En 
A buồng phanh lò xo hoạt động bằng cách sử dụng khí nén để giữ một lò xo bên trong mạnh mẽ ở vị trí bị nén hoặc "lồng" trong khi lái xe bình thường, cho phép phanh chính hoạt động độc lập thông qua một khoang phía trước riêng biệt. Khi người lái phanh tay hoặc khi mất áp suất không khí đột ngột, khí nén phía sau lò xo cạn kiệt, lò xo giãn nở mạnh, đẩy cần đẩy ra phía ngoài để tác động vào phanh chân và giữ cho xe đứng yên. Thiết kế buồng kép này tích hợp màng phanh dịch vụ tiêu chuẩn với phanh đỗ và phanh khẩn cấp được dẫn động bằng lò xo, tạo nên buồng phanh lò xo cơ chế an toàn cơ bản trên xe tải hạng nặng, xe buýt và xe kéo. Theo Tiêu chuẩn An toàn Phương tiện Cơ giới Liên bang (FMVSS) 121, tất cả các phương tiện phanh hơi phải được trang bị phanh đỗ vẫn được áp dụng ngay cả khi mất hoàn toàn áp suất không khí, một yêu cầu được đáp ứng hoàn toàn bởi thiết kế buồng phanh lò xo.
Buồng phanh lò xo là gì và các thành phần chính của nó là gì?
Buồng phanh lò xo là thiết bị truyền động hai trong một, kết hợp buồng phanh chính ở phía trước và buồng phanh đỗ dẫn động bằng lò xo ở phía sau, được ngăn cách bằng một mặt bích trung gian và được nối với nhau bằng cụm cần đẩy chung. Toàn bộ bộ phận thường được kẹp hoặc bắt vít vào một giá đỡ trên trục và cần đẩy của nó được kết nối thông qua một chốt với một bộ điều chỉnh độ chùng, sau đó quay trục cam phanh để mở rộng guốc phanh. Các thành phần chính bên trong của một buồng phanh lò xo được thiết kế để thực hiện các chức năng riêng biệt trong cả tình huống bình thường và sự cố:
- Màng phanh dịch vụ: Một đĩa cao su dẻo nằm ở khoang phía trước. Khi khí nén đi vào cổng dịch vụ, màng ngăn sẽ phồng lên và đẩy vào tấm cần đẩy, mở rộng cần đẩy để tác dụng phanh.
- Lò xo hồi phục dịch vụ: Một lò xo cuộn hình nón ở buồng phía trước sẽ rút cần đẩy khi áp suất không khí làm việc được giải phóng, đưa guốc phanh về vị trí đã nhả.
- Lò xo trợ lực phanh đỗ: Một lò xo cuộn lớn, có độ bền cao được đặt ở khoang phía sau. Mùa xuân này là đặc điểm xác định của một buồng phanh lò xo . Khi không bị áp suất không khí cản trở, nó giãn nở với một lực có thể vượt quá 2.000 bảng , cung cấp năng lượng cơ học để khóa phanh.
- Vách ngăn đỗ xe và tấm đẩy: Một màng ngăn thứ hai ở khoang phía sau nhận khí nén từ van điều khiển phanh đỗ. Khi có áp suất, nó sẽ đẩy vào tấm đẩy đỗ xe, nén lò xo trợ lực.
- Mặt bích trung gian và ống dẫn hướng: Ngăn cách hai khoang và chứa một thanh dẫn hướng kín để cần đẩy di chuyển qua đó, ngăn ngừa rò rỉ không khí giữa khu dịch vụ và khu đỗ xe.
- Bu lông lồng: Cụm bu lông và đai ốc hình chữ T có thể được siết chặt bằng tay để nén lò xo trợ lực một cách cơ học, cho phép nhả phanh để kéo hoặc sửa chữa mà không cần áp suất không khí.
Phần phanh dịch vụ của buồng phanh lò xo hoạt động như thế nào
Chức năng phanh chính của buồng phanh lò xo hoạt động thông qua buồng phía trước, sử dụng khí nén do van chân cung cấp để đẩy màng ngăn và kéo dài cần đẩy, hoàn toàn độc lập với lò xo đỗ ở buồng phía sau. Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, không khí từ bình khí nén của xe sẽ chảy qua van bàn đạp và đi vào cổng dịch vụ ở nửa trước của buồng. Áp suất không khí thường dao động từ 0 đến 100 psi (0 đến 6,9 bar) tùy thuộc vào nỗ lực của bàn đạp, sẽ lấp đầy khoang phía sau màng ngăn. Cơ hoành phồng ra ngoài, ép vào tấm thanh đẩy kim loại và vượt qua lực cản của lò xo hồi phục. Cần đẩy mở rộng ra phía ngoài, làm quay bộ điều chỉnh độ chùng và trục cam, đồng thời ép guốc phanh vào tang trống. Khi người lái nhả bàn đạp, không khí chính được thoát ra ngoài khí quyển thông qua van xả nhanh hoặc chính van bàn đạp, và lò xo hồi vị đẩy màng ngăn về phía sau, rút cần đẩy và nhả phanh. Trong toàn bộ quá trình này, lò xo đỗ của khoang phía sau vẫn được nén hoàn toàn bởi áp suất không khí đỗ không đổi được cung cấp thông qua một mạch riêng biệt, thường được giữ ở mức 90 đến 130 psi (6,2 đến 9,0 bar) . Sự cô lập các chức năng này là trung tâm của sự hiểu biết Buồng phanh lò xo hoạt động như thế nào : Khoang phía trước xử lý tất cả các phanh theo tỷ lệ, do người lái điều khiển, trong khi khoang phía sau sẵn sàng hoạt động như một thiết bị an toàn.
Chức năng đỗ xe và phanh khẩn cấp được kích hoạt như thế nào
Phanh tay hoạt động khi áp suất không khí ở khoang sau được người lái cố tình giải phóng hoặc tự động nếu áp suất hệ thống không thành công, cho phép lò xo công suất lớn giãn nở và đẩy cần đẩy ra ngoài bằng toàn bộ lực cơ học. Người lái điều khiển phanh đỗ bằng cách kéo núm hình kim cương màu vàng trên bảng điều khiển, làm thông mạch khí đỗ. Khi không khí thoát ra khỏi khoang phía sau, lò xo công suất nén không còn bị hạn chế nữa. Nó nở ra, đẩy tấm đẩy đỗ xe, từ đó đẩy màng ngăn trung gian, cần đẩy dịch vụ và cuối cùng là bộ điều chỉnh độ chùng để tác dụng phanh. Ứng dụng này hoàn toàn là cơ khí và không cần điện hoặc áp suất không khí để duy trì. Lực lò xo trong loại 30 tiêu chuẩn buồng phanh lò xo đủ để khóa trục hoàn toàn ngay cả trên xe đầy tải. Để nhả phanh tay, người lái đẩy van điều khiển vào trong, cho phép không khí áp suất cao quay trở lại khoang phía sau. Không khí lại nén lò xo trợ lực, kéo cần đẩy ra khỏi bộ điều chỉnh độ chùng và nhả phanh. Trong trường hợp rò rỉ không khí nghiêm trọng hoặc đai máy nén bị hỏng, áp suất không khí đỗ xe sẽ giảm xuống dưới ngưỡng—thường là khoảng 40 đến 50 psi (2,8 đến 3,4 bar) —và lò xo trợ lực sẽ tự động triển khai, khiến xe dừng lại. Tính năng phanh khẩn cấp tự động này được pháp luật yêu cầu và là lý do quan trọng nhất khiến buồng phanh lò xo được bắt buộc trên tất cả các phương tiện thương mại hạng nặng.
Các trạng thái vận hành của buồng phanh lò xo: Tổng quan so sánh
Buồng phanh lò xo có thể tồn tại ở bốn trạng thái cơ học và khí nén riêng biệt, mỗi trạng thái có sự kết hợp độc đáo giữa áp suất không khí và vị trí lò xo để xác định xem phanh được tác dụng hay nhả ra. Bảng dưới đây tóm tắt các trạng thái này để làm rõ Buồng phanh lò xo hoạt động như thế nào trong các điều kiện lái xe và đỗ xe khác nhau.
| Trạng thái vận hành | Áp suất không khí buồng dịch vụ | Áp suất không khí buồng đỗ xe | Trạng thái lò xo nguồn | Tình trạng phanh |
|---|---|---|---|---|
| Lái xe bình thường (Nhả phanh) | 0 psi (thông hơi) | 90–130 psi (áp suất hoàn toàn) | nén hoàn toàn | Đã phát hành |
| Phanh dịch vụ được áp dụng | 5–100 psi (được điều chế) | 90–130 psi (duy trì) | nén hoàn toàn | Áp dụng tương ứng |
| Bộ phanh đỗ xe | 0 psi | 0 psi (thông hơi) | Mở rộng hoàn toàn | Áp dụng hoàn toàn một cách máy móc |
| Mất không khí khẩn cấp | 0 psi | Giảm xuống dưới 40–50 psi | Tự động mở rộng | Tự động áp dụng |
Vai trò của chốt lồng trong phát hành thủ công
Mỗi buồng phanh lò xo đều được trang bị một bu-lông lồng cho phép kỹ thuật viên nén lò xo trợ lực một cách cơ học, nhả phanh đỗ để có thể kéo xe bị khuyết tật hoặc cụm phanh có thể tháo rời một cách an toàn để sửa chữa. Bu lông lồng nằm ở cuối phía sau của buồng. Để lồng lò xo, người ta dùng cờ lê để vặn bu-lông ren vào tấm đẩy, kéo lò xo về trạng thái nén. Nó phải được siết chặt cho đến khi chạm đáy và một đai ốc khóa giữ chặt nó vào đúng vị trí. Một cái lồng đúng cách buồng phanh lò xo loại bỏ toàn bộ lực lò xo khỏi cần đẩy, cho phép bánh xe quay tự do ngay cả khi áp suất không khí bằng không trong mạch đỗ. Tuy nhiên, việc cố gắng tháo rời buồng lò xo mà không lồng lò xo trước là cực kỳ nguy hiểm vì việc nhả lò xo bị nén đột ngột có thể gây thương tích nặng hoặc tử vong. Đây là lý do tại sao các quy định an toàn yêu cầu nghiêm ngặt rằng việc lồng phải được thực hiện trước khi thực hiện bất kỳ công việc bảo dưỡng nào đối với buồng phanh hoặc các bộ phận phanh cơ bản.
Các dạng hư hỏng thường gặp và bảo dưỡng buồng phanh lò xo
Mặc dù buồng phanh lò xo đơn giản về mặt cơ học và cực kỳ bền nhưng chúng có thể bị hỏng do vỡ màng ngăn, rò rỉ phớt hoặc độ mỏi của lò xo, tất cả đều ảnh hưởng đến khả năng phanh chính hoặc chức năng đỗ xe khẩn cấp. Các chế độ lỗi phổ biến nhất bao gồm:
- Vỡ màng dịch vụ: Cơ hoành phía trước có thể bị rách do uốn cong nhiều lần. Điều này làm mất áp suất phanh chính và thường gây ra tiếng rít khi nhấn bàn đạp phanh. Màng chắn dịch vụ bị vỡ phải được thay thế ngay lập tức vì bánh xe bị ảnh hưởng sẽ không có lực phanh.
- Rò rỉ màng chắn đỗ xe: Rò rỉ ở màng ngăn phía sau khiến lò xo trợ lực không thể bị nén hoàn toàn, khiến phanh đỗ bị kéo hoặc không nhả hoàn toàn. Tình trạng này sinh ra nhiệt quá mức và có thể dẫn đến cháy bánh xe nếu không được khắc phục.
- Độ mỏi của lò xo điện: Mặc dù hiếm gặp nhưng lò xo điện có thể bị mất độ căng sau hàng trăm nghìn chu kỳ hoặc nếu nó tiếp xúc với độ ẩm ăn mòn do màng ngăn bị hỏng. Lò xo bị suy yếu vẫn có thể vượt qua kiểm tra bằng mắt nhưng sẽ tạo ra lực giữ thấp hơn định mức, có khả năng cho phép phương tiện đang đỗ lăn trên đường nghiêng.
- Bu lông lồng bị kẹt hoặc ren bị hỏng: Bu lông lồng bị gỉ hoặc có ren chéo có thể ngăn cản việc nhả lò xo bằng tay, làm phức tạp việc sửa chữa bên đường. Kiểm tra thường xuyên bu-lông vòng cách và bôi hợp chất chống kẹt lên ren là biện pháp phòng ngừa được khuyến nghị.
Việc kiểm tra thường xuyên các buồng phanh lò xo nên bao gồm việc kiểm tra hành trình của thanh đẩy, kiểm tra các kẹp và bu lông bên ngoài xem có bị ăn mòn không và lắng nghe xem có rò rỉ không khí hay không. Bất kỳ khoang nào có màng ngăn bị vỡ hoặc vòng đệm bị rò rỉ đều phải được thay thế thay vì sửa chữa, vì lò xo bên trong có nguy cơ gây chết người về an toàn nếu vỏ được mở bởi người chưa được đào tạo. Liên minh An toàn Phương tiện Thương mại (CVSA) coi tình trạng buồng phanh là một hạng mục quan trọng trong tiêu chí kiểm tra ngoài dịch vụ và buồng phanh bị rò rỉ hoặc hư hỏng sẽ không đạt yêu cầu khi kiểm tra bên đường.
Những câu hỏi thường gặp về buồng phanh lò xo
Sự khác biệt giữa buồng phanh lò xo loại 30 và loại 36 là gì?
Ký hiệu loại đề cập đến diện tích hiệu quả của màng ngăn dịch vụ tính bằng inch vuông. Loại 30 buồng phanh lò xo có màng chắn 30 inch vuông, trong khi Loại 36 có màng chắn 36 inch vuông. Buồng lớn hơn tạo ra lực đẩy cao hơn tương ứng cho một áp suất không khí nhất định và được sử dụng khi tải trọng trục nặng hơn. Lực lò xo đỗ cũng cao hơn tương ứng ở buồng lớn hơn.
Tôi có thể lái xe với buồng phanh lò xo lồng không?
Không. Lái xe với buồng phanh lò xo lồng là vi phạm pháp luật và cực kỳ nguy hiểm vì phanh đỗ và phanh khẩn cấp trên bánh xe đó đã bị vô hiệu hóa hoàn toàn. Bu lông lồng là một công cụ tạm thời chỉ để kéo hoặc sửa chữa. Xe phải được ngừng hoạt động cho đến khi lắp đặt buồng thay thế.
Tại sao phanh lò xo của tôi không nhả ra ngay cả khi áp suất không khí tối đa?
Nếu phanh đỗ không nhả với áp suất không khí tối đa, nguyên nhân rất có thể là do màng chắn đỗ bị vỡ không thể giữ áp suất, bu-lông lồng bị kẹt đã được gài một phần hoặc liên kết cơ học trong bộ điều chỉnh chùng hoặc trục cam. Van điều khiển đỗ xe bị rò rỉ trên bảng điều khiển cũng có thể ngăn không cho áp suất đạt tới mức cần thiết. buồng phanh lò xo .
Bao lâu thì nên thay thế buồng phanh lò xo?
Không có khoảng thời gian thay thế cố định, nhưng buồng phanh lò xos nên được thay thế nếu màng chắn có vết nứt, nếu hành trình thanh đẩy vượt quá giới hạn điều chỉnh hoặc nếu phát hiện thấy bất kỳ hư hỏng hoặc ăn mòn bên ngoài nào. Nhiều đội xe chủ động thay thế các khoang sau 10 đến 15 năm sử dụng như một phần của chương trình chống ăn mòn, đặc biệt ở những khu vực nơi muối đường làm tăng tốc độ xuống cấp kim loại.
Hiểu biết Buồng phanh lò xo hoạt động như thế nào là nền tảng để đánh giá cao kiến trúc an toàn của các phương tiện hạng nặng hiện đại. Sự tích hợp trang nhã của màng phanh chính với lò xo cơ khí an toàn cung cấp cả lực dừng theo cấp độ và phanh khẩn cấp được đảm bảo hoạt động mà không cần bất kỳ sự trợ giúp nào về điện hoặc khí nén. Khả năng ở chế độ kép này hầu như không thay đổi trong nhiều thập kỷ vì nó mang lại độ tin cậy chưa từng có trong một thiết bị nhỏ gọn, khép kín và nó tiếp tục là nền tảng cho việc tuân thủ an toàn phương tiện trên đường cao tốc trên toàn thế giới.
