa các chi tiết hệ thống phanh khí nén đảm bảo khả năng hoạt động tốt
4.4.2.2 Qui trình lắp ráp các chi tiết trên sa bàn
- Bước 1: Lặp đặt máy nén, động cơ điện, dây đai dẫn động
Hình 4.10 Động cơ điện và máy nén khí
- Bước 2: Lắp trục 2 bánh xe lên khung và cố định trục bánh xe
Hình 4.11 Thanh kết nối 2 bánh xe
- Bước 3: Lắp 2 bình chứa khí nén
Hình 4.13 Bộ lọc hí và van chia hơi
- Bước 5: Lắp tổng phanh kép, phanh tay
- Bước 6: Lắp van rơ-le cầu trước và cầu sau
- Bước 8: Lắp giá đỡ bầu phanh kép vào cầu sau, điều chỉnh vị trí cam xoay
Hình 4.18 Giá đỡ b u phanh kép
Hình 4.19 B u phanh ép và đòn oay
- Bước 9: Lắp bảng sơ đồ nguyên lý hoạt động, đồng hồ đo áp suất
Hình 4.20 Bảng sơ đồ nguyên lý hoạt thống hệ thống phanh khí nén
- Bước 10: Đo, cắt, gắn các ống dẫn hơi đến từng bộ phận.
- Bước 11: Lắp công tắc cho động cơ điện
Hình 4.21 Công tắc động cơ điện
4.4.2.3 Hình ảnh mô hình hệ thống phanh khí nén trên sa bàn
Vận hành mô hình hệ thống phanh khí nén
4.5.1 Kiểm tra mô hình trước khi vận hành
- Kiểm tra kết nối các đường ống dẫn hơi
- Kiểm tra dầu máy nén khí, lực căng dây đai
- Kiểm tra dây điện cung cấp cho động cơ điện
- Dọn dẹp xung quanh các vật dụng không cần thiết, kiểm tra tại puly máy nén khí và động cơ điện
- Kiểm tra van toàn bình chứa khí nén
4.5.2 Vận hành và kiểm tra hệ thống
- Bật công tắc điện cho động cơ điện hoạt động
- Kiểm tra dẫn động từ động cơ điện đến máy nén khí có hiện tƣợng trƣợt hay không
- Quan sát đồng hồ đo áp suất tại áp suất bình chứa A1, B1
- Kiểm tra sơ bộ sự rò rỉ hơi tại các chi tiết, kết nối giữa các ống hơi
- Điều chỉnh ốc điều khiển áp suất ngắt áp của bộ lọc khí theo yêu cầu
- Sau khi ngắt áp, máy nén chạy ở chế độ không tải, thực hiện xả phanh tay, đạp bàn đạp tổng phanh kiểm tra sự rò rỉ hơi
- Kiểm tra hoạt động tại các bầu phanh đơn, bầu phanh kép
- Quan sát các đồng hồ đo áp suất.
VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
Bảo dưỡng và an toàn trước khi sử dụng mô hình
- Vệ sinh bề mặt các chi tiết
- Kiểm tra các đường ống hơi đảm bảo độ kín khít tránh rò rỉ
- Kiểm tra hành trình tự do bàn đạp phanh, phanh tay
- Kiểm tra cụm máy nén khí
- Kiểm tra khả năng hoạt động các đồng hồ đo áp suất
- Kiểm tra bình chứa khí nén, thực hiện xả nén tại van an toàn của bình
5.1.2 Các nguyên tắc an toàn khi vận hành sử dụng mô hình
- Đọc kĩ tài liệu hướng dẫn sử dụng trước khi vận hành
- Hiểu rõ cấu tạo và nguyên tắc hoặt động hệ phanh khí nén trước khi sử dụng
- Áp suất bình chứa khí nén nằm trong khoảng 6 ÷9 kg/cm 2 đủ điều kiện vận hành (điều kiện thực tế vào khoảng 5,2-5,4 kg/cm 2 có thể sử dụng)
- Không chạm tay vào cơ cấu phanh khi hệ thống đang hoạt động
- Không mở các đường ống trong khi hệ thống vẫn còn áp suất
- Thực hiện nghiêm túc các chỉ dẫn.
Quy trình sử dụng mô hình hệ thống phanh khí nén
- Bước 1: Kiểm tra, cấp điện, mở công tắc cho động cơ điện hoạt động chạy máy nén khí
Khi áp suất trong bình chứa A1 và B1 đạt 7 kg/cm², cần ngắt chế độ nạp Lúc này, máy nén sẽ chuyển sang chế độ không tải để đảm bảo hoạt động hiệu quả.
Khi máy nén khí chƣa hoạt động, áp suất trong bình chứa A1, B1 là 0 kg/cm 2
Hình 5.1 Áp suất bình chứa khi chưa nạp khí
Khi máy nén khí nạp đầy khí cho bình chứa A1 và B1 thì áp suất trong các bình chứa này là 7 kg/cm 2 , khi đó máy nén chạy không tải
Hình 5.2 Áp suất các bình chứa hi đ y
- Bước 3: Kiểm tra sự rò rỉ trên các đường ống, các đầu nối
Bước 4: Kiểm tra phanh tay bằng cách kéo phanh tay khi hệ thống đã đạt đủ áp suất Để nhả phanh tay, hãy nâng phần khóa phanh tay lên trên và kéo cần phanh tay về phía trước.
Van phanh tay đƣợc bình chứa B1 cung cấp nên áp suất phanh tay C bằng áp suất bình chứa B1 trong mọi thời điểm khi nhả phanh tay
Hình 5.3 Vị trí nhả phanh tay
Bước 5: Kiểm tra hoạt động của các bầu phanh bằng cách tác dụng lực lên bàn đạp tổng phanh và quan sát đồng hồ áp suất Thực hiện các góc bàn đạp phanh khác nhau để đánh giá mối quan hệ giữa áp lực bầu phanh và góc nghiêng của bàn đạp phanh.
Hình 5.5 Áp suất ở các b u phanh hi chưa đạp phanh
Khi nhấn bàn đạp phanh xuống một góc 7 0 thì kim đồng hồ áp suất A2, A3, B2, B3 lên 2 kg/cm 2
Hình 5.6 Áp suất ở các b u phanh hi đạp phanh một góc 7 0
Khi nhấn bàn đạp phanh xuống một góc 15 0 thì kim đồng hồ áp suất A2, A3, B2, B3 lên 4 kg/cm 2
Hình 5.7 Áp suất ở các b u phanh hi đạp phanh một góc 15 0
Khi nhấn bàn đạp phanh xuống tối đa (20 0 ) thì kim đồng hồ áp suất A2, A3, B2, B3 lên 5,5 kg/cm 2 bằng với áp suất bình chứa A1 và B1
Hình 5.8 Áp suất ở các b u phanh hi đạp phanh tối đa
Hình 5.9 Đồ thị mối quan hệ góc đạp phanh và áp suất b u phanh
Các chú ý khi vận hành hệ thống
Lưu ý khi hệ thống có một số hiên tượng sau cần dừng hệ thống để kiểm tra:
- Bật công tắc nhƣng động cơ điện không quay
- Máy nén chạy tuy nhiên áp suất bình chứa không tăng
- Áp suất bình chứa đã quá áp suất cài đặt vẫn không ngắt quá trình nén cần kiểm tra ngay
- Khi áp suất bình chứa 2-3 kg/cm 2 thực hiện kiểm tra van toàn cũng nhƣ xả nước cho bình chứa.
Một số bài tập thực hiện trên mô hình
a) Bài tập 1: Quan sát cấu tạo hệ thống phanh
Xác định các thành phần trên mô hình hệ thống phanh khí nén:
- Cụm cung cấp khí nén: máy nén, bộ lọc, van chia hơi, bình chứa khí nén
- Cụm cơ cấu điều khiển: tổng phanh, phanh tay
- Cơ cấu chấp hành: van rơ-le, bầu phanh đơn, bầu phanh kép, cơ cấu phanh b) Bài tập 2: Quan sát hoạt động của phanh tay và phanh chân
- Khi áp suất bình chứa A1, B1 đạt 7 kg/cm 2
- Kéo nhả khóa phanh tay, kéo phanh tay về phía sau – Phanh tay:
Quan sát đồng hồ áp suất phanh tay giảm về giá trị 0
Quan sát hoạt động của thanh đẩy từ bầu phanh kép: thanh đẩy chuyển động phía ngoài ra xa bầu phanh, tác động lên đòn xoay làm quay cam
S, mở rộng guốc phanh ép sát má phanh vào tang trống Xác lập trạng thái phanh
- Kéo nhả khóa phanh tay, kéo phanh tay về phía trước – Nhả phanh tay:
- Phanh tay ở vị trí nhả phanh tay
- Tác dụng lực lên bàn đạp phanh ( tổng phanh), tăng dần góc nghiêng bàn đạp phanh
- Quan sát đồng hồ áp suất tổng bầu phanh đơn A2, tổng bầu phanh kép B2, áp suất bầu phanh đơn A3, bầu phanh kép B3
- Quan sát hoạt động của bầu phanh đơn, bầu phanh kép và cơ cấu phanh theo từng góc nghiêng bàn đạp phanh
Nghe âm thanh xả ra từ bàn đạp phanh, van rơ-le
Quan sát chuyển động của cơ cấu dẫn động phanh và cơ cấu phanh c) Bài tập 3: Điều chỉnh khe hở guốc phanh, cơ cấu dẫn dộng phanh
- Đảm bảo hệ thống đã đủ áp suất
- Dùng vít dẹp nhả chốt khóa
Sử dụng cờ lê phù hợp để điều chỉnh bu lông cho đến khi má phanh chạm vào tang trống và bu lông không còn xoay được nữa Nếu có thể, hãy kiểm tra bằng mắt để xác nhận má phanh đã tiếp xúc với tang trống Nếu bộ điều chỉnh vẫn còn khoảng tự do, có thể bạn đã xoay nhầm chiều của bu lông.
Sử dụng chìa khóa xoay để điều chỉnh bu lông, quan sát cẩn thận chuyển động của ti đẩy Sau khi siết chặt bu lông điều chỉnh, hãy vặn ra một chút để đạt được độ căng phù hợp, sau đó kiểm tra lại để đảm bảo mọi thứ hoạt động trơn tru.
Hình 5.10 Đòn oay điều chỉnh khe hở guốc phanh d) Bài tập 4: Kiểm tra sự kín của các đầu nối và các đường ống dẫn hơi
- Cung cấp điện vận hành máy nén hoạt động nạp khí vào bình chứa, quan sát áp suất bình chứa A1, B1 đạt khoảng 7 kg/cm 2 thì ngắt điện
- Phanh tay ở trạng thái nhả phanh, tác dụng lực lên bàn đạp phanh ( tổng phanh) và giữ
- Quan sát đồng hồ đo áp suất bình chứa, nếu trong khoảng 60s áp suất không giảm quá 0.2 kg/cm 2 là đạt yêu cầu
- Trong trường hợp không đạt yêu cầu, do hệ thống bị rò rỉ Cách kiểm tra
