Phanh Khí Nén So Với Phanh Thủy Lực: Sự Khác Biệt Là Gì?

Khác biệt cốt lõi nằm ở môi trường làm việc và cách mỗi hệ thống hỏng. Phanh thủy lực truyền lực đạp chân của bạn qua chất lỏng không nén được trực tiếp đến xi lanh bánh xe hoặc kẹp phanh: đạp bàn đạp, chất lỏng di chuyển, phanh kẹp lại. Phanh khí nén là loại khí nén. Một máy nén dẫn động bằng động cơ tạo ra một lượng dự trữ khí nén trong các bình chứa, và bàn đạp phanh (van chân) chỉ đơn giản điều tiết lượng khí được lưu trữ đó đến các bầu phanh. Khác biệt thực tế lớn nhất là phanh khí nén an toàn khi hỏng: khi mất áp suất khí, các lò xo mạnh sẽ kích hoạt phanh và dừng xe. Mất chất lỏng trong hệ thống thủy lực có thể khiến bạn đạp bàn đạp chạm sàn mà không có gì xảy ra.

Chính lựa chọn thiết kế duy nhất đó là lý do mọi xe đầu kéo có tải, xe buýt công cộng và rơ moóc đường dài đều dùng khí nén, trong khi xe bán tải và xe con của bạn dùng thủy lực.

Mỗi hệ thống truyền lực đến bánh xe như thế nào

Phanh thủy lực dựa vào một mạch kín chứa đầy chất lỏng. Bàn đạp đẩy piston xi lanh chính, và vì dầu phanh không nén được, áp suất đó xuất hiện gần như ngay lập tức tại mọi kẹp phanh. Bộ trợ lực chân không hoặc thủy lực nhân lực đạp của chân bạn lên để tài xế có thể tạo đủ lực kẹp chỉ với lực đạp nhẹ. Hệ thống này đơn giản, nhẹ, nhanh và tự khép kín.

Phanh khí nén hoạt động theo hướng ngược lại: lực đã được lưu trữ sẵn, và tài xế chỉ điều khiển van. Một máy nén khí phanh dẫn động bằng dây đai hoặc bánh răng giữ các bình chứa luôn nạp đầy khoảng 120 psi. Khi bạn đạp van bàn đạp, khí chảy qua các van relay đến các bầu phanh, nơi màng chắn đẩy cần đẩy, xoay bộ điều chỉnh khe hở, và vặn cam chữ S để bung má phanh áp vào tang trống. Vì nguồn khí được tạo ra liên tục và lưu trữ sẵn, hệ thống khí nén có thể tạo ra lực kẹp khổng lồ, lặp lại được mà không đòi hỏi thêm gì từ chân tài xế. Để xem toàn bộ chuỗi các bộ phận, xem cách hệ thống phanh khí nén hoạt động.

Bảng so sánh

Vì sao xe hạng nặng dùng khí nén

Một số yếu tố khiến xe thương mại nghiêng về khí nén thay vì chất lỏng:

• An toàn khi đỗ và phanh khẩn cấp. Phanh lò xo được giữ nhả bởi áp suất khí. Nếu một đường ống bị vỡ hoặc hệ thống xả hết áp, các lò xo sẽ tự động kích hoạt. Một xe tải 40 tấn không thể phụ thuộc vào mạch chất lỏng có thể mất tác dụng chỉ vì một rò rỉ duy nhất.
• Nguồn cung không giới hạn. Máy nén liên tục nạp lại các bình chứa, nên các đoạn xuống dốc dài và các lần phanh gấp lặp lại không làm cạn môi trường phanh theo cách mà thể tích cố định của hệ thống chất lỏng có thể bị suy giảm hoặc sôi.
• Kết nối rơ moóc dễ dàng. Khí nén kết nối giữa đầu kéo và rơ moóc qua khớp nối gladhand và đường khí, có thể nối và tháo trong vài giây. Chạy các đường ống thủy lực cứng đến một rơ moóc có thể tháo rời sẽ không thực tế và nguy hiểm.
• Lực kẹp lớn, ổn định. Áp suất khí được lưu trữ tác động lên các màng chắn bầu phanh lớn tạo ra lực cần thiết để dừng các trục đầy tải, mà không đòi hỏi sức lực chân của tài xế.
• Dự phòng. Xe tải chạy hệ thống phanh khí nén kép với các mạch chính và phụ riêng biệt, nên lỗi ở một mạch vẫn còn phanh khả dụng ở mạch kia.

Vì sao xe con vẫn dùng thủy lực

Xe nhẹ đơn giản là không cần đến tất cả những điều đó. Tải trọng đủ nhỏ để áp suất chất lỏng cộng với trợ lực chân không tạo ra đủ lực dừng, và hệ thống thủy lực nhẹ hơn, rẻ hơn và phản ứng tức thời không có độ trễ. Không có rơ moóc để kết nối, không cần máy nén chạy liên tục, và một xi lanh chính thủy lực mạch kép hiện đại mang lại đủ độ dự phòng trước/sau cho khối lượng liên quan. Thêm máy nén, bình chứa, bộ sấy và một mạng lưới van vào một chiếc sedan sẽ chỉ thêm trọng lượng và độ phức tạp mà không mang lại lợi ích thực sự.

Có một giải pháp trung gian: phanh khí-thủy lực kết hợp dùng áp suất khí để tác động lên một xi lanh chính thủy lực, phổ biến trên xe tải hạng trung muốn có khả năng điều khiển kiểu khí nén với các đầu bánh xe thủy lực.

Những đánh đổi cần lưu ý

Phanh khí nén không phải không có nhược điểm. Chúng phản ứng chậm hơn một phần giây vì khí phải di chuyển qua các đường ống và van trước khi áp suất được tạo ra tại bầu phanh, đó là lý do độ trễ phanh và tính toán quãng đường dừng xe là nội dung quan trọng trong kỳ thi bằng lái CDL. Xe cũng sẽ không nhả phanh đỗ cho đến khi hệ thống nạp đến khoảng 120 psi, nên bạn phải chờ sau khi khởi động. Và vì khí nén luôn mang theo hơi ẩm, nước tích tụ trong các bình chứa và phải được xả ra. Đó là lý do các đội xe xả bình và tại sao bộ sấy khí được lắp để loại bỏ độ ẩm trước khi nó đến các bình chứa. Bỏ qua bước này sẽ dẫn đến gỉ sét, van bị đóng băng, và kẹt hệ thống vào mùa đông.

Hệ thống thủy lực có nhược điểm riêng: dầu phanh hấp thụ nước theo thời gian, làm giảm điểm sôi và có nguy cơ mất phanh do nhiệt khi chịu tải nhiệt kéo dài. Nhưng với chu kỳ vận hành của xe con, điều đó dễ dàng được kiểm soát bằng cách xả dầu định kỳ.

Quy tắc chung: nếu xe đủ nặng để cần bằng lái CDL, gần như chắc chắn nó dùng phanh khí nén, chính vì một xe nặng không thể chịu được việc mất toàn bộ phanh chỉ vì một rò rỉ.

Hiểu rõ bạn đang làm việc với hệ thống nào sẽ thay đổi hoàn toàn cách chẩn đoán. Trên hệ thống khí nén, áp suất thấp, nạp chậm, hoặc còi cảnh báo sẽ hướng bạn đến máy nén, bộ điều áp, hoặc một chỗ rò rỉ: bắt đầu với hệ thống phanh khí nén mất áp suất. Trên hệ thống thủy lực, bạn sẽ tìm nguyên nhân ở chất lỏng, phớt, và bộ trợ lực. Cùng một nhiệm vụ - dừng xe - nhưng với hệ thống đường ống hoàn toàn khác nhau đằng sau.