Hệ thống phanh khí nén trên xe tải, container hoạt động như thế nào?

Ngày nay, hệ thống phanh khí nén được sử dụng rộng rãi trên những chiếc xe tải trọng lớn, xe container semi rơ-mooc,…Hệ thống phanh này được sáng chế bởi kỹ sư George Westinghouse vào năm 1869. Hệ thống phanh của Westinghouse sử dụng van ba ngả với 3 cửa nối tới 3 đường khí khác nhau: một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tích khí, một cửa dẫn tới các xi-lanh công tác của cơ cấu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứa phụ. Nguyên lý hoạt động của hệ thống van ba ngả như sau:

1. Nạp khí: Hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhả phanh. Nghĩa là, khi xe không hoạt động, nó luôn trong tình trạng được phanh. Chỉ khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp thì cơ cấu phanh dừng mới thôi tác dụng, xe đã sẵn sàng hoạt động.
2. Tác dụng phanh: Khi người điều khiển đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Còn khi lượng khí trọng hệ thống giảm thì van ba ngả sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, đồng thời cơ cấu phanh thực hiện chức năng phanh.
3. Nhả phanh: Sau khi thực hiện tác dụng phanh thì một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh.

Nền tảng hệ thống phanh của Wesitinghouse chính là nguyên lý cơ bản cho các hệ thống phanh khí nén hiện đại được áp dụng rộng rãi trên tàu hỏa, xe buýt và đầu kéo ngày nay. Cấu tạo cơ bản của hệ thống này bao gồm:

• Máy nén khí (air compressor): nén và bơm khí tới các bình chứa để sẵn sàng sử dụng.
• Van điều áp của máy nén khí (air compressor governor): điều khiển thời điểm bơm khí của máy nén vào các bình chứa để đảm bảo thể tích khí đủ tiêu chuẩn.
• Các bình chứa (air reservoir tanks): chứa khí nén cho toàn hệ thống.
• Các van xả hơi nước (drain valves): nằm phía dưới thân các bình chứa, dùng để xả hơi nước lẫn trong khí nén.
• Tổng van phanh (foot valve): khi nhận tác động từ chân phanh sẽ điều khiển nhả khí nén từ các bình chứa.
• Bầu phanh (brake chambers): thường là một bình hình trụ có nhiệm vụ tạo lực đẩy lên đòn điều chỉnh khe hở má phanh thông qua một cần đẩy để quay cơ cấu cam phanh xe.
• Cần đẩy (push rod): một thanh nối bằng thép hoạt động tương tự như một pit-tông nối giữa bầu phanh với đòn điều chỉnh khe hở má phanh.
• Đòn điều chỉnh khe hở má phanh (slack adjusters): một tay đòn nối cần đẩy với cơ cấu cam kiểu chữ S để điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang phanh.

• Cam kiểu chữ S (brake s-cam): cơ cấu cam kiểu chữ S ép các guốc phanh vào sát tang phanh để phanh xe.
• Guốc phanh (brake shoes): các kim loại được phủ một lớp vỏ đặc biệt nhằm tạo ra ma sát với tang phanh.
• Lò xo hồi vị (return spring): một lò xo cứng được nối với các guốc phanh ở mõi bánh xe nhằm giữ các guốc ở vị trí không phanh khi không bị ép bởi cơ cấu cam.

Nguyên tắc hoạt động là khi phanh, tài xế tác động lên bàn đạp phanh, qua hệ thống điều khiển, sẽ xả khí trong bầu phanh ra nhiều hay ít, tăng giảm lực phanh. Áp lực phanh do lò xo trong bầu phanh tạo ra. Kiểu phanh này tài xế hay gọi là phanh lốc kê (locker).

Khi tài xế đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Khi lượng khí trong hệ thống giảm thì van 3 ngả sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, cơ cấu hãm sẽ thực hiện chức năng phanh. Sau khi thực hiện tác dụng phanh, một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh.

Một phần không thể thiếu của một hệ thống phanh khí nén tiêu chuẩn là hệ thống phanh khẩn cấp được kích hoạt bằng cách kéo một nút trên bảng điều khiển trung tâm, gần với đèn báo sự cố kiểm tra phanh. Trước khi vận hành một chiếc xe dùng phanh khí nén, lái xe phải ấn nút phanh khẩn cấp để nạp khí nén cho hệ thống. Ngay khi đường dẫn phanh khẩn cấp đạt đủ áp suất, phanh sẽ nhả.

Theo ông Trần Thanh Tâm, chuyên gia cơ khí đang làm việc tại TP. Vĩnh Long, xe container đời mới rất khó xảy ra khả năng mất phanh vì cơ cấu phanh khí nén có thể “khóa cứng” xe khi không đủ hơi. Ngay cả khi không đủ hơi, xe cũng không thể khởi động.

Tuy nhiên, dù công nghệ có hiện đại và tiên tiến đến mấy, bất kỳ một cỗ máy nào cũng không thể thiếu bàn tay điều khiển của con người. Vì vậy, kính mong đọc giả hãy luôn lái xe cẩn thận và văn minh, tuân thủ quy định của pháp luật để không xảy ra các tai nạn đáng tiếc.

Theo: Báo 24h.com.vn