Buồng phanh có tác dụng gì? Hướng dẫn về Buồng phanh hơi và phanh đĩa

Buồng phanh có tác dụng gì?

Buồng phanh chuyển đổi áp suất khí nén thành lực đẩy cơ học tác dụng vật lý lên hệ thống phanh của xe. Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, áp suất không khí đi vào buồng và đẩy một màng ngăn linh hoạt vào một thanh đẩy, thanh này kéo dài ra ngoài và kích hoạt cơ cấu phanh - cam S và guốc phanh trên phanh tang trống hoặc cần kẹp phanh trên phanh đĩa. Nếu không có buồng phanh hoạt động, áp suất không khí không có cách nào chuyển thành lực kẹp hoặc lực ma sát cần thiết để làm chậm hoặc dừng xe.

Trên hầu hết các xe tải hạng nặng, xe moóc và xe buýt, buồng phanh hoạt động trong phạm vi áp suất không khí khoảng 60 đến 100psi , với hệ thống thường duy trì 100 đến 120 psi trong các bình chứa không khí để đảm bảo giới hạn an toàn. Một buồng kết hợp duy nhất thường chứa hai chức năng riêng biệt trong một vỏ: phần phanh dịch vụ áp dụng phanh khi lái xe bình thường và phần phanh lò xo tự động áp dụng phanh đỗ hoặc phanh khẩn cấp nếu áp suất không khí giảm quá thấp. Thiết kế kép này cho phép hệ thống phanh hơi "không an toàn" - mất áp suất không khí khiến phanh hoạt động thay vì nhả ra.

Buồng phanh hoạt động như thế nào từng bước

Hiểu được trình tự bên trong giúp giải thích tại sao buồng phanh được coi là một trong những bộ phận quan trọng nhất về an toàn trên xe phanh hơi.

Ứng dụng phanh dịch vụ

Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, van chân (bàn đạp) sẽ xả khí nén vào phía phanh chính của buồng. Áp suất không khí đẩy vào màng ngăn cao su, buộc thanh đẩy phải giãn ra. Thanh đẩy kết nối với bộ điều chỉnh độ chùng hoặc cần phanh, làm quay S-cam hoặc ép kẹp phanh, ép guốc hoặc má phanh vào trống hoặc rôto.

Ứng dụng phanh lò xo (Phanh đỗ xe)

Phần phía sau của buồng kết hợp chứa một lò xo cuộn mạnh mẽ được giữ bằng áp suất không khí trong quá trình lái xe bình thường. Khi cài phanh đỗ hoặc áp suất không khí giảm xuống dưới khoảng 20 đến 45 psi , lò xo được nhả ra và đẩy thanh đẩy của nó ra ngoài, tác động phanh một cách cơ học ngay cả khi không có không khí trong hệ thống. Đây là lý do tại sao một chiếc xe bị rò rỉ khí lớn cuối cùng sẽ tự dừng lại thay vì lăn bánh tự do.

Nhả phanh

Nhả bàn đạp phanh cho phép không khí thoát ra khỏi buồng dịch vụ thông qua van bàn đạp. Sau đó, một lò xo hồi vị bên trong buồng sẽ kéo cần đẩy về vị trí nghỉ, giải phóng áp lực lên cơ cấu phanh để bánh xe có thể quay tự do trở lại.

Các bộ phận chính bên trong buồng phanh

Mặc dù thiết kế của các nhà sản xuất có đôi chút khác nhau nhưng gần như mọi buồng phanh hơi đều có chung các bộ phận cốt lõi bên trong.

Buồng phanh đĩa là gì và nó khác nhau như thế nào?

A buồng phanh đĩa là một bộ truyền động phanh hơi được thiết kế và lắp đặc biệt để hoạt động với kẹp phanh đĩa hơi (ADB) thay vì cụm cam S và guốc phanh tang trống. Mặc dù nguyên lý chuyển đổi khí nén thành cơ khí cơ bản là giống hệt nhau, nhưng một số điểm khác biệt thực tế đã tạo nên sự khác biệt giữa các buồng phanh đĩa.

Chiều dài hành trình ngắn hơn

Bộ kẹp phanh đĩa hơi bao gồm một bộ điều chỉnh tự động bên trong liên tục duy trì khoảng hở hoạt động rất nhỏ, nhất quán giữa má phanh và rôto - thường là xung quanh 0,4 đến 0,6 mm . Vì lý do này, buồng phanh đĩa thường sử dụng hành trình tiêu chuẩn khoảng 2,0 inch , so với buồng hành trình dài 2,5 inch thường được yêu cầu trên phanh tang trống để bù đắp độ mòn guốc giữa các lần điều chỉnh.

Gắn Caliper trực tiếp

Thay vì kết nối thông qua bộ điều chỉnh độ chùng bên ngoài và trục S-cam, buồng phanh đĩa thường bắt vít trực tiếp vào vỏ thước cặp và tác động lên một đòn bẩy bên trong dẫn động cầu hoặc cơ cấu vít trợ lực, ép các miếng đệm vào rôto từ cả hai phía.

Phản hồi nhanh hơn, nhất quán hơn

Bởi vì không có độ chùng nào xảy ra trước khi các miếng đệm tiếp xúc với rôto, buồng phanh đĩa có xu hướng tạo ra phản ứng phanh ngay lập tức và nhất quán hơn trong suốt thời gian sử dụng của buồng phanh, trong khi phản ứng của phanh tang trống có thể thay đổi một chút do bộ điều chỉnh độ chùng bù đắp cho độ mòn guốc theo thời gian.

Bảng so sánh: Buồng phanh đĩa và Buồng phanh tang trống (S-Cam)

Kích thước và số loại buồng phanh phổ biến

Buồng phanh được xác định bằng số "Loại" tương ứng với diện tích bề mặt hiệu dụng của màng ngăn tính bằng inch vuông - không phải đường kính ngoài vật lý của nó. Số Loại lớn hơn tạo ra nhiều lực đầu ra hơn ở cùng áp suất không khí, đó là lý do tại sao các vị trí trục nặng hơn thường sử dụng buồng lớn hơn.

Hiện đại nhất Buồng phanh đĩa hơi nằm trong phạm vi Loại 20 đến Loại 24 , cung cấp đủ lực kẹp cho thước cặp trong khi vẫn giữ cho khoang đủ nhỏ gọn để vừa với vỏ lắp chặt hơn xung quanh cụm phanh đĩa.

Dấu hiệu buồng phanh bị hỏng

Buồng phanh phải chịu áp suất liên tục khi đạp xe, mảnh vụn trên đường, độ ẩm và sự thay đổi nhiệt độ, do đó sự hao mòn là không thể tránh khỏi trong suốt vòng đời của xe. Hãy để ý những dấu hiệu cảnh báo sau:

• Rò rỉ khí có thể nhìn thấy hoặc tiếng rít phát ra từ vỏ buồng hoặc vòng kẹp.
• Đạp hoặc nhả phanh chậm, cho thấy màng ngăn bị hỏng hoặc đường dẫn khí bị hạn chế.
• Hành trình của thanh đẩy vượt quá giới hạn quy định của nhà sản xuất, thường 2 đến 2,5 inch tùy thuộc vào loại buồng.
• Có thể nhìn thấy rỉ sét, ăn mòn hoặc nứt trên vỏ, đặc biệt là xung quanh đường nối vòng kẹp.
• Phanh tay không giữ được xe trên mặt phẳng chứng tỏ lò xo trợ lực yếu hoặc bị gãy.
• Phanh mòn không đều hoặc bị kéo sang một bên khi phanh, điều này có thể cho thấy một khoang hoạt động kém hơn so với các khoang khác.

Cơ hoành bị vỡ là một trong những điểm hỏng hóc phổ biến nhất và thường gây ra sự sụt giảm áp suất không khí ngay lập tức, đáng chú ý cùng với việc mất hoàn toàn lực phanh ở vị trí bánh xe đó - khiến việc sửa chữa phải được ưu tiên hơn là phải trì hoãn. Hồ sơ bảo trì của đội xe luôn cho thấy vỡ màng ngăn và ăn mòn vòng kẹp là hai nguyên nhân hàng đầu dẫn đến việc thay thế buồng phanh đột xuất.

Hướng dẫn kiểm tra và bảo trì

Bởi vì buồng phanh được phân loại là bộ phận quan trọng về mặt an toàn nên hầu hết các đội xe đều tuân theo lịch trình kiểm tra có cấu trúc thay vì chờ đợi sự cố có thể nhìn thấy được.

Kiểm tra hành trình thanh đẩy

Các kỹ thuật viên đo lường khoảng cách kéo dài của thanh đẩy khi phanh được áp dụng hoàn toàn ở mức khoảng 90 đến 100 psi. Hành trình vượt quá hành trình định mức của buồng lái thường cho thấy bộ điều chỉnh bị lỏng, phanh không điều chỉnh được hoặc buồng bị mòn bên trong và là một trong những hạng mục phổ biến nhất được gắn cờ trong quá trình kiểm tra bên đường của Liên minh An toàn Phương tiện Thương mại (CVSA).

Kiểm tra rò rỉ

Dung dịch xà phòng và nước được bôi xung quanh vòng kẹp và các phụ kiện đường dẫn khí sẽ nổi bong bóng rõ ràng nếu không khí thoát ra ngoài. Nhiều đội xe cũng thực hiện thử nghiệm thất thoát không khí tĩnh, theo dõi áp suất hệ thống để giữ ổn định trong một thời gian nhất định khi áp dụng phanh và tắt động cơ.

Tần suất kiểm tra được đề xuất

Hầu hết các chương trình bảo trì đều khuyến nghị kiểm tra toàn bộ buồng phanh mỗi lần khoảng thời gian bảo trì phòng ngừa (PM) , thường là cứ sau 25.000 đến 30.000 dặm đối với xe tải chạy trên đường, có kiểm tra trực quan trong mỗi lần kiểm tra trước chuyến đi.

Những cân nhắc thay thế và lưu ý an toàn

Việc thay thế buồng phanh - đặc biệt là buồng phanh lò xo (phanh đỗ) - cần có biện pháp phòng ngừa cụ thể do năng lượng cơ học được lưu trữ bên trong lò xo trợ lực.

1. Luôn lồng phanh lò xo bằng bu-lông lồng tích hợp trong buồng phanh trước khi ngắt kết nối vì lò xo trợ lực nén có thể nhả ra với một lực đủ mạnh để gây thương tích nghiêm trọng.
2. Khớp chính xác số Loại và chiều dài hành trình của buồng thay thế với thông số kỹ thuật ban đầu cho vị trí trục đó.
3. Kiểm tra và, nếu cần, thay thế giá đỡ và dải kẹp vì ăn mòn ở những khu vực này là nguyên nhân phổ biến gây ra lỗi lặp lại.
4. Sau khi lắp đặt, hãy thực hiện kiểm tra toàn bộ hành trình của thanh đẩy và kiểm tra rò rỉ trước khi đưa xe trở lại hoạt động.
5. Không bao giờ cố gắng tháo rời phần buồng phanh lò xo tại hiện trường; chúng được thiết kế để được thay thế như một bộ phận kín do sự nguy hiểm do lò xo bên trong gây ra.

Hầu hết các buồng phanh OEM và nhà sản xuất sau đều có tuổi thọ sử dụng dự kiến khoảng 5 đến 7 năm hoặc 250.000 đến 500.000 dặm trong điều kiện hoạt động bình thường, mặc dù khí hậu khắc nghiệt, tiếp xúc với muối trên đường và chu kỳ hoạt động dừng và đi thường xuyên có thể rút ngắn đáng kể khoảng thời gian đó.

Kích thước buồng ảnh hưởng đến lực phanh như thế nào

Nguyên lý cơ bản đằng sau buồng phanh rất đơn giản: lực phát ra bằng áp suất không khí nhân với diện tích hiệu dụng của màng ngăn. Mối quan hệ này giải thích tại sao việc chọn số Loại chính xác cho từng vị trí trục cũng quan trọng như tình trạng cơ học của buồng.

Ví dụ, một Buồng loại 30 ở mức 100 psi về mặt lý thuyết có thể tạo ra khoảng Lực đẩy ban đầu là 3.000 pound (30 inch vuông x 100 psi), trong khi buồng Loại 12 nhỏ hơn dưới cùng áp suất chỉ tạo ra khoảng 1.200 pound. Trong thực tế, lực hữu dụng thấp hơn con số lý thuyết này vì hình dạng lò xo hồi vị bên trong và màng ngăn hấp thụ một phần lực đó khi thanh đẩy kéo dài qua hành trình của nó, nhưng sự khác biệt tương đối giữa các kích thước buồng vẫn tỷ lệ thuận.

Đây cũng là lý do tại sao buồng phanh có kích thước nhỏ hoặc không khớp là mối lo ngại về an toàn: việc lắp đặt buồng phanh nhỏ hơn quy định cho một trục nhất định có thể khiến phanh không thể tạo ra lực kẹp thích hợp tại rôto hoặc tang trống, mặc dù bản thân buồng phanh có vẻ hoạt động bình thường. Ngược lại, buồng quá khổ có thể tác dụng nhiều lực hơn so với phần cứng phanh hoặc thước kẹp được thiết kế để xử lý, làm tăng tốc độ mài mòn của má phanh, rôto hoặc guốc phanh.

Câu hỏi thường gặp

Buồng phanh đĩa có thể sử dụng trên hệ thống phanh tang trống và ngược lại không?

Nói chung là không. Mặc dù cả hai loại buồng đều sử dụng cùng một nguyên lý chuyển đổi không khí sang cơ khí, nhưng chiều dài hành trình, kiểu bu lông lắp và hình dạng đòn bẩy đều phù hợp với thiết kế phanh cụ thể, do đó, việc hoán đổi giữa các ứng dụng phanh đĩa và trống mà không có sự chấp thuận của nhà sản xuất có thể dẫn đến hành trình không đủ hoặc lực kẹp không đúng.

Tại sao buồng phanh lò xo trông lớn hơn buồng phanh chỉ dùng cho dịch vụ?

Buồng phanh lò xo kết hợp chứa hai phần trong một đơn vị - buồng màng dịch vụ và phần phanh lò xo lớn hơn phía sau - do đó, tổng thể vỏ dài hơn buồng chỉ dịch vụ để chứa lò xo điện cần thiết cho việc đỗ xe và phanh khẩn cấp.

Điều gì xảy ra nếu buồng phanh bị hỏng hoàn toàn khi đang lái xe?

Hỏng một buồng phanh thường dẫn đến giảm lực phanh ở vị trí bánh xe đó thay vì mất toàn bộ phanh, vì hầu hết các xe hạng nặng đều có nhiều buồng phanh hoạt động độc lập trên các trục khác nhau. Tuy nhiên, nó làm tăng đáng kể khoảng cách dừng và phải được coi là tình trạng ngừng hoạt động ngay lập tức.

Tài liệu tham khảo

• Cơ quan Quản lý An toàn Hãng Vận tải Liên bang (FMCSA) - Tiêu chuẩn kiểm tra hệ thống phanh xe thương mại
• Liên minh an toàn phương tiện thương mại (CVSA) - Tiêu chí ngừng sử dụng tiêu chuẩn Bắc Mỹ dành cho hệ thống phanh
• SAE International - Tiêu chuẩn thiết kế và vận hành bộ truyền động phanh hơi
• Cục Quản lý An toàn Giao thông Đường cao tốc Quốc gia (NHTSA) - Tiêu chuẩn An toàn Phương tiện Cơ giới Liên bang 121 (Hệ thống Phanh hơi)