Phanh khí nén được ứng dụng phổ biến nhất trên những loại xe hạng nặng nhằm đảm bảo an toàn cho quá trình hoạt động của xe. Phanh khí nén là gì? Chúng có cấu tạo ra sao và nguyên lý hoạt động như thế nào? Chúng có đặc điểm gì khác so với phanh thủy lực? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

1. Phanh khí nén là gì?

Phanh khí nén (hay còn được gọi là phanh hơi) là một loại phanh hoạt động dựa vào áp lực của khí nén để điều khiển phanh xe theo yêu cầu của người lái, đảm bảo an toàn khi xe lưu thông. Loại phanh này thường được sử dụng cho những loại xe hạng nặng, cần có lực phanh đủ lớn để dừng xe như xe tải, xe bus, xe khách, container, xe đầu kéo, sơ mi rơ móoc cỡ lớn…

Hiện nay, có tới hơn 90% lượng phương tiện sử dụng phanh kép (phanh khí nén 2 dòng). Loại phanh này có 2 hệ thống dẫn khí nén độc lập, nếu dòng thứ nhất không hoạt động thì sẽ còn dòng thứ hai để dự phòng trong trường hợp hư hỏng bất ngờ nên rất đảm bảo an toàn.

Phanh khí nén (phanh hơi) được trang bị trên các loại phương tiện hạng nặng
Phanh khí nén (phanh hơi) được trang bị trên các loại phương tiện hạng nặng

2. Cấu tạo của phanh khí nén (phanh hơi)

Cũng như nhiều hệ thống khác được trang bị  trên các loại phương tiện, phanh khí nén được cấu tạo bởi nhiều bộ phận chính: 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 và lò xo hồi vị. Mỗi bộ phận có những chức năng, nhiệm vụ riêng biệt. Cụ thể như sau:

  • Máy nén khí: Máy nén khí là một loại máy nén có 1 hoặc 2 piston, hoạt động 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 nhiệm vụ nén không khí đến áp suất quy định (0,6 – 0,8 MPa), sau đó nạp khí nén vào bình chứa, chuẩn bị sẵn sàng cho chu kỳ làm việc mới của phanh.
  • Ống dẫn khí nén: Bộ phận này có nhiệm vụ dẫn khí nén từ máy nén khí tới bình chứa.
  • Đồng hồ đo áp suất: Đúng như tên gọi của nó, bộ phận này 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: Van điều áp có vai trò điều khiển thời điểm bơm khí nén vào các bình chứa để đảm bảo luôn đủ thể tích khí nén tiêu chuẩn cho phanh hoạt động.
  • Các bình chứa: Bình chứa dùng để chứa khí nén phục vụ cho quá trình hoạt động 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: Đúng như tên gọi, loại van này có nhiệm vụ xả hơi nước bị lẫn trong khí nén và được đặt ở phía dưới thân các bình chứa.
  • Tổng van phanh: Khi nhận được tác động từ chân phanh, tổng van phanh sẽ điều khiển nhả khí nén từ các bình chứa ra ngoài không khí.
Cấu tạo của phanh khí nén (phanh hơi)
Cấu tạo của phanh khí nén (phanh hơi)
  • Bầu phanh: Bầu phanh có nhiệm vụ tạo ra lực đẩy tác dụng lên đòn điều chỉnh khe hở má phanh. Việc này được thực hiện thông qua một cần đẩy để quay cam tác động phanh xe.
  • Cần đẩy: Là một thanh kết cấu thép, có nhiệm vụ kết nối giữa bầu phanh với đòn điều chỉnh khe hở của má phanh. Cần đẩy hoạt động tương tự như một piston.
  • Mâm phanh: Bộ phận này 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: Bộ phận này có tác dụng nối cần đẩy với trục cam tác động để có thể điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang phanh.
  • Trục cam tác động: Trục cam tác động với cơ cấu chữ S có nhiệm vụ ép guốc phanh khí nén vào sát tang phanh để phanh xe.
  • Guốc phanh: Được chế tạo từ kim loại có độ bền tốt và được phủ một lớp vỏ đặc biệt có khả năng tạo ra lực ma sát với tang phanh.
  • Lò xo hồi vị: Đây là một loại lò xo cứng, nối với các guốc phanh ở mỗi bánh xe. Nhiệm vụ của lò xo hồi vị là giữ cho các guốc phanh không bị ép bởi trục cam tác động.

3. Nguyên lý hoạt động của phanh khí nén

Bất cứ hệ thống nào cũng đều hoạt động theo một nguyên lý nhất định. Đối với phanh khí nén, nguyên lý hoạt động của chúng được chia ra làm 2 trạng thái cơ bản: Trạng thái phanh xe (khi người điều khiển đạp phanh) và trạng thái dừng phanh (khi người điều khiển rời chân khỏi bàn đạp).

3.1 Trạng thái phanh xe

Khi người điều khiển đạp phanh khí nén, lực tác động lên ty đẩy khiến piston chuyển động nén lò xo, đồng thời đẩy van khí nén mở ra cho khí nén từ bình chứa phân phối đều đến các bầu phanh bánh xe. Tiếp đó, khí nén lò xo tạo lực đẩy, xoay cam tác động đẩy lên hai guốc phanh, ép chặt mứ phanh vào tang trống tạo lực ma sát cực lớn. Lực này khiến cho tang trống và bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc có thể dừng hẳn tùy theo yêu cầu của người điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của phanh khí nén
Nguyên lý hoạt động của phanh khí nén

Ngoài ra phanh cổ xả còn được bổ sung trên các loại xe có tải trọng lớn, hệ thống phanh này được kích hoạt khi xe di chuyển với tốc độ 20km/h. Van điều chỉnh khí thải được đặt trong ống xả khi xảy ra trường hợp khẩn cấp van tự động đóng lại làm tăng áp suất ống xả gây tác động 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 của hệ thống phanh khí nén, lò xo của piston điều khiển trở về vị trí ban đầu như trước khi đạp phanh, khiến cho van khí nén đóng kín đường dẫn khí từ bình chứa. Tiếp đó, xả hết khí nén của bầu phanh ra ngoài. Khi đó, lò xo bầu phanh được hồi vị, đẩy cần đẩy và trục cam tác động về vị trí không phanh. Cùng với đó, lò xo guốc phanh kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống và bánh xe có thể tăng tốc độ quay và trở lại trạng thái như xe chạy bình thường.

4. So sánh phanh khí nén và phanh thủy lực

Hệ thống phanh khí nén có độ an toàn và độ nhạy cao hơn rất nhiều so với phanh thủy lực bởi chúng sử dụng một lực lớn hơn nhiều để tác động lên phanh. Chất công tác của hệ thống phanh hơi là không khí – nguồn nhiên liệu không giới hạn nên nếu gặp sự cố thì áp suất phanh sẽ tự động giảm đủ để tài xế kích hoạt phanh khẩn cấp. Trong khi đó, phanh thủy lực nếu xảy ra tình trạng rò rỉ dầu thì phanh sẽ mất tác dụng hoàn toàn.

So sánh phanh khí nén và phanh thủy lực
So sánh phanh khí nén và phanh thủy lực

Bên cạnh đó, khớp nỗi đường khí của phanh khí nén dễ gắn và tháo hơn so với đường thủy lực. Mạch phanh khí trên rơ mooc có thể dễ dàng gắn vào và tháo ra. Khí nén không chỉ đóng vai trò truyền lực mà còn tích trữ thế năng khi bị nén. Bởi vậy, chúng được dùng để kiểm soát lực tác dụng. Trong khi đó, chất lỏng thủy lực gần như không thể nén.

Tuy nhiên, phanh khí nén có thiết kế khá cồng kềnh, phức tạp hơn rất nhiều so với phanh thủy lực. Chúng có nhược điểm nếu tài xế rà phanh liên tục sẽ khiến phanh mất dần ma sát, dẫn tới hiện tượng mất phanh. Không những vậy, việc phanh quá nhạy cũng có mặt hại nếu tài xế phanh gấp trong điều kiện trời mưa, đường trơn. Điều này sẽ dẫn tới tình trạng xe bị trượt ngang hoặc gập thân xe. Ngoài ra, do được sử dụng nhiều trên các dòng xe trọng tải lớn nên khi phanh gấp sẽ gây nên hiện tượng phanh cứng cầu sau, khiến xe bị trượt dài trên đường và để lại vết phanh kép lớn.

Để tiện cho quý khách hàng theo dõi sự khách biệt giữa 2 loại phanh này, chúng tôi tổng hợp thành bảng so sáng dưới đây:

STT Tiêu chí so sánh Phanh khí nén Phanh thủy lực
1 Độ an toàn Độ nhạy và độ an toàn cao hơn rất nhiều so với phanh thủy lực. Độ nhạy và độ an toàn kém hơn so với phanh khí nén.
2 Thiết kế Thiết kế phức tạp, cồng kềnh
Các khớp nối dễ dàng tháo lắp
Đơn giản hơn
3 Rủi ro cạn kiệt chất công tác Không xảy ra do không khí là không giới hạn. Khi gặp sự cố, áp suất tự động giảm vừa đủ để tài xế kích hoạt phanh khẩn cấp Trong trường hợp bị rò rỉ dầu thì phanh dạng thủy lực sẽ mất tác dụng hoàn toàn
4 Giá thành Cao hơn Thấp hơn
5 Ứng dụng Được sử dụng chủ yếu cho các xe hạng nặng, đòi hỏi lực hãm phanh cực lớn như xe đầu kéo, xe tải tải trọng lớn, xe siêu trọng,… Được sử dụng cho các dòng xe đòi hỏi lực phanh nhỏ hơn như xe du lịch, xe tải nhỏ,…

5. Một số vấn đề thường gặp đối với phanh khí nén

Phanh khí nén (phanh hơi) sử hữu nhiều ưu điểm như độ an toàn và độ nhạy cao, không bị ảnh hưởng bở sự cố rò rỉ chất công tác. Tuy nhiên, giống như các loại thiết bị khác, phanh hơi cũng tiềm ẩn nguy cơ gặp phải sự cố. Mặc dù trong trường hợp đó, áp suất của phanh sẽ tự động giảm vừa đủ để tài xế kích hoạt phanh khẩn cấp nhưng xét về dài hạn, người sử dụng vẫn nên quan tâm kiểm tra phanh thường xuyên để đảm bảo an toàn.

Một số vấn đề thường gặp đối với phanh hơi
Một số vấn đề thường gặp đối với phanh hơi

Một số lỗi thường gặp đối với phanh hơi có thể kể đến như sau:

  • Nước trong đường dẫn khí đóng băng chặn dòng khí:

Trong không khí luôn tồn tại một lượng hơi nước nhất định. Vì vậy, một lượng nước có thể bị lẫn trong khí nén. Trong thời tiết lạnh giá, lượng nước đó có thể bị đóng băng trong đường dẫn và chặn dòng khí, dẫn đến kích hoạt hệ thống phanh và bánh xe bị khóa cứng. Chính vì vậy, chủ phương tiện nên thường xuyên kiểm tra các van xả hơi nước nằm dưới bình chứa để đảm bảo chúng luôn hoạt động tốt. Hiện nay, một số hệ thống van tự động xả hơi nước từ bình chứa khí.

  • Đầu nối ống dẫn khí gặp sự cố:

Các đầu nối ống dẫn khí đôi khi cũng gặp sự cố. Gioăng cao su bị mòn có thể làm rò khí nén. Tuy hệ thống phanh khí nén vẫn có thể hoạt động với một lượng rò rỉ nhỏ, nhưng xe sẽ gặp vấn đề với sự cố rò rỉ lớn. Việc rò khí của phanh hơi có thể sinh rắc rối khi đang vận hành xe, nhất là khi di chuyển ở địa hình dốc.

Bên cạnh những sự cố kỹ thuật kể trên, khi khách hàng sử dụng phanh khí nén còn có thể gặp phải một số vấn đề khác như phanh quá nhạy dễ gây trượt ngang hoặc gập thân xe nếu phanh gấp hoặc nhồi phanh quá nhiều, hoặc phanh cứng cầu sau khiến để lại vết phanh kép lớn và trượt dài trên đường.

Về bản chất, phanh hơi là hệ thống phanh có hiệu suất tốt và độ an toàn hàng đầu trong tất cả các loại phanh trang bị trên các loại phương tiện. Tuy nhiên, sự hiệu quả và độ tin cậy trên mỗi loại xe, mỗi nhà sản xuất có sự khác biệt nhất định. Để đảm bảo an toàn khi sử dụng, chủ phương tiện nên thường xuyên kiểm tra, bảo dưỡng các bộ phận của phanh khí nén.

Sử dụng phanh khí nén an toàn

6. Những lưu ý khi bảo dưỡng phanh khí nén

Hệ thống phanh phải liên tục chịu áp lực của khí nén và nhiệt độ cao do lực ma sát của các bề mặt nên các chi tiết phanh rất dễ hư hỏng. Bởi vậy, khách hàng nên thường xuyên kiểm tra và tiến hành bảo dưỡng kịp thời để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và tăng tuổi thọ phanh, đồng thời đảm bảo an toàn cho việc vận hành xe. Trong quá trình bảo dưỡng phanh khí nén, cần lưu ý một số điều sau:

  • Làm sạch, vệ sinh sạch sẽ các bộ phận trong phanh khí nén.
  • Kiểm tra kỹ càng các sự cố rò rỉ hoặc hư hỏng bên ngoài của các bộ phận.
  • Kiểm tra và hiệu chỉnh lại bàn đạp phanh.
  • Kiểm tra áp suất của máy nén khí và bình chứa khí nén, chế độ xả nước của bình chứa khí nén, đảm bảo đạt được tiêu chuẩn về mặt kỹ thuật.
  • Thường xuyên tra mỡ chốt bàn đạp phanh, đầu ty đẩy.
  • Kiểm tra kỹ càng toàn bộ các đường dẫn khí nén củaphanh hơi.
  • Tra mỡ các chốt, trục cam tác động, cam lệch tâm.
  • Đảm bảo việc thay thế các chi tiết nhanh bị mài mòn theo định kỳ bảo dưỡng như đệm cao su, phanh hãm và má phanh.
  • Điều chỉnh khe hở của má phanh, đảm bảo đạt tiêu chuẩn.

Hệ thống phanh nói chung và phanh khí nén nói riêng rất quan trọng đối với chiếc xe. Thông thường, khách hàng nên bảo dưỡng hệ thống phanh hơi 1 năm 2 lần để đảm bảo hoạt động ổn định, an toàn. Tuy nhiên, trên thực tế không phải khi nào đến thời gian bảo dưỡng thì phanh mới có dấu hiệu hư hỏng. Vì vậy, khách hàng nên kiểm tra phanh thường xuyên để kịp thời xử lý những trục trặc, đảm bảo an toàn cho việc sử dụng.

Bảo dưỡng phanh hơi sao cho đúng cách
Bảo dưỡng phanh hơi sao cho đúng cách

Trên đây là bài viết Phanh khí nén là gì? Cấu tạo và so sánh với phanh thủy lực. Một cách tổng quát, phanh hơi thường được sử dụng cho các loại xe hạng nặng, xe siêu trường siêu trọng, trong khi đó, phanh thủy lực được trang bị trên các loại xe nhỏ hơn như xe tải nhỏ, xe nâng,…. Nếu có nhu cầu tìm hiểu và chọn mua xe nâng, quý khách hàng vui lòng liên hệ hotline 0975 646 225 để được các chuyên gia của Công ty cổ phần xe nâng Thiên Sơn tư vấn tận tình và báo giá chi tiết.