Phanh khí nén (phanh hơi) là gì? Những dấu hiệu hư hỏng

Hệ thống phanh khí nén hay có tên gọi khác là phanh hơi đóng vai trò thiết yếu trong việc bảo vệ an toàn cho các thiết bị tải trọng lớn như xe ben, xe tải nặng, xe nâng, máy xúc lật, xúc đào… trở thành sự lựa chọn an toàn hàng đầu trong lĩnh vực vận tải công nghiệp. Vậy phanh hơi là gì, cấu tạo, nguyên lý hoạt động ra sao, nó có những ưu nhược điểm gì so với phanh dầu (thủy lực)… hãy cùng xe nâng toàn quốc tìm hiểu chi tiết ngay trong bài viết dưới đây. 

1. Phanh khí nén (phanh hơi) là gì?

Phanh khí nén hay còn gọi là phanh hơi là một loại phanh ma sát giúp xe dừng lại, thành phần bao gồm dẫn động phanh và cơ cấu phanh. Dẫn động phanh chịu trách nhiệm truyền động lực từ bộ phận lái xe đến cơ cấu phanh, trong khi cơ cấu phanh là nơi áp lực khí nén được chuyển đổi thành lực phanh để kiểm soát tốc độ và dừng lại xe.

Hệ thống phanh hơi này thường được sử dụng trên xe cơ giới hạng nặng như: Hệ thống phanh khí nén trên xe tải, xe buýt, xe sơ mi mooc, xe đầu kéo, container, xe khách, xe nâng hàng và những loại xe khác cần lực hãm phanh lớn để dừng xe.

2. Cấu tạo của hệ thống phanh khí nén

Tương tự như những hệ thống khác, phanh khí nén cũng được cấu tạo từ rất nhiều bộ phận: Máy nén khí,, đồng hồ đo áp suất, van điều áp của máy nén khí, bình chứa, van xả hơi nước, tổng van phanh và bầu phanh, cần đẩy, mâm phanh, đòn điều chỉnh khe hở má phanh, trục cam tác động, guốc phanh, lò xo hồi vị. Mỗi bộ phận có nhiệm vụ, chức năng riêng biệt. Cụ thể như dưới đây:

• Máy nén khí: Là loại máy có 1 hoặc 2 piston, vận hành theo nguyên lý hút khí mới qua bộ lọc không khí và nén lại. Van dao động tiến hành mở/ đóng để điều khiển khí ra vào. Máy nén khí có công dụng nén không khí đến áp suất quy định (0.6 – 0.8 MPa), sau đó nạp khí vào bình chứa, chuẩn bị sẵn sàng cho chu kỳ làm việc mới của phanh.
• Ống dẫn khí nén: Có nhiệm vụ dẫn khí nén từ máy nén khí tới bình chứa.
• Đồng hồ đo áp suất: Có nhiệm vụ đo áp suất khí nén đưa vào buồng chứa, đảm bảo khí nén đạt đến áp suất tiêu chuẩn.
• Van điều áp của máy nén khí: Có vai trò điều khiển bơm khí nén vào bình chứa nhằm đảm bảo luôn đủ thể tích khí nén tiêu chuẩn cho phanh vận hành.
• Các bình chứa: Dùng để chứa khí nén phục vụ cho quá trình vận hành của phanh. Thông thường, bình chứa đầy khí nén sẽ đủ cho 10 lần đạp phanh nếu máy nén khí hỏng.
• Van xả hơi nước: Nhận nhiệm vụ xả hơi nước bị lẫn trong khí nén và được đặt ở phía dưới thân của bình chứa.
• Tổng van phanh: Khi nhận được tác động từ chân phanh, tổng van sẽ điều khiển nhả khí nén từ các bình chứa ra ngoài không khí.
• Bầu phanh: Có nhiệm vụ tạo lực đẩy nhằm tác dụng lên đòn điều chỉnh khe hở má phanh. Việc này được tiến hành thông qua một cần đẩy nhằm quay cam tác động phanh xe.
• Cần đẩy: Là thanh kết cấu thép, nhận nhiệm vụ kết nối giữa bầu phanh với đòn điều chỉnh khe hở của má phanh. Cần đẩy vận hành tương tự như một piston.
• Mâm phanh: Được lắp đặt liên kết với trục bánh xe, trên mâm phanh còn được lắp thêm xi lanh bánh xe.
• Đòn điều chỉnh khe hở má phanh: Có tác dụng nối cần đẩy với trục cam tác động để điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang phanh.
• Trục cam tác động: Có cơ cấu chữ S nhận nhiệm vụ ép guốc phanh khí nén ào sát tang phanh để phanh xe.
• Guốc phanh: Được chế tạo từ kim loại có độ bền tốt, được phủ một lớp vỏ đặc biệt có khả năng tạo lực ma sát với tang phanh.
• Lò xo hồi vị: Là lò xo cứng nối với các guốc phanh ở mỗi bánh xe. Nó nhận nhiệm vụ giữ cho các guốc phanh không bị ép bởi tác động của trục cam.

3. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống phanh khí nén

Tương tự như những hệ thống khác trên thị trường, đối với phanh khí nén, nguyên lý hoạt động của chúng được chia làm 2 trạng thái cơ bản: Trạng thái phanh xe (khi người lái đạp phanh) và trạng thái dừng phanh (khi người lái rời chân khỏi bàn đạp).

3.1 Trạng thái phanh xe

Khi người lái đạp phanh khí nén, lực tác động được truyền lên ty đẩy. Ty đẩy di chuyển và nén lò xo, tạo ra sức đẩy. Sức đẩy từ ty đẩy mở van khí nén. Khí nén từ bình chứa được phân phối đều qua van, chuẩn bị cho quá trình phanh. Khí nén được đưa đến các bầu phanh ở bánh xe thông qua hệ thống ống dẫn, chuẩn bị cho giai đoạn tiếp theo. Khí nén được sử dụng để vận động piston và nén lò xo.

Lực đẩy từ khí nén lò xo được tạo ra, sẵn sàng cho giai đoạn phanh tiếp theo. Lực đẩy từ khí nén lò xo làm xoay cam, tác động đẩy lên guốc phanh. Điều này chuẩn bị cho giai đoạn chính của quá trình phanh. Guốc phanh chuyển động dọc theo trục, ép chặt má phanh vào tang trống. Lực ma sát giữa má phanh và tang trống tạo ra lực ngừng xe. Lực ma sát lớn giữa má phanh và tang trống làm giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe, tuỳ thuộc vào áp lực và lực tác động.

Trên các loại xe có tải trọng lớn, hệ thống phanh cổ xả được kích hoạt khi xe di chuyển với tốc độ 20km/h. Van điều chỉnh khí thải trong ống xả đóng lại, tăng áp suất ống xả. Áp suất tăng ngược trở lại piston truyền động, làm giảm tốc độ xe.

3.2 Trạng thái dừng phanh xe

Khi người điều khiển rời chân khỏi bàn đạp phanh, lò xo của piston trong hệ thống phanh khí nén được kích hoạt, đẩy piston trở về vị trí ban đầu như trước khi đạp phanh. Lực của lò xo giúp đẩy piston về vị trí ban đầu, chuẩn bị cho quá trình dừng phanh.

Quá trình trở về vị trí ban đầu của piston làm cho van khí nén đóng kín đường dẫn khí từ bình chứa. Điều này có nghĩa là không còn khả năng truyền áp suất khí nén từ bình chứa đến bầu phanh.

Với van khí nén đã đóng kín, khí nén trong bầu phanh không thể duy trì áp suất. Khí nén được xả ra ngoài, giảm áp suất trong bầu phanh và giải phóng lực ép chặt má phanh.

Do áp suất giảm, lò xo của bầu phanh được hồi vị. Quá trình này đẩy cần đẩy và trục cam tác động về vị trí không phanh. Lò xo guốc phanh cũng được hồi vị trong quá trình này.

Với lò xo guốc phanh đã đẩy guốc phanh rời khỏi tang trống, bánh xe có thể tăng tốc độ quay trở lại trạng thái như xe chạy bình thường. Hệ thống phanh khí nén không còn tác động, xe có thể tiếp tục di chuyển mà không bị phanh.

4. Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh khí nén (phanh hơi)

4.1 Ưu điểm

Hệ thống phanh khí nén mang lại nhiều ưu điểm quan trọng, giúp cải thiện hiệu suất và an toàn của xe. Dưới đây là một số ưu điểm chính của nó:

• Sử dụng không khí nén để tạo áp suất cần thiết để kích hoạt phanh. Do đó, ngay cả khi có sự rò rỉ không đáng kể trong hệ thống, việc cung cấp không khí vẫn duy trì.
• Các khớp nối ống dẫn khí trong hệ thống phanh khí nén thường được thiết kế để dễ dàng tháo lắp. Điều này giúp đơn giản hóa quá trình bảo dưỡng và sửa chữa, làm tăng tính linh hoạt hơn so với hệ thống phanh thủy lực.
• Được thiết kế với khả năng đảm bảo xe vẫn dừng lại một cách an toàn ngay cả khí nén bị rò rỉ.

4.2 Nhược điểm

• Cấu tạo phức tạp hơn so với các hệ thống phanh khác.
• Giá bán thường cao hơn.
• Khi liên tục sử dụng phanh sẽ gây ra tình trạng nóng phanh, mất ma sát dẫn đến mất phanh. Hơn thế nữa, việc phanh nhạy hơn mức cần thiết cũng có nguy cơ gây ra va chạm. Đối với các thiết bị có tải trọng lớn, khi cầu sau bị phanh cứng thường kéo theo vết trượt dài trên mặt đường. Trong điều kiện môi trường thời tiết xấu, mặt đường trơn, nếu phanh gấp hay đạp phanh sẽ dẫn đến nguy cơ trượt ngang, gây mất lái.

Chính vì vậy, khi hiểu rõ đúng nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh khí nén, người lái sẽ có phương án xử lý phù hợp khi gặp sự cố trong mọi tình huống.

5. Nguyên nhân mất phanh khí nén

Trong quá trình làm việc liên tục, sử dụng lâu dài, có rất nhiều nguyên nhân gây ra tình trạng mất phanh khí nén, dưới đây là 2 nguyên nhân thường gặp nhất:

• Nước đóng băng trong đường dẫn khí làm chặn dòng khí: Trong điều kiện thời tiết lạnh giá, hơi nước trong không khí có thể đóng băng trong đường dẫn khí của hệ thống phanh khí nén. Điều này dẫn đến chặn dòng khí nén, khiến hệ thống phanh không thể hoạt động đúng cách. Bánh xe có thể bị khóa cứng và không thể dừng lại một cách an toàn. Người vận hành cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng các van xả hơi nước nằm dưới bình chứa để đảm bảo chúng luôn hoạt động tốt, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết lạnh.
• Sự cố ở đầu nối ống dẫn khí: Gioăng cao su bị mòn có thể gây rò rỉ khí nén tại đầu nối ống dẫn khí. Rò rỉ khí nén làm giảm áp suất hệ thống, dẫn đến mất khả năng phanh và có thể gây nguy hiểm, đặc biệt là khi di chuyển trên địa hình dốc.

Ngoài 2 nguyên nhân trên, tình trạng mất phanh có thể do xe phanh gấp, nhồi phanh quá nhiều, phanh cứng cầu sau khiến để lại vết phanh kép lớn và trượt dài trên đường. Chính vì vậy, để đảm bảo quá trình vận hành an toàn, người lái nên thường xuyên tra, bảo trì, bảo dưỡng định kỳ hệ thống phanh khí nén.

6. Cách bảo dưỡng hệ thống phanh khí nén (phanh hơi)

Trong quá trình vận hành liên tục lâu dài, hệ thống phanh phải chịu áp lực của khí nén một cách liên tục cộng thêm nhiệt độ cao do áp lực của ma sát các bề mặt tác động lên nó. Chính vì vậy, việc thường xuyên bảo dưỡng phanh hơi là điều rất quan trọng và cần thiết. Dưới đây là các công việc cần thực hiện:

• Tiến hành vệ sinh và làm sạch bên ngoài hệ thống phanh hơi.
• Kiểm tra và xác định hoạt động của bàn đạp phanh, phanh tay.
• Kiểm tra áp suất của máy nén khí và bình chứa khí nén để đảm bảo đạt được tiêu chuẩn tốt nhất về mặt kỹ thuật.
• Thêm dầu bôi trơn tại các bộ phận như bàn đạp phan, đầu ti đẩy, các chốt, trục cam, cam lệch tâm.
• Kiểm tra toàn bộ các bộ phận như đường dẫn khí nén của phanh hơi.
• Thay thế các bộ phận dễ hao mòn như đệm cao su, phanh hãm, má phanh sau thời gian dài sử dụng.

Trên đây là những thông tin về hệ thống phanh khí nén cho quý khách hàng tham khảo. Một cách tổng quát, phanh hơi thường được sử dụng cho các loại xe hạng nặng, siêu trọng, trong khi đó, phanh thủy lực được trang bị trên các dòng xe nâng nhỏ hơn như xe tải nhỏ, xe nâng hàng… Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu, chọn mua các thiết bị nâng hạ, hãy liên hệ ngay với xe nâng toàn quốc qua hotline 0869 981 388 để được đội ngũ chuyên viên kinh doanh của chúng tôi liên hệ hỗ trợ tốt nhất.