Phân tích toàn diện về giày phanh

1. Tổng quan về giày phanh

Các Giày phanh là một thành phần quan trọng trong hệ thống phanh ô tô và thường được áp dụng trong các hệ thống phanh trống. Hình dạng của nó là một nửa mặt trăng hoặc hình lưỡi liềm, chủ yếu bao gồm thân giày kim loại (còn được gọi là tấm phía sau) và vật liệu ma sát được gắn vào nó. Trong hệ thống phanh bánh xe phía sau của nhiều mẫu xe cũ, xe kinh tế và một số xe tải, phương pháp phanh phanh trống kết hợp với giày phanh vẫn đóng một vai trò quan trọng. ​

2. Nguyên tắc làm việc của giày phanh

Quá trình phanh

Khi trình điều khiển bước lên bàn đạp phanh, một loạt các quá trình phanh phức tạp nhưng chính xác được bắt đầu ngay lập tức. Áp suất bên trong xi lanh chính của phanh tăng lên, khiến chất lỏng phanh được truyền qua các đường phanh đến các xi lanh nô lệ ở mỗi bánh xe (trong một hệ thống phanh trống, chúng là các xi lanh bánh xe). Sau khi xi lanh bánh xe phải chịu áp lực, piston đẩy ra ngoài, do đó đẩy giày phanh ra khỏi bức tường bên trong của trống phanh. Vật liệu ma sát trên giày phanh tiếp xúc gần với bức tường bên trong của trống phanh quay tốc độ cao, và một lực ma sát mạnh mẽ được tạo ra ngay lập tức. Lực ma sát này có thể nhanh chóng chuyển đổi động năng quay của các bánh xe thành năng lượng nhiệt, do đó làm giảm hiệu quả tốc độ quay của các bánh xe và đạt được mục đích giảm tốc hoặc thậm chí dừng xe. ​

(2) Quay trở lại quy trình vị trí

Khi người lái giải phóng bàn đạp phanh, áp suất bên trong hệ thống phanh dần trở lại bình thường. Tại thời điểm này, lò xo trở lại được lắp đặt giữa giày phanh và tấm sau bắt đầu hoạt động. Lò xo trở lại, dựa vào năng lượng tiềm năng đàn hồi của chính nó, nhanh chóng kéo giày phanh trở lại vị trí đứng đầu ban đầu của chúng, khiến giày phanh tách biệt với bức tường bên trong của trống phanh. Điều này cho phép các bánh xe xoay tự do một lần nữa và chiếc xe trở về trạng thái lái bình thường của nó. ​

3. Thành phần của giày phanh

Vật liệu ma sát

Vật liệu ma sát là một phần của giày phanh tiếp xúc trực tiếp với trống phanh và tạo ra ma sát. Đó là một yếu tố chính xác định hiệu suất phanh. Nó thường được thực hiện bằng cách trộn nhiều loại vật liệu có khả năng chịu nhiệt, chống mài mòn và có hệ số ma sát cao. Các thành phần phổ biến bao gồm than chì, bột kim loại (như đồng, sắt, chì, v.v.), sợi gốm và một số sợi hữu cơ, v.v ... Các loại vật liệu ma sát khác nhau khác nhau về hiệu ứng phanh, kháng mòn, phát ra tiếng ồn và khí thải bụi. Ví dụ, các tấm ma sát làm từ vật liệu hữu cơ tương đối yên tĩnh khi phanh, nhưng tốc độ hao mòn của chúng tương đối nhanh. Các tấm ma sát bán kim loại có hiệu suất tản nhiệt tốt hơn và tuổi thọ cao hơn, nhưng chúng có thể tạo ra tiếng ồn đáng kể trong quá trình phanh. ​

(2) thân giày (tấm lưng)

Cơ thể giày, như cấu trúc hỗ trợ của giày phanh, thường được làm bằng vật liệu kim loại, chẳng hạn như hình thành bằng cách dập các tấm thép. Nó không chỉ cung cấp một nền tảng bám dính ổn định cho vật liệu ma sát, mà còn giữ lại áp lực lớn và lực cắt giữa vật liệu ma sát và trống phanh trong quá trình phanh. Chất lượng thiết kế và sản xuất của thân giày có liên quan trực tiếp đến sức mạnh và độ tin cậy tổng thể của giày phanh, đảm bảo rằng không có biến dạng hoặc thiệt hại xảy ra dưới các hoạt động phanh cường độ cao và thường xuyên. ​

(3) Sửa và kết nối các thành phần

Chân neo: Chân neo được sử dụng để cố định chắc chắn một đầu của tấm giày phanh vào tấm backan phanh, cung cấp điểm tựa xoay ổn định cho nó trong quá trình phanh. Các chân neo thường được làm bằng vật liệu kim loại cường độ cao, có khả năng chống mài mòn tuyệt vời và khả năng chống mỏi để đảm bảo chúng không nới lỏng hoặc thất bại trong khi sử dụng lâu dài. ​

Ghim trục: Ghim trục được lắp ở đầu kia của giày phanh. Chúng cho phép đôi giày phanh xoay ra một cách linh hoạt xung quanh các chân trục khi được đẩy bởi xi lanh bánh xe, tuân thủ chặt chẽ thành bên trong của trống phanh để đạt được chức năng phanh. Trong khi đó, sau khi phanh được thả ra, đôi giày phanh có thể trở về vị trí ban đầu của chúng thông qua các chân trục. Thiết kế của chốt trục cần phải đảm bảo vòng quay linh hoạt của nó trong khi cũng có thể chịu được một lực bên nhất định. ​

Lò xo trở lại: Lò xo trở lại là các thành phần quan trọng để đảm bảo giày phanh trở về vị trí ban đầu của chúng một cách nhanh chóng sau khi hoàn thành phanh. Nó thường được kết nối giữa hai đôi giày phanh hoặc giữa giày phanh và tấm phanh. Bằng cách sử dụng lực đàn hồi của lò xo, nó vượt qua ma sát dư và các điện trở khác giữa giày phanh và trống phanh, nhanh chóng kéo giày phanh trở lại vị trí ban đầu để chuẩn bị cho phanh tiếp theo. Hệ số đàn hồi và độ bền của lò xo trở lại có tác động đáng kể đến tốc độ phản ứng và độ tin cậy của hệ thống phanh. ​

Cơ chế điều chỉnh: Với việc sử dụng liên tục giày phanh, vật liệu ma sát sẽ dần bị mòn, dẫn đến sự gia tăng khoảng cách giữa giày phanh và trống phanh. Để đảm bảo sự ổn định của hiệu ứng phanh, một cơ chế điều chỉnh được trang bị trong hệ thống phanh. Cơ chế điều chỉnh có thể tự động hoặc điều chỉnh thủ công khoảng cách giữa giày phanh và trống phanh theo điều kiện hao mòn của giày phanh, đảm bảo rằng hệ thống phanh luôn có thể duy trì hiệu suất tốt trong suốt thời gian phục vụ của giày phanh. Các cơ chế điều chỉnh phổ biến bao gồm cánh tay điều chỉnh tự động và ốc vít điều chỉnh thủ công, v.v.

4. Loại giày phanh

Giày phanh hữu cơ

Các vật liệu ma sát của giày phanh hữu cơ chủ yếu bao gồm các sợi hữu cơ tự nhiên hoặc tổng hợp (như sợi aramid, sợi cellulose, v.v.), chất kết dính nhựa và một số phụ gia phụ trợ. Loại giày phanh này mang đến sự thoải mái tuyệt vời và tạo ra tiếng ồn cực thấp trong quá trình phanh, cung cấp môi trường lái xe yên tĩnh cho người lái xe và hành khách. Ngoài ra, giày phanh hữu cơ gây ra ít hao mòn trên trống phanh, có lợi cho việc kéo dài tuổi thọ dịch vụ của trống phanh. Tuy nhiên, do khả năng chịu nhiệt tương đối kém của các vật liệu hữu cơ, trong quá trình phanh thường xuyên hoặc cường độ cao, các vật liệu ma sát dễ bị suy giảm hiệu suất do quá nóng, dẫn đến giảm hiệu ứng phanh. Do đó, giày phanh hữu cơ thường phù hợp với các phương tiện có yêu cầu cao để phanh thoải mái và điều kiện lái xe tương đối nhẹ, chẳng hạn như xe hơi đi lại đô thị, v.v.
​
(2) Giày phanh bán kim loại

Vật liệu ma sát của giày phanh bán kim loại chứa một lượng lớn các thành phần kim loại, như bột sắt, bột đồng, dây thép, v.v., và cũng bổ sung một tỷ lệ nhất định của sợi hữu cơ và các vật liệu phụ trợ khác. Việc bổ sung các thành phần kim loại sẽ tạo ra đôi giày phanh bán kim loại với hiệu suất tản nhiệt tuyệt vời và hệ số ma sát cao. Trong quá trình phanh, họ có thể nhanh chóng tạo ra một lực phanh mạnh mẽ và rút ngắn hiệu quả khoảng cách phanh. Ngoài ra, khả năng chống mài mòn của giày phanh bán kim loại cũng vượt trội so với giày phanh hữu cơ, và tuổi thọ dịch vụ của chúng tương đối dài hơn. Tuy nhiên, do các đặc điểm của vật liệu kim loại, giày phanh bán kim loại có xu hướng tạo ra tiếng ồn đáng kể trong quá trình phanh và gây ra hao mòn tương đối lớn hơn trên trống phanh. Do đó, giày phanh bán kim loại thường được sử dụng trong các phương tiện có yêu cầu cao về hiệu suất phanh và thường xuyên cần phải di chuyển dưới tải trọng nặng hoặc ở tốc độ cao, chẳng hạn như xe tải và SUV. ​

(3) Giày phanh gốm

Giày phanh gốm là một loại giày phanh hiệu suất cao đã dần xuất hiện trong những năm gần đây với sự phát triển của công nghệ vật liệu. Các vật liệu ma sát của nó chủ yếu bao gồm các sợi gốm, các hạt gốm và một lượng nhỏ kim loại hoặc vật liệu hữu cơ. Vật liệu gốm có khả năng chịu nhiệt cực cao, khả năng chống mài mòn và ổn định, cho phép giày phanh gốm duy trì hiệu suất phanh tuyệt vời ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao và ít có khả năng trải qua phanh phanh. Trong khi đó, giày phanh gốm tạo ra ít tiếng ồn hơn trong quá trình phanh và có khí thải bụi thấp hơn, khiến chúng trở nên thân thiện với môi trường hơn. Ngoài ra, do độ cứng của vật liệu gốm cao, giày phanh gốm gây ra hao mòn tối thiểu cho trống phanh, có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của trống phanh. Tuy nhiên, chi phí sản xuất của giày phanh gốm tương đối cao và giá của chúng cũng khá đắt. Hiện tại, chúng chủ yếu được sử dụng trong một số mẫu xe sang trọng cao cấp hoặc xe thể thao hiệu suất cao. ​

5. Kiểm tra và bảo trì giày phanh

(1) Chu kỳ kiểm tra

Trong điều kiện lái xe bình thường, nên tiến hành kiểm tra toàn diện đôi giày phanh cứ sau 5.000 đến 10.000 km. Tuy nhiên, nếu chiếc xe thường xuyên di chuyển trong điều kiện đường xấu (chẳng hạn như những con đường tắc nghẽn đô thị với khởi động và dừng thường xuyên, đường núi, v.v.) hoặc nếu phong cách lái xe khá tích cực, chu kỳ kiểm tra nên được rút ngắn một cách thích hợp và tần số kiểm tra tăng lên để đảm bảo rằng giày phanh luôn hoạt động tốt. ​

(2) Phương pháp kiểm tra

Kiểm tra trực quan: Đầu tiên, lốp xe cần phải được gỡ bỏ để quan sát rõ ràng tình trạng xuất hiện của giày phanh. Kiểm tra xem có bất kỳ hiện tượng bất thường như hao mòn không đều, vết nứt, bong tróc hoặc charring trên bề mặt vật liệu ma sát của giày phanh. Trong trường hợp bình thường, vật liệu ma sát của giày phanh nên mang đều và có bề mặt mịn. Nếu sự khác biệt đáng kể về độ dày của vật liệu ma sát được tìm thấy ở các phần khác nhau hoặc nếu xảy ra vết nứt sâu hoặc bong tróc quy mô lớn, nó chỉ ra rằng giày phanh đã bị hỏng và cần phải được thay thế kịp thời. ​

Đo độ dày: Sử dụng công cụ đo độ dày giày phanh chuyên dụng (như caliper) để đo độ dày còn lại của vật liệu ma sát của giày phanh. Độ dày tiêu chuẩn để thay thế giày phanh có thể khác nhau giữa các mẫu xe khác nhau. Nói chung, khi độ dày còn lại của vật liệu ma sát dưới 2-3 mm, nên xem xét thay thế việc thay thế giày phanh. Ngoài ra, cần phải chú ý đến việc đo độ dày ở cả hai bên của giày phanh để đảm bảo hao mòn đồng đều ở cả hai bên. Nếu chênh lệch độ dày ở cả hai bên quá lớn, có thể có một lỗi trong hệ thống phanh, và cần kiểm tra và sửa chữa thêm. ​

Kiểm tra trở lại: Trong quá trình kiểm tra giày phanh, cũng cần phải kiểm tra tình trạng trả lại của giày phanh. Giày phanh có thể được đẩy bằng tay để quan sát xem chúng có thể được mở rộng linh hoạt ra ngoài và trở về một cách trơn tru về vị trí ban đầu của chúng hay không. Nếu giày phanh cảm thấy bị mắc kẹt trong quá trình đẩy, hoặc không trở về vị trí ban đầu của chúng kịp thời hoặc đúng cách, đó có thể là do lò xo trở lại bị hư hỏng, ghim trục gỉ hoặc các trục trặc thành phần khác. Sửa chữa kịp thời hoặc thay thế là bắt buộc. ​

Kiểm tra trống phanh: Trong khi kiểm tra giày phanh, việc kiểm tra trống phanh không nên bỏ qua. Quan sát xem có vấn đề như hao mòn không đồng đều, rãnh và biến dạng trên thành bên trong của trống phanh. Nếu các rãnh sâu hoặc biến dạng nghiêm trọng xuất hiện trên thành bên trong của trống phanh, nó sẽ ảnh hưởng đến độ bám dính giữa giày phanh và trống phanh, làm giảm hiệu suất phanh. Tại thời điểm này, trống phanh cần được sửa chữa hoặc thay thế. ​

(3) Điểm chính để bảo trì

Giữ sạch sẽ: Thường xuyên sử dụng không khí nén hoặc chất tẩy rửa phanh để loại bỏ bụi, vết dầu và các tạp chất khác từ bề mặt của giày phanh và trống phanh. Bụi và dầu có thể làm giảm hệ số ma sát của giày phanh, ảnh hưởng đến hiệu suất phanh. Đồng thời, họ cũng có thể tăng tốc độ mòn của giày phanh và trống phanh. Trong quá trình làm sạch, hãy cẩn thận để tránh chất làm sạch tiếp xúc với các bộ phận cao su khác của hệ thống phanh để ngăn ngừa lão hóa và làm hỏng các bộ phận cao su. ​

Tránh quá tải: Cố gắng tránh lái xe ở trạng thái quá tải trong một thời gian dài, vì quá tải sẽ làm tăng gánh nặng trên hệ thống phanh và gây ra sự hao mòn quá mức của giày phanh. Khi tải hàng hóa hoặc chở hành khách, các hoạt động phải được thực hiện nghiêm ngặt theo khả năng tải định mức của xe để đảm bảo an toàn cho việc lái xe. ​

Thói quen lái xe chính xác: Phát triển thói quen lái xe tốt là rất quan trọng để kéo dài tuổi thọ của giày phanh. Tránh thường xuyên phanh đột ngột và phanh liên tục kéo dài. Cố gắng sử dụng phanh dự đoán, chậm lại trước và phanh trơn tru. Ngoài ra, trong quá trình lái xe, các bánh răng nên được sử dụng hợp lý để sử dụng hiệu ứng phanh của động cơ để hỗ trợ phanh và giảm tần suất sử dụng hệ thống phanh. ​

Thay thế kịp thời: Một khi hao mòn quá mức, hư hỏng hoặc các điều kiện bất thường khác được tìm thấy trên giày phanh, giày phanh mới nên được thay thế kịp thời. Khi thay thế giày phanh, cần phải chọn các bộ phận chính hãng phù hợp với mô hình và thông số kỹ thuật của xe, và đã cài đặt và gỡ lỗi bởi nhân viên bảo trì chuyên nghiệp để đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống phanh. Đồng thời, sau khi thay thế giày phanh, nên thực hiện chạy bộ thích hợp để tránh lái xe mạnh mẽ hoặc lái xe nặng trong thời gian chạy.

6. Tác động của lỗi giày phanh
​
(1) Hiệu suất phanh giảm

Khi giày phanh bị mòn nghiêm trọng hoặc trục trặc, ma sát giữa chúng và trống phanh sẽ giảm đáng kể, dẫn đến giảm hiệu suất phanh. Khi một phanh xe, nó có thể cần một khoảng cách phanh dài hơn để dừng lại, điều này có thể gây ra tai nạn giao thông nghiêm trọng trong trường hợp khẩn cấp. Ngoài ra, sự suy giảm hiệu suất phanh cũng có thể được biểu hiện khi phương tiện đi ra ngoài trong quá trình phanh, nghĩa là phương tiện chuyển sang một bên trong quá trình phanh. Điều này được gây ra bởi sự mất cân bằng của lực phanh giữa đôi giày phanh ở cả hai bên. ​

(2) Tiếng ồn phanh bất thường

Trong trường hợp bình thường, hệ thống phanh sẽ chỉ tạo ra âm thanh ma sát nhỏ khi nó hoạt động. Tuy nhiên, khi có vấn đề với giày phanh, chẳng hạn như vật liệu ma sát bị mòn hoàn toàn, vết nứt bề mặt hoặc cứng hoặc vật lạ bị trộn với trống phanh, nó sẽ gây ra tiếng động bất thường Kiểm tra và sửa chữa. ​

(3) Bàn đạp phanh bất thường

Giày phanh bị lỗi cũng có thể gây ra cảm giác bất thường trong bàn đạp phanh. Ví dụ, bàn đạp phanh có thể trở nên mềm mại và khi ấn xuống, có thể không có sức đề kháng rõ ràng, và khoảng cách di chuyển có thể tăng lên. Điều này là do khoảng cách quá mức giữa giày phanh và trống phanh, đòi hỏi chất lỏng phanh để lấp đầy nhiều không gian hơn trong đường ống. Ngoài ra, khi bàn đạp phanh bị trầm cảm hoặc giải phóng, có thể có lắc hoặc rung. Điều này có thể là do sự hao mòn của giày phanh hoặc lỗi trong các thành phần khác của hệ thống phanh, dẫn đến lực phanh không ổn định. ​

(4) Các thành phần khác của hệ thống phanh bị hỏng

Nếu lỗi của giày phanh không được xử lý kịp thời, nó cũng có thể gây ra thiệt hại cho các thành phần khác của hệ thống phanh. Ví dụ, giày phanh bị mòn quá mức có thể gây ra các rãnh và biến dạng trên thành bên trong của trống phanh, do đó ảnh hưởng đến tuổi thọ của trống phanh và cần thay thế. Đồng thời, lỗi giày phanh cũng có thể gây áp lực và hao mòn bổ sung trên các thành phần như xi lanh bánh xe và đường phanh, tăng chi phí bảo trì của toàn bộ hệ thống phanh. .