Hãy tưởng tượng đó là tuần đầu tiên của bạn với công việc như một tay lái tàu tại một công ty vận tải đường bộ đang hoạt động kém hiệu quả. Mọi người đang chạy xung quanh để cố gắng hoàn thành việc xếp hàng hóa cuối cùng lên phía sau của một chiếc xe đầu kéo khổng lồ đang chạy sang bờ biển đối diện. Đột nhiên, một trong những người quản đốc yêu cầu bạn di chuyển một trong các xe tải ra khỏi đường để một người lái xe khác có thể lùi vào bến xếp hàng. Giả sử bạn biết cách lái một chiếc xe như vậy, quản đốc tiếp tục đi, nhưng bạn tạm dừng - bởi vì bạn không.
Cố gắng làm hài lòng cấp trên và phớt lờ việc mình không có bằng lái xe tải, bạn nhảy vào cabin, đóng cửa và vặn chìa khóa. Trước khi động cơ diesel quay tay, bạn sẽ giật mình bởi một tiếng còi gây tê tái và ánh sáng nhấp nháy trên bảng điều khiển. Bạn nổ máy, nhưng còi và đèn vẫn thu hút sự chú ý của bạn.
Trước đây, bạn đã điều khiển một sự thay đổi cần thiết, vì vậy bạn nghĩ rằng bạn đã thực hiện được nó. Bất chấp cảm giác quá tải, bạn nhấn ly hợp, lấy những gì bạn nghĩ là số thấp và dễ dàng tháo ly hợp. Thay vì lảo đảo về phía trước như bạn mong đợi, bạn sẽ được chào đón bằng một tiếng nổ dữ dội, động cơ chết máy và bạn gần như bị ném qua kính chắn gió.
Bạn khởi động lại động cơ, nhận ra rằng bạn đã đưa chiếc xe tải vào sai số, và chọn những gì bạn cho là đúng. Tuy nhiên, tiếng còi và ánh sáng gây ra tàn phá bên trong cabin. Có thể phanh khẩn cấp vẫn còn. Bạn không thấy bất kỳ tay nắm phanh hoặc cần gạt nào mà bạn thường thấy trên ô tô, vì vậy bạn quyết định nhả ly hợp ra và bắn thêm một lần nữa.
Điều tương tự cũng xảy ra với bạn. Từ khóe mắt của bạn, bạn thấy người quản đốc đó đang hí hửng với bạn từ bến xếp hàng. Bực bội, bạn nhảy ra khỏi xe và giơ tay lên vì bối rối khi người giám sát đang cau có chạy về phía bạn.
Chào mừng đến với thế giới của hệ thống phanh hơi. Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu cách hoạt động của phanh hơi và các bộ phận của chúng, cách bảo dưỡng hệ thống phanh hơi và lý do bạn không thể di chuyển chiếc xe tải đó. Tiếp theo, hãy xem George Westinghouse đã đưa bạn vào tình huống này như thế nào.
Nội dung
Không khí ở khắp mọi nơi. Chất lỏng thủy lực không. Xe lửa, xe buýt và máy kéo-rơ-moóc sử dụng hệ thống phanh hơi để chúng không phải phụ thuộc vào chất lỏng thủy lực trong hệ thống phanh ô tô, có thể cạn kiệt trong trường hợp rò rỉ. Tất cả các loại hình vận chuyển này đều chịu sức nặng của hành khách hoặc hàng hóa nặng nên an toàn là điều quan trọng hàng đầu. Một đầu máy tăng tốc dựa vào phanh thủy lực sẽ biến thành một viên đạn thép chết người nếu hệ thống phanh đột ngột bị rò rỉ.
Trước khi có phanh hơi, các đoàn tàu sử dụng một hệ thống phanh thô sơ yêu cầu người điều khiển hoặc người hãm phanh trong mỗi toa phải sử dụng phanh tay theo hiệu lệnh của giám đốc đoàn tàu hoặc kỹ sư. Hệ thống thủ công không hiệu quả này đã được thay thế bằng hệ thống phanh khí trực tiếp , trong đó sử dụng một máy nén khí để cung cấp không khí qua ống phanh vào các bình chứa khí trên mỗi ô tô. Khi kỹ sư áp dụng các phanh này, đường ống chứa đầy không khí và ép phanh.
Năm 1869, một kỹ sư tên là George Westinghouse nhận ra tầm quan trọng của an toàn trong ngành đường sắt tương đối mới và đã phát minh ra van ba đầu tiên. hệ thống phanh hơi dùng cho toa xe lửa. Hệ thống của Westinghouse hoạt động ngược lại với hệ thống phanh khí trực tiếp. Hệ thống ba van thực hiện ba chức năng, do đó tên của nó. Chúng ta hãy xem xét các chức năng đó.
Thay vì sử dụng lực hoặc không khí định hướng để tác động vào phanh giống như chất lỏng thủy lực trên ô tô của chúng ta, hệ thống ba van sẽ bơm đầy bình cung cấp và sử dụng áp suất không khí để nhả phanh. Nói cách khác, phanh trong hệ thống ba van vẫn hoạt động hoàn toàn cho đến khi không khí được bơm khắp hệ thống. Khá tài tình, nếu hệ thống này bị mất không khí hoàn toàn, hệ thống phanh sẽ hoạt động và dừng tàu. Hãy nghĩ về điều đó khi bạn đang phóng xuống xa lộ và bạn nhấn chân phanh. Nếu dầu phanh ô tô của bạn bị rò rỉ ra ngoài, hệ thống phanh của bạn sẽ không hoạt động.
Hệ thống ba van là khái niệm cơ bản trong các hệ thống phanh hơi ngày nay trên xe lửa, xe buýt và máy kéo-rơ-moóc. Hãy chuyển sang số và tìm hiểu cách hoạt động của phanh hơi trên các phương tiện giao thông đường bộ trong phần tiếp theo
Chuyến tàu chạy trốn có thể đã được tránhVào ngày 27 tháng 6 năm 1988, một đoàn tàu đi lại đã đâm vào một đoàn tàu đang đứng yên tại ga Gare de Lyon, Paris, Pháp, khiến 56 người thiệt mạng và 32 người khác bị thương [nguồn:AP, National Geographic]. Thảm họa xảy ra sau một loạt sai lầm khiến đoàn tàu bị giảm khả năng phanh rất nhiều. Sau khi một hành khách sơ ý kéo phanh khẩn cấp khi thoát ra ngoài, tài xế đã đóng van phanh vì nghĩ rằng hệ thống đã khóa khí. Sau khi anh ta nhả không khí ra khỏi hệ thống, đoàn tàu lăn bánh tự do, nhưng những toa còn lại có hệ thống tích điện không đủ điện dừng. Trong lúc hoảng loạn, tài xế đã không kích hoạt được hệ thống phanh khẩn cấp bằng điện, đoàn tàu đã va chạm với một đoàn tàu đang dừng nghỉ tại ga. Nếu không có một người lái xe dũng cảm trong đoàn tàu đứng yên cho đến khi va chạm, hỗ trợ sơ tán hành khách, thì số người chết sẽ cao hơn nhiều [nguồn:AP, National Geographic]
Trước khi tìm hiểu về hệ thống phanh hơi trên các phương tiện giao thông đường bộ, chúng ta hãy xem cách hoạt động của hệ thống phanh trên ô tô của bạn. Ai đã từng lái xe ô tô đều biết khi đạp phanh về phía sàn xe sẽ giảm tốc độ và cuối cùng dừng lại. Nhưng làm thế nào trên thế giới này chân của chúng ta có thể cản được một chiếc ô tô nặng 1,361 kg đang lao xuống đường với tốc độ cao?
Để bắt đầu, chúng ta hãy thảo luận về các loại phanh khác nhau và sau đó chúng ta có thể khám phá các thành phần khác nhau. Mọi phương tiện lăn bánh, bao gồm tàu hỏa, xe đầu kéo, xe buýt và xe ô tô đều chứa một trong hai loại hệ thống. Thủy lực phanh , được tìm thấy trong xe tải hạng nhẹ và xe du lịch, sử dụng dầu hoặc dầu thủy lực để vận hành hệ thống phanh của chúng. Hệ thống phanh hơi, mà chúng ta sẽ phân tích trong phần tiếp theo, sử dụng không khí để vận hành hệ thống phanh của chúng. Hãy xem xét sự khác biệt.
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng được lưu trữ trong một bể chứa thường được gọi là xi lanh chủ . Khi bạn nhấn bàn đạp phanh, chất lỏng sẽ được bơm qua ống phanh hoặc đường vào các pít-tông gắn trên mỗi bánh xe. Các pít-tông phanh này hoặc đẩy vào hai guốc phanh , giãn nở và gây ra ma sát bên trong trống phanh hoặc chống lại một bàn đạp phanh , kẹp xuống rôto phanh . Dưới đây là các thành phần trong hệ thống phanh đĩa thủy lực.
[nguồn:Phanh]
Dưới đây là cách một số bộ phận lắp trong phanh đĩa.
Trước khi có phanh đĩa, xe hơi dựa vào phanh tang trống. Cơ học cơ bản giống nhau, nhưng phanh tang trống sử dụng guốc phanh đặt bên trong tang trống được gắn trên trục quay, thay vì rôto. Phanh đĩa giúp tăng sức mạnh dừng xe, vì chúng dễ dàng làm mát hơn và có nhiều diện tích bề mặt hơn để cầm nắm. Ngoài ra, bụi phanh hình thành do má phanh bị mòn và giảm khả năng phanh sẽ thoát ra ngoài dễ dàng hơn với phanh đĩa so với phanh tang trống. Để biết thêm thông tin về phanh đĩa và phanh tang trống, hãy đọc Cách hoạt động của phanh đĩa và cách hoạt động của phanh tang trống.
Bây giờ chúng ta đã hiểu các nguyên tắc cơ bản của hệ thống phanh trong xe lửa và ô tô, hãy nói về các giàn khoan lớn và xe buýt.
Nền tảng phanh là hệ thống phanh hơi phổ biến nhất được tìm thấy trong xe tải và xe buýt và hoạt động giống như trên toa xe lửa. Sử dụng nguyên lý ba van, không khí tích tụ bên trong các ống phanh hoặc đường dẫn khí, giải phóng phanh. Hầu như tất cả các phương tiện giao thông đường bộ được trang bị phanh hơi đều có hệ thống nhả chia độ khi áp suất tăng một phần dẫn đến phanh nhả theo tỷ lệ.
Các thành phần sau đây chỉ dành riêng cho hệ thống phanh khí nền trên xe tải hoặc xe buýt:
Ở chế độ không tải (nhả chân phanh và hệ thống không khí của xe được sạc), áp suất không khí vượt qua màng ngăn hoặc cam s ở vị trí đóng, dẫn đến hệ thống phanh được nhả. Ngay sau khi bạn nhấn bàn đạp phanh, áp suất không khí sẽ giảm, làm quay cam và truyền bánh phanh vào tang trống. Máy nén làm đầy các bình chứa và khi bạn cho phép bàn đạp rút lại, áp suất không khí sẽ tăng trở lại trạng thái ban đầu.
Khẩn cấp phanh khí bổ sung cho hệ thống phanh khí tiêu chuẩn và có thể được kích hoạt bằng cách kéo một nút trên bảng điều khiển (gần nút có đèn mà chúng ta đã thấy trong phần giới thiệu). Trước khi có thể điều khiển xe có phanh hơi, bạn phải nhấn nút phanh khẩn cấp để nạp đầy không khí vào hệ thống. Miễn là hệ thống khẩn cấp được điều áp, phanh khẩn cấp sẽ vẫn hoạt động. Nếu hệ thống bị rò rỉ, áp suất có thể giảm đủ để phanh khẩn cấp. Ngoài ra, xe tải hạng nặng thường được trang bị phanh xả hỗ trợ quá trình phanh, nhưng điều này phụ thuộc vào động cơ, không phải hệ thống phanh khí.
Chúng tôi đã tìm hiểu cách thức hoạt động của phanh khí. Bây giờ chúng ta hãy xem cách bảo dưỡng có thể ngăn ngừa hỏng phanh trong phần tiếp theo.
Âm thanh đó là gì?Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao xe tải và xe buýt lại tạo ra những âm thanh rít và rít vui nhộn đó chưa? Tiếng rít là không khí thoát ra sau khi phanh và âm thanh ppssss là van an toàn bỏ qua tự động tại nơi làm việc, đảm bảo áp suất không khí duy trì ở mức chính xác. Vì ưu điểm chính của hệ thống phanh khí là khả năng sử dụng không khí để vận hành, nên máy nén liên tục khởi động và khởi động để nạp đầy không khí có áp vào các bình chứa. Khi máy nén tạo ra quá nhiều không khí, các van sẽ mở, tạo ra tiếng rít lớn.
Mỗi tiểu bang ở Hoa Kỳ đều có hướng dẫn cụ thể để vận hành xe có phanh hơi. Các bài kiểm tra để lấy giấy phép lái xe thương mại là rất khó khăn, cũng như các bước để bảo dưỡng một chiếc xe như vậy. Dưới đây là một số bước bạn sẽ muốn thực hiện trước khi lên đường:
Bạn cũng sẽ muốn để ý nước trong hệ thống phanh khí, một sản phẩm phụ của không khí ngưng tụ. Đường phanh khí không thích nước, đặc biệt là ở những vùng khí hậu lạnh hơn, nơi băng có thể cản không khí đến cơ cấu phanh và khiến bánh xe bị bó cứng. Để ngăn ngừa vấn đề này, nhiều hệ thống hiện đại có lắp đặt van xả tự động trong mỗi bình chứa khí.
Bộ ghép không khí cũng có thể gây ra vấn đề. Gioăng cao su bị mòn sẽ khiến không khí thoát ra ngoài. Mặc dù máy nén có thể khắc phục được một sự cố rò rỉ nhỏ, nhưng việc chạy máy nén quá mạnh có thể dẫn đến hỏng hóc. Một lần nữa, như chúng ta đã học, mất không khí không nhất thiết là một điều xấu, nhưng nó có nghĩa là bạn đang bị mắc kẹt. Đối với các tài xế xe tải, việc mắc kẹt ở lưng chừng đèo có lẽ không nằm trong hành trình.
Độ nhạy của phanh, một sản phẩm phụ khác của phanh hơi, có thể dẫn đến tai nạn, đặc biệt là đối với những người lái xe thiếu kinh nghiệm. Hệ thống phanh hơi được thiết kế để hoạt động trên các phương tiện có tải trọng nặng. Bạn đã bao giờ tự hỏi tất cả những vết trượt kép trên đường cao tốc đến từ đâu chưa? Đó là sản phẩm của các rơ-moóc nhẹ hoặc rỗng khóa bánh sau của chúng. Có lẽ nỗi sợ hãi tồi tệ nhất đối với tài xế xe tải là lái xe trượt tuyết (jackknifing). Không bao giờ là tốt khi phần cuối của đoạn phim quảng cáo leo lên cùng với chiếc taxi. Trucks traveling in rain and snow can easily jackknife if too much brake is applied.
Most modern vehicles with air brakes use a dual system . In essence, such equipped vehicles have two systems in case one should fail. Anti-lock brakes can now be found in tractor-trailer rigs and work much the same way as ABS systems found in passenger cars.
Fundamentally speaking, air brakes are efficient and reliable. However, don’t hold your breath if you’re hoping to find them in your car any time soon. Air-brakes systems occupy too much space and attention to be considered practical in cars. Just look at a Peterbilt truck as it saunters down the interstate. Have you seen the big tanks tucked behind the fuel tanks? Try finding a place for those under the hood of a Honda Civic.
If you’d like to learn more about air brakes and read some related HowStuffWorks articles, explore the links on the next page.
Poor maintenance leads to runaway truckOn April 25, 1996, a 1988 Mack cement truck collided with a small Subaru sedan in Plymouth Meeting, Pa. As the driver of the cement truck approached an intersection at the end of a downhill off ramp, his brakes failed and the truck barreled into the intersection, striking the Subaru and killing its driver. The National Transportation Safety Board investigated the incident and found several problems with the truck, notably reversed brake lines and a secondary system failure. Those two issues left the truck with only an estimated 17 percent to 21 percent of its total braking capability. Unfortunately, the driver had no idea he had a brake failure. Poor maintenance resulted in a senseless death that could have been avoided. [source:NTSB]
Now let's put the parts together to see how air brakes work as a whole. Sơ đồ này cung cấp cả cái nhìn cận cảnh và ví dụ về vị trí của hệ thống phanh trên xe của bạn.
Originally Published:Jun 2, 2008
Phanh đĩa hoạt động như thế nào?
Cách hệ thống HVAC ô tô hoạt động
Hệ thống phanh của tôi hoạt động như thế nào?
Cách hoạt động của phanh tái tạo