Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật ô tô hiện đại, hệ thống phanh là một trong những hệ thống an toàn chủ động quan trọng nhất, giữ vai trò quyết định đến việc giảm tốc độ, dừng hẳn phương tiện hoặc giữ xe đứng yên trên dốc nhằm phòng tránh tai nạn khi vận hành ở tốc độ cao và tải trọng lớn. Đối với các dòng xe thương mại như xe tải nặng và xe khách, hệ thống phanh thủy khí (kết hợp điều khiển bằng khí nén và dẫn động chấp hành bằng dầu thủy lực) được ứng dụng rộng rãi nhờ khả năng tạo ra lực phanh lớn, điều khiển nhẹ nhàng nhưng vẫn duy trì được độ nhạy và tính đồng đều ở các bánh xe.

Tuy nhiên, nguồn tài liệu chuyên khảo và phương tiện đào tạo thực hành chuyên sâu về hệ thống phanh thủy khí tại các cơ sở đào tạo kỹ thuật ô tô nhìn chung chưa được hệ thống hóa đầy đủ và trực quan. Phương pháp giảng dạy truyền thống chủ yếu dựa trên sơ đồ nguyên lý và hình vẽ lý thuyết tĩnh, gây khó khăn cho sinh viên trong việc tiếp cận kết cấu thực tế, thấu hiểu nguyên lý làm việc phối hợp giữa mạch khí nén và mạch thủy lực, cũng như rèn luyện kỹ năng chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa.

Đề tài "Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh thủy khí" được thực hiện bởi nhóm tác giả thuộc Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh dưới sự hướng dẫn của ThS. Thái Huy Phát nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể sau:

  1. Mục tiêu nghiên cứu lý thuyết: Làm rõ kết cấu cơ khí, vị trí lắp đặt và mô tả chi tiết nguyên lý làm việc của từng cụm chi tiết trong hệ thống phanh thủy khí trên ô tô.
  2. Mục tiêu chẩn đoán và quy trình kỹ thuật: Hệ thống hóa các dạng hư hỏng điển hình, nguyên nhân cốt lõi, phương pháp kiểm tra, hiệu chỉnh và quy trình tháo lắp, bảo dưỡng sửa chữa định kỳ cũng như hằng ngày.
  3. Mục tiêu thiết kế và thi công thực nghiệm: Tính toán, thiết kế trên phần mềm chuyên dụng và gia công, chế tạo hoàn chỉnh mô hình sa bàn hệ thống phanh thủy khí hoạt động thực tế phục vụ trực tiếp cho công tác giảng dạy, học tập và thực hành tháo lắp tại xưởng trường.
  • Đối tượng nghiên cứu: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, đặc tính động lực học của hệ thống phanh thủy khí trên ô tô; quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và phương pháp thiết kế, gia công mô hình thiết bị dạy học chuyên ngành.
  • Phạm vi nghiên cứu: Đề tài giới hạn ở việc mô phỏng chức năng của hệ thống phanh thủy khí dạng bàn thực hành; tập trung vào cơ cấu phanh tang trống loại hai mặt tựa tác dụng đơn cùng cụm trợ lực khí nén - thủy lực; địa điểm triển khai thực nghiệm tại Bộ môn Khung gầm và Xưởng Đồng sơn, Khoa Cơ khí Động lực, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM; thời gian hoàn thành vào tháng 8 năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết động lực học phanh ô tô và cơ học chất lưu:

  • Định luật Pascal và thủy tĩnh học: Cơ sở truyền áp suất chất lỏng trong đường ống dẫn dầu thủy lực đến các xy lanh con ở bánh xe mà không bị suy giảm theo hướng truyền.
  • Phương trình cân bằng lực phanh ô tô: Đánh giá động lực học phanh thông qua quan hệ cân bằng lực: $$F_f \pm F_i + F_w + F_m + F_p + F_{ms} - F_j = 0$$ Trong đó, lực phanh tại bánh xe $F_p$ chiếm xấp xỉ 98% tổng các lực cản chuyển động khi phanh. Khi bỏ qua các lực cản nhỏ và xét xe không kéo rơ-moóc, phương trình rút gọn thành $F_j = F_p$, từ đó xác định gia tốc chậm dần cực đại: $$j_{p\max} = \frac{\varphi \cdot g}{\delta_j}$$ Trên mặt đường nhựa tốt với hệ số bám cực đại $\varphi_{\max} = 0{,}8$ và hệ số ảnh hưởng của các khối lượng quay $\delta_j \approx 1$, gia tốc chậm dần cực đại đạt khoảng $7 \div 8\text{ m/s}^2$ (với gia tốc trọng trường $g = 10\text{ m/s}^2$).
  • Thời gian phanh và quãng đường phanh: Thời gian phanh toàn phần được tính bằng tổng: $$t = t_1 + t_2 + t_3 + t_4 + t_5$$ (với $t_1$: thời gian phản xạ của người lái từ $0{,}2 \div 0{,}8\text{ s}$; $t_2$: thời gian chậm tác dụng, đạt khoảng $0{,}03\text{ s}$ đối với phanh thủy lực và $0{,}3\text{ s}$ đối với phanh khí nén; $t_3$: thời gian phát triển lực phanh; $t_4$: thời gian phanh chính; $t_5$: thời gian nhả phanh). Quãng đường phanh nhỏ nhất xác định theo hàm bậc hai của vận tốc ban đầu: $$S_{p\min} = \frac{\delta_j \cdot v_1^2}{2 \cdot \varphi \cdot g}$$
  • Hiệu suất phanh (Lực phanh riêng): Tỷ số $\eta_p = \frac{F_p}{G}$, đạt giá trị cực đại khi lực phanh đạt cực đại nhằm kiểm tra trên bệ thử kiểm định.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp thu thập và phân tích tài liệu: Nghiên cứu giáo trình lý thuyết ô tô, tài liệu kỹ thuật sửa chữa khung gầm chuyên ngành để chuẩn hóa số liệu tính toán và thông số kiểm tra.
  • Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến giảng viên hướng dẫn và các giảng viên Bộ môn Khung gầm trong việc lựa chọn kết cấu, giải pháp bố trí thiết bị.
  • Phương pháp thiết kế mô hình hóa (CAD): Ứng dụng phần mềm Solidworks để xây dựng bản vẽ 3D, thiết kế kết cấu khung giá đỡ sa bàn với các hình chiếu đứng, bằng, cạnh và hình chiếu không gian.
  • Phương pháp thực nghiệm - gia công cơ khí: Đo đạc, cắt gọt kim loại, hàn ghép cơ khí khung thép, sơn phủ bề mặt, phục hồi các cụm chi tiết cơ khí - khí nén - thủy lực, đi đường ống và vận hành thử nghiệm hệ thống.

Thiết kế và triển khai mô hình kỹ thuật

Trước khi tiến hành thi công, tác giả phân tích và so sánh hai phương án thiết kế kết cấu khung sa bàn mô hình:

Tiêu chí so sánh Phương án 1: Sa bàn bố trí kiểu bảng đứng Phương án 2: Sa bàn bố trí kiểu bàn ngang (Được chọn)
Bố không gian Các chi tiết được gá đặt phẳng trên một tấm bảng thẳng đứng. Bố trí trên một mặt phẳng dạng bàn thao tác kết hợp giá đỡ phụ bên dưới.
Tính trực quan Quan sát tổng thể sơ đồ nguyên lý tốt khi đứng đối diện từ xa. Dễ dàng tiếp cận từ nhiều phía xung quanh bàn, mô phỏng đúng vị trí thực tế trên gầm xe.
Thao tác tháo lắp Khó thực hiện các bài tập thực hành tháo lắp, căn chỉnh do chi tiết treo cao. Rất thuận tiện cho sinh viên đứng thao tác tháo lắp, kiểm tra, xả khí và điều chỉnh má phanh.
Độ vững chắc Trọng tâm cao, dễ rung lắc khi tác động lực xiết bulông hoặc đạp phanh mạnh. Trọng tâm thấp, kết cấu khung thép hộp vững chắc, chịu tải tốt, gắn bánh xe dễ di chuyển.

Triển khai gia công và lắp ráp mô hình:

  1. Thiết kế khung cơ khí: Khung sa bàn được dựng chi tiết trên Solidworks nhằm xác định chuẩn kích thước, vị trí các thanh giằng, bệ đỡ máy nén, bình khí nén và cụm phanh tang trống.
  2. Gia công cơ khí: Tiến hành cắt, mài thép hộp theo bản vẽ kỹ thuật; định vị và hàn ghép khung chịu lực; làm sạch bề mặt xỉ hàn và sơn lót, sơn phủ hoàn thiện bảo vệ bề mặt khung sa bàn.
  3. Chuẩn bị và phục hồi chi tiết: Rà soát, tháo rời kiểm tra, làm sạch, thay thế cuppen và bôi trơn các cụm bộ phận: máy nén khí, bộ lọc và sấy khô không khí, bình tích khí, tổng phanh (van phân phối khí nén), bộ trợ lực phanh khí nén - thủy lực (gồm van rơ-le, buồng trợ lực, xy lanh chính), bình chứa dầu phanh, van một chiều và cơ cấu phanh tang trống.
  4. Lắp đặt thiết bị lên sa bàn:
    • Lắp van một chiều vào đường cấp khí.
    • Gá đặt bộ sấy khí và bình chứa khí nén cố định vào khung dưới.
    • Lắp tổng phanh bên dưới cơ cấu bàn đạp điều khiển.
    • Bố trí bộ trợ lực phanh thủy khí và bình cấp dầu thủy lực tại vị trí trung tâm.
    • Cố định cơ cấu phanh guốc loại hai mặt tựa tác dụng đơn trên bệ gá mô phỏng moay-ơ bánh xe.
  5. Kết nối hệ thống đường dẫn và thiết bị đo: Đi các đường ống khí nén áp lực cao nối từ bình khí tới tổng phanh và van rơ-le (Relay Valve); lắp đường ống dầu thủy lực áp suất cao từ xy lanh lực đến xy lanh con của cơ cấu phanh tang trống; gắn 02 đồng hồ áp suất chuyên dụng (01 đồng hồ đo áp suất khí nén bình chứa, 01 đồng hồ đo áp lực dầu phanh) để theo dõi trạng thái hoạt động trực tiếp khi vận hành đạp phanh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ đòi hỏi nâng cao chất lượng đào tạo chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô. Tác giả chỉ rõ các khoảng trống tài liệu về hệ thống phanh thủy khí tổng hợp và hạn chế của phương pháp dạy chay bằng hình vẽ. Chương này xác định rõ mục tiêu cần đạt gồm cả 3 khía cạnh: lý thuyết cấu tạo, quy trình kỹ thuật sửa chữa bảo dưỡng, và sản phẩm mô hình sa bàn hoạt động hoàn chỉnh. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong việc xây dựng mô hình thực nghiệm và bài tập ứng dụng tháo lắp phục vụ môn học thực tập khung gầm.

Chương 2: Giới thiệu hệ thống phanh trên ô tô

Nội dung chương tập trung vào lịch sử tiến hóa của hệ thống phanh từ phanh khối gỗ trên xe ngựa kéo, phanh thép bọc da, bước ngoặt phanh tang trống cơ khí do Louis Renault phát minh năm 1902, đến phanh thủy lực (phát triển bởi Fred Duesenberg năm 1914, Malcolm Lougheed cấp bằng sáng chế năm 1918) và phanh đĩa (năm 1949). Tác giả phân tích phát minh phanh hơi của George Westinghouse (1868) và sự kết hợp ưu điểm giữa phanh khí nén và thủy lực để tạo ra hệ thống phanh thủy khí. Chương này thiết lập hệ thống phương trình động lực học phanh: cân bằng lực, tính toán gia tốc chậm dần cực đại, cấu thành thời gian phanh 5 giai đoạn, công thức quãng đường phanh tối thiểu theo hàm bậc hai của vận tốc, và phương pháp xác định lực phanh riêng trên bệ thử.

Chương 3: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh thủy khí trên ô tô

Chương 3 đi sâu vào kết cấu và hoạt động của từng bộ phận:

  • Máy nén khí: Dẫn động từ trục khuỷu động cơ qua dây đai, hút không khí từ môi trường nén vào buồng làm việc và đẩy qua van xả đến bộ sấy khô.
  • Bộ lọc và sấy khô không khí: Sử dụng lõi sưởi và bộ lọc tách ẩm, tạp chất và dầu bôi trơn lẫn trong khí nén; tích hợp van điều áp tự động xả khí ẩm ra ngoài khi áp suất máy nén tăng cao quá giới hạn.
  • Bình chứa khí nén: Hoạt động ở áp suất từ $5 \div 7\text{ kg/cm}^2$, chia nhiều khoang độc lập, có van xả nước ngưng và trang bị van an toàn dạng bi nén lò xo chống nổ bình.
  • Van phân phối khí nén (Tổng phanh): Bố trí dưới bàn đạp phanh, gồm 2 cổng cấp (Supply 1, Supply 2) nhận khí thường trực từ bình chứa, 2 cổng ra (Delivery 1, Delivery 2) cấp khí tín hiệu đến bộ trợ lực cầu trước/cầu sau, và cửa xả đáy.
  • Bộ trợ lực phanh thủy khí: Cụm hợp nhất gồm van rơ-le (Relay Valve), buồng trợ lực khí nén và xy lanh chính thủy lực kèm bình dầu. Van rơ-le gồm 3 cổng (Supply, Signal, Delivery) nhận tín hiệu điều khiển từ tổng phanh để mở đường khí nén trực tiếp từ bình chứa nạp vào buồng trợ lực, đẩy piston khí nén, thông qua thanh đẩy tác động lên piston thủy lực nén dầu ra các xy lanh con.
  • Cơ cấu phanh tang trống và phân tích cải tiến: Khảo sát chi tiết cụm trống phanh, guốc phanh, má phanh, lò xo hồi vị và xy lanh con. Phân tích hiện tượng mòn không đều giữa guốc dẫn (cùng chiều quay bánh xe, ma sát lớn) và guốc kéo (ngược chiều quay bánh xe, ma sát nhỏ). Đưa ra 4 phương án cải tiến cơ cấu guốc phanh:
Phương án cơ cấu Đặc điểm kết cấu Ưu điểm Hạn chế
Phương án 1 1 xy lanh có 2 piston đường kính lệch nhau (piston phía guốc dẫn nhỏ hơn). Lực phanh và độ mòn hai má phanh bằng nhau. Vẫn tồn tại guốc dẫn và guốc kéo; mua vật tư và sửa chữa khó khăn.
Phương án 2 Dùng 2 xy lanh con đơn, mỗi xy lanh 1 piston bố trí đối xứng. Tạo thành cơ cấu hai guốc dẫn; lực phanh và độ mòn hai bên đều nhau. Giá thành chế tạo cao do nhân đôi số lượng xy lanh con.
Phương án 3 Dùng 1 xy lanh con có 1 piston kết hợp thanh nối truyền động sang guốc đối diện. Tạo thành cơ cấu hai guốc dẫn; độ mòn hai bên đều nhau. Lực phanh ở hai bên không đồng thời (bên trái tác dụng trước, truyền qua thanh nối mới phanh bên phải).
Phương án 4 Dùng 1 xy lanh con 2 piston kết hợp thanh tựa liên kết hai chân guốc phanh. Cơ cấu hai guốc dẫn; lực phanh tác dụng đồng thời và độ mòn má phanh hoàn toàn đều nhau. Kết cấu cơ khí đòi hỏi độ chính xác gia công thanh liên kết cao.

Chương cũng phân loại 4 nhóm tang trống: guốc dẫn - guốc kéo, hai guốc dẫn, một trợ động và hai trợ động; nêu yêu cầu dầu phanh (không ăn mòn, bôi trơn tốt, không phá hủy cuppen cao su) và đồng hồ đo áp suất bảng tap-lô (áp suất hoạt động bình thường đạt $5 \div 9\text{ kg/cm}^2$ tương đương $80 \div 135\text{ PSI}$).

Chương 4: Quy trình bảo dưỡng và kiểm tra sửa chữa hệ thống phanh thủy khí

Chương 4 thiết lập sổ tay kỹ thuật kiểm tra và hiệu chỉnh thực tế:

  • Bảo dưỡng hằng ngày: Kiểm tra hành trình tự do của bàn đạp phanh (khoảng cách chuẩn từ mép trên bàn đạp đến sàn xe đạt $194 \div 204\text{ mm}$, góc nghiêng giữa bàn đạp và sàn xe đạt $36^\circ \div 40^\circ$); kiểm tra hệ thống đèn báo phanh thông qua công tắc tiếp điểm điện từ trên buồng trợ lực; rà soát rò rỉ tại các cút nối khí nén và dầu thủy lực; kiểm tra mức dầu phanh đạt vạch Max hoặc cách miệng lỗ đổ $15 \div 20\text{ cm}$.
  • Bảo dưỡng định kỳ: Tháo trống phanh, bôi trơn bề mặt tiếp xúc của xy lanh bánh xe bằng dầu chống gỉ, bôi mỡ chuyên dụng lên piston và rãnh trượt; kiểm tra chiều dày má phanh dựa trên vạch giới hạn mòn.
  • Quy chuẩn khe hở phanh tang trống: Đo khe hở tại lỗ kiểm tra trên tang trống (vị trí cách đầu mút má phanh $15 \div 20\text{ cm}$), khe hở chuẩn phía trên là $0{,}25\text{ mm}$, khe hở cạnh dưới má phanh được cân chỉnh bằng thước lá dày $0{,}55\text{ mm}$. Quy trình điều chỉnh: xoay vít điều chỉnh theo chiều mũi tên cho má phanh ép chặt sát vào tang trống làm bánh xe kẹt cứng không quay được, sau đó xoay ngược chiều mũi tên từ $5 \div 6\text{ khấc}$ rồi kiểm tra độ quay trơn của bánh xe.
  • Quy trình xả khí (e gió) xy lanh thủy lực: Trình tự chuẩn gồm 5 bước: (1) Nối ống nhựa vinyl vào vít xả khí và nới lỏng vít; (2) Đạp nhồi phanh liên tục kết hợp châm thêm dầu vào bình chứa đến khi dầu chảy tràn không bọt khí qua vít xả rồi siết tạm; (3) Đạp kịch hết hành trình bàn đạp phanh 10 lần liên tục, theo dõi bọt khí nổi trong bình dầu; (4) Đạp phanh giữ cố định $4 \div 5\text{ lần}$, đồng thời nới lỏng vít xả khí để tống triệt để bọt khí nén ra ngoài; (5) Siết chặt vít xả khí và nhả bàn đạp phanh về trạng thái tự do.

Chương 5: Thi công mô hình hệ thống phanh thủy khí

Nội dung chương ghi nhận toàn bộ quá trình chế tạo thực tế sa bàn dạng bàn: từ bản vẽ Solidworks, triển khai cắt sắt, gia công khung bệ, sơn tĩnh điện/sơn chống gỉ, gá lắp bình khí nén, bộ sấy lọc khí, tổng phanh điều khiển chân, bộ trợ lực phanh thủy khí, bình cấp dầu, cụm phanh guốc loại hai mặt tựa tác dụng đơn cùng hệ thống đồng hồ đo áp suất khí nén và áp lực dầu phanh. Toàn bộ đường ống dẫn khí mềm áp lực cao và ống dẫn dầu đồng/thép được bấm đầu giắc co kín khít, sau đó tiến hành châm dầu, xả khí và thử tải vận hành đạp phanh mô phỏng.

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các hạng mục công việc đã hoàn thành đúng tiến độ: hoàn thiện tập thuyết minh 6 chương chuyên sâu và chế tạo thành công mô hình sa bàn hoạt động trơn tru. Nêu các kiến nghị về việc bổ sung nguồn kinh phí nâng cấp gắn thêm đồng hồ đo lưu lượng, cảm biến điện tử hoặc cơ cấu dẫn động quay mô phỏng bánh xe thực tế để sinh viên quan sát trực quan hiện tượng bó kẹt phanh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng và sản phẩm kỹ thuật cụ thể:

  • Sản phẩm mô hình hoàn chỉnh: Thi công thành công sa bàn hệ thống phanh thủy khí dạng bàn ngang vững chắc, bố trí đầy đủ mạch cấp khí nén, mạch điều khiển tín hiệu, bộ trợ lực khí - thủy lực và cơ cấu phanh tang trống thực tế.
  • Hệ thống hóa thông số kỹ thuật chuẩn:
    • Xác lập ngưỡng áp suất làm việc ổn định của hệ thống khí nén: bình chứa nạp đạt $5 \div 7\text{ kg/cm}^2$, dải hiển thị áp suất vận hành bình thường từ $5 \div 9\text{ kg/cm}^2$ ($80 \div 135\text{ PSI}$).
    • Chuẩn hóa thông số hình học bàn đạp phanh: chiều cao mép trên bàn đạp tới sàn xe đạt $194 \div 204\text{ mm}$, góc nghiêng làm việc $36^\circ \div 40^\circ$.
    • Tiêu chuẩn căn chỉnh khe hở má phanh: mép trên đạt $0{,}25\text{ mm}$, căn chỉnh thước lá dày $0{,}55\text{ mm}$ tại tấm lót, góc nới lỏng vít điều chỉnh đạt $5 \div 6\text{ khấc}$.
    • Tiêu chuẩn mức dầu phanh: duy trì đến vạch Max hoặc cách miệng lỗ đổ $15 \div 20\text{ cm}$.
  • Xây dựng quy trình thực hành chuẩn 5 bước: Quy trình xả khí xy lanh bánh xe và phục hồi gioăng cuppen được đúc kết thành các bước thao tác chuẩn, phục vụ trực tiếp cho sinh viên thực hành tại xưởng.
  • Đóng góp về phương tiện dạy học: Chuyển đổi phương thức đào tạo từ tiếp cận lý thuyết trừu tượng sang mô hình thực hành trực quan, giúp sinh viên trực tiếp quan sát sự phối hợp giữa van rơ-le và piston thủy lực, đồng thời rèn luyện kỹ năng căn chỉnh cơ cấu phanh tang trống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung công bố trong văn bản đồ án, các hạn chế và hướng mở rộng nghiên cứu được tác giả xác định như sau:

  • Hạn chế của mô hình thực nghiệm:
    • Sa bàn hiện tại mới chỉ bố trí một cụm cơ cấu phanh tang trống đại diện (loại hai mặt tựa tác dụng đơn), chưa thể hiện đồng thời cả 4 cụm phanh trên 2 cầu xe để kiểm tra hiện tượng lệch lực phanh giữa các bánh xe.
    • Cụm trống phanh trên mô hình đang ở trạng thái đứng yên mô phỏng, chưa được tích hợp động cơ điện kéo quay mô phỏng tải trọng quán tính của bánh xe khi xe đang chạy trên đường.
    • Thiếu các cảm biến điện tử giám sát áp suất số hóa hoặc cơ cấu kiểm tra lực phanh riêng $\eta_p$ trên bệ thử động.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Thiết kế lắp đặt thêm động cơ điện truyền động quay cho trống phanh để thử nghiệm quá trình giảm tốc thực tế và đo gia tốc chậm dần $j_p$.
    • Mở rộng bố trí đầy đủ cả 2 cụm phanh cầu trước và cầu sau nhằm minh họa chi tiết hoạt động phân phối khí của cổng Delivery 1 và Delivery 2 trên tổng phanh.
    • Gắn thêm hệ thống cảm biến áp suất điện tử kết nối máy tính để vẽ đồ thị biến thiên thời gian phát triển lực phanh ($t_3$) và thời gian chậm tác dụng ($t_2$).

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị kỹ thuật đối với:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Nguồn tài liệu chi tiết phục vụ các môn học Lý thuyết ô tô, Thiết kế tính toán ô tô, và Thực tập bảo dưỡng sửa chữa khung gầm.
  • Giảng viên và kỹ thuật viên xưởng thực hành: Cung cấp tài liệu hướng dẫn vận hành sa bàn, làm cơ sở xây dựng các bài thực tập tháo lắp cụm trợ lực phanh khí nén - thủy lực, van rơ-le, xả khí đường ống và điều chỉnh khe hở tang trống.
  • Kỹ thuật viên tại các xưởng sửa chữa ô tô thương mại: Cung cấp quy trình tra cứu nhanh về tiêu chuẩn khe hở má phanh ($0{,}25\text{ mm}$, vít chỉnh lùi $5 \div 6\text{ khấc}$), thông số hành trình tự do bàn đạp ($194 \div 204\text{ mm}$) và các bước khắc phục sự cố rò rỉ khí nén, tụt áp dầu trên xe tải, xe khách.

Câu hỏi thường gặp

1. Vai trò của van rơ-le (Relay Valve) trong bộ trợ lực phanh thủy khí là gì?
Van rơ-le được bố trí trên bộ trợ lực gần các bánh xe, có nhiệm vụ rút ngắn khoảng cách và thời gian cấp khí nén. Khi đạp phanh, cổng Signal chỉ cần nhận một lượng khí tín hiệu nhỏ từ tổng phanh để mở van, cho phép khí nén áp lực cao từ bình chứa chạy trực tiếp qua cổng Supply sang cổng Delivery vào buồng trợ lực, giúp thời điểm sinh lực phanh tại các cầu xe diễn ra tức thời và đồng đều.

2. Tại sao trên cơ cấu phanh tang trống thông thường, độ mòn của hai má phanh lại không bằng nhau?
Khi xe tiến về phía trước (bánh xe quay ngược chiều kim đồng hồ), guốc phanh bên trái là guốc dẫn chịu tác dụng của lực ma sát cùng chiều ép tăng cường má phanh vào tang trống (hiệu ứng tự cường hóa lực ma sát), sinh công ma sát lớn. Ngược lại, guốc bên phải là guốc kéo bị chiều quay tang trống đẩy tách ra, tạo lực ma sát nhỏ hơn. Do đó, má phanh bên guốc dẫn luôn mòn nhanh hơn bên guốc kéo.

3. Tiêu chuẩn khe hở giữa má phanh và trống phanh được quy định là bao nhiêu và cách điều chỉnh như thế nào?
Khe hở tiêu chuẩn ở mép trên má phanh là $0{,}25\text{ mm}$, mép dưới được đo bằng thước lá $0{,}55\text{ mm}$. Khi căn chỉnh, người thợ xoay vít điều chỉnh theo chiều mũi tên cho đến khi má phanh áp sát làm cứng tang trống, sau đó xoay ngược lại từ $5 \div 6\text{ khấc}$ rồi quay kiểm tra độ trơn của bánh xe.

4. Vì sao phải tiến hành xả khí (e gió) trong đường ống thủy lực của hệ thống phanh thủy khí?
Không khí có tính đàn hồi cao (dễ bị nén). Nếu bọt khí lọt vào đường ống dẫn dầu thủy lực, áp lực từ piston thủy lực sẽ bị tiêu hao để nén bọt khí thay vì đẩy piston xy lanh con, dẫn đến hiện tượng bàn đạp bị xốp, phải đạp nhồi nhiều lần mới ăn phanh hoặc mất hoàn toàn hiệu lực phanh.

5. Điểm khác biệt cơ bản giữa dẫn động phanh thủy lực thông thường và phanh thủy khí là gì?
Phanh thủy lực thuần túy sử dụng lực của người lái (kết hợp bộ trợ lực chân không lấy áp thấp từ họng hút động cơ) để nén dầu trực tiếp. Phanh thủy khí sử dụng bàn đạp chân chỉ để đóng mở luồng khí nén áp suất cao ($5 \div 7\text{ kg/cm}^2$), khí nén này sau đó đẩy piston lực tác động lên xy lanh thủy lực để ép dầu, giúp lực đạp rất nhẹ nhưng tạo ra áp lực dầu phanh cực lớn phù hợp cho xe tải nặng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh thủy khí" của sinh viên Nguyễn Nhựt Linh và Nguyễn Thanh Tùng đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu lý thuyết động lực học phanh và hệ thống hóa cấu tạo các cụm chi tiết khí nén - thủy lực phức tạp. Điểm nổi bật của đề tài là việc ứng dụng Solidworks để thiết kế và gia công thành công mô hình sa bàn dạng bàn ngang vững chắc, tái hiện chuẩn xác nguyên lý hoạt động của tổng phanh, van rơ-le, bộ trợ lực và cơ cấu tang trống. Sản phẩm không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của một đồ án tốt nghiệp kỹ sư ô tô mà còn là trang thiết bị dạy học trực quan hữu ích, phục vụ trực tiếp cho hoạt động giảng dạy và rèn luyện kỹ năng thực hành bảo dưỡng khung gầm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.