Nguyên lý làm việc của buồng phanh là gì?

Trong hệ sinh thái phức tạp của hệ thống phanh xe thương mại, rất ít bộ phận quan trọng và phổ biến như buồng phanh. Thiết bị này đóng vai trò là bộ chuyển đổi quan trọng, chuyển đổi khí nén thành lực cơ học cần thiết để dừng xe hạng nặng. Hiểu nguyên tắc làm việc của nó là nền tảng cho các kỹ thuật viên, kỹ sư và bất kỳ ai liên quan đến an toàn và bảo dưỡng xe.

Định nghĩa và chức năng chính
MỘT buồng phanh là một thiết bị truyền động khí nén hình trống, kín. Chức năng chính của nó là phục vụ như một bộ phận chuyển đổi năng lượng trong hệ thống phanh hơi. Nó nhận khí nén từ van phanh và biến đổi năng lượng khí nén này thành một lực cơ học tuyến tính. Lực này sau đó được sử dụng để kích hoạt phanh móng của xe, thường bằng cách tác động vào trục cam hoặc cơ cấu nêm đẩy guốc hoặc miếng đệm phanh vào trống hoặc rôto.

Nguyên tắc làm việc cốt lõi: Quy trình hai giai đoạn
Hoạt động của buồng phanh tiêu chuẩn, thường được gọi là buồng phục vụ, có thể được chia thành một quy trình rõ ràng gồm hai giai đoạn.

Giai đoạn 1: Ứng dụng (Phanh)

Cung cấp không khí: Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, nó sẽ mở một van cho phép khí nén từ các bể chứa chảy vào cổng vào của buồng phanh.

Kích hoạt màng ngăn: Áp suất không khí đi vào tác động lên màng ngăn cao su tổng hợp linh hoạt được đặt bên trong buồng. Cơ hoành được kẹp ở các cạnh của nó, tạo ra hai ngăn riêng biệt.

Tạo lực: Áp suất không khí buộc màng ngăn giãn nở và đẩy vào một tấm kim loại cứng, được gọi là tấm đẩy. Tấm này được nối với một thanh đẩy, kéo dài qua một lỗ kín ở đầu đối diện của buồng.

Đầu ra cơ học: Chuyển động tuyến tính của thanh đẩy là đầu ra cơ học. Thanh này được kết nối trực tiếp với bộ điều chỉnh phanh của xe (bộ điều chỉnh độ chùng), làm quay S-cam hoặc kích hoạt một nêm, cuối cùng là áp dụng phanh.

Lượng hành trình của thanh đẩy tỷ lệ thuận với áp suất không khí được áp dụng. Ứng dụng phanh nhẹ sử dụng áp suất không khí thấp hơn, dẫn đến chuyển động của màng ngăn ít hơn và hành trình ngắn hơn. Một ứng dụng phanh đầy đủ sử dụng áp suất không khí cao, tối đa hóa hành trình và lực phanh.

Giai đoạn 2: Phát hành (Brakes Off)

Khí thải: Khi người lái nhả bàn đạp phanh, van phanh sẽ đóng nguồn cung cấp không khí và mở cổng xả.

Cân bằng áp suất: Khí nén bên trong buồng phanh được thoát ra ngoài qua cổng xả vào khí quyển.

Cơ chế quay trở lại: Một lò xo hồi vị lớn nằm phía sau tấm đẩy cung cấp lực để rút thanh đẩy và màng ngăn trở lại vị trí ban đầu, thoải mái của chúng. Điều này ngắt phanh, cho phép các bánh xe quay tự do.

Các thành phần nội bộ chính
Chức năng đáng tin cậy của buồng phanh phụ thuộc vào một số thành phần chính:

Thân máy (Clamshell Housing): Thông thường hai phần thép dập được bắt vít với nhau để tạo thành một đơn vị kín.

Cơ hoành: Một màng linh hoạt tách phía điều áp khỏi phía thanh đẩy và là bộ phận chuyển động chính.

Push Rod: Thanh thép cường độ cao truyền lực cơ học đến bộ điều chỉnh độ chùng.

Tấm đẩy: Một đĩa kim loại nằm dựa vào màng ngăn và truyền lực đến thanh đẩy.

Lò xo hồi vị: Một lò xo cuộn đưa thanh đẩy về vị trí nghỉ khi nhả phanh.

Lưu ý về buồng phanh lò xo
Nhiều phương tiện hiện đại sử dụng bộ phận kết hợp tích hợp buồng phanh chính với bộ truyền động phanh lò xo. Buồng chức năng kép này cung cấp cả phanh chính và phanh đỗ/phanh khẩn cấp không an toàn. Phần phanh lò xo chứa một lò xo nén trước mạnh mẽ. Lò xo này bị giữ lại bởi áp suất không khí khi xe hoạt động. Nếu áp suất không khí bị mất (ví dụ, vỡ trong hệ thống) hoặc khi điều khiển phanh đỗ được kích hoạt, không khí được giải phóng, cho phép lò xo mạnh mẽ tác dụng lực cơ học lên phanh, khiến xe dừng lại. Thiết kế an toàn quan trọng này đảm bảo ứng dụng phanh đỗ ngay cả trong trường hợp mất toàn bộ không khí của hệ thống.

Tầm quan trọng của việc bảo trì
Hiệu suất của toàn bộ hệ thống phanh hơi phụ thuộc vào tình trạng của buồng phanh. Các điểm bảo trì chính bao gồm:

Kiểm tra rò rỉ không khí: Một màng ngăn hoặc con dấu vỏ bị rò rỉ có thể làm giảm đáng kể hiệu quả phanh.

Kiểm tra hành trình thanh đẩy: Hành trình quá mức, thường do má phanh bị mòn hoặc bộ điều chỉnh độ chùng bị trục trặc, cho thấy buồng hoạt động ngoài phạm vi thiết kế của nó và cần được chú ý ngay lập tức.

Thiệt hại vật lý: Các vết nứt, vết lõm hoặc ăn mòn trên vỏ buồng có thể dẫn đến hư hỏng thảm khốc.

Buồng phanh là một thiết bị truyền động khí nén đơn giản nhưng quan trọng. Nguyên lý hoạt động của nó—chuyển đổi áp suất không khí thành chuyển động cơ học tuyến tính— tạo thành mối liên kết cơ bản giữa mệnh lệnh của người lái và phanh vật lý của phương tiện thương mại, khiến nó trở thành nền tảng của an toàn đường bộ.