ترمزهای هوا در کامیون ها چگونه کار می کنند؟

ترمزهای هوا در کامیون ها با استفاده از کار می کنند هوای فشرده برای انتقال نیرو از پای راننده به محفظه‌های ترمز، که سپس لنت یا کفش‌های ترمز را بر روی اجزای چرخان فشار می‌دهند تا سرعت خودرو کاهش یابد. برخلاف خودروهای سواری که متکی به مایعات هیدرولیک هستند، کامیون‌های تجاری سنگین به قدرت گیره بالا و طراحی ایمن نیاز دارند که فقط یک سیستم پنوماتیکی می‌تواند ارائه دهد.

هوای فشرده عضله پشت هر توقف است

منبع انرژی اصلی برای کامیون ترمزهای هوا هوای فشرده ذخیره شده در مخازن داخلی است، نه مایع ترمز هیدرولیک. یک کمپرسور موتور دیزلی سیستم را شارژ می کند و انرژی ذخیره شده در این مخازن امکان ترمزگیری چندگانه را حتی در صورت توقف موتور فراهم می کند. کمپرسور معمولاً زمانی شروع به بارگیری می‌کند که فشار مخزن به حدود 100 psi کاهش می‌یابد و با 125 psi قطع می‌شود، که توسط یک گاورنر هوا هدایت می‌شود که شیر پاک‌کن هوا خشک کن را نیز چرخانده است.

• کمپرسور هوا: واحد موتور محور که فشار هوا را ایجاد می کند و معمولاً 12 تا 15 فوت مکعب در دقیقه در دور موتور تنظیم شده ارائه می دهد. بیشتر آنها توسط مدار روغن موتور با آب خنک و روانکاری می شوند.
• فرماندار هوا: برش و برش کمپرسور را کنترل می کند و فشار را بین 100 psi تا 125 psi (690-862 kPa) حفظ می کند. یک گاورنر گیر کرده می تواند باعث شود فشار در عرض چند دقیقه به زیر 70 psi برسد.
• خشک کن هوا: رطوبت و آئروسل های روغن را قبل از رسیدن به سوپاپ ها و محفظه های ترمز از بین می برد. از یک کارتریج خشک کن استفاده می کند که می تواند ذرات تا 5 میکرون را جذب کند و از یخ زدگی و خوردگی در هوای سرد جلوگیری کند.
• مخازن مخزن: ذخیره هوای فشرده؛ یک تراکتور سه محور معمولی دارای مخازن اولیه و ثانویه با حجم ترکیبی 2800-4200 اینچ مکعب است. طرح دو مخزن مدار اکسل جلو را از عقب جدا می کند.
• شیر محافظ فشار: اگر مدار اولیه خراب شود، این سوپاپ حداقل 65 تا 70 psi را در مخزن ثانویه حفظ می کند تا ترمز جزئی در دسترس باقی بماند.

طبق مقررات اداره ایمنی خودروهای فدرال (FMCSA)، هشدار هوای کم باید قبل از کاهش فشار به زیر 60 psi (414 کیلو پاسکال) فعال شود. این حاشیه تضمین می کند که راننده زمان دارد تا وسیله نقلیه را به حالت ایمن برساند و در عین حال هوای کافی را برای چندین ترمز تعدیل شده حفظ کند.

چگونه یک ترمز منفرد از طریق سیستم حرکت می کند

استفاده از ترمز در یک کامیون ترمز هوا از یک مدار پنوماتیک دقیق پیروی می کند که فشار پا را به نیروی مکانیکی در هر انتهای چرخ تبدیل می کند. کل توالی متکی به زنجیره ای از دریچه های تخصصی است که سیگنال هوا را ضرب و سرعت می بخشد.

1. فعال سازی شیر آج: هنگامی که راننده پدال ترمز را فشار می دهد، یک سوپاپ آجدار دو مداره هوا را از مخازن تامین به نسبت حرکت پدال اندازه گیری می کند. در فشار سبک (حدود 5 تا 10 psi خروجی)، کند شدن ملایم را فراهم می کند. در ضربه کامل فشار مخزن کامل را به شیرهای رله می رساند.
2. پاسخ شیر رله: برای کاهش تاخیر در شاسی بلند، سیگنال آج یک دریچه رله را در نزدیکی محورهای عقب باز می کند. رله هوا را مستقیماً از مخزن عقب به اتاق های ترمز سرویس آزاد می کند. یک شیر رله با اندازه مناسب می تواند یک محفظه 30 اینچ مکعبی را تا 90 درصد فشار تغذیه در کمتر از 0.3 ثانیه پر کند.
3. عملکرد شیر آزاد کننده سریع: در نزدیکی محفظه ها، سوپاپ های آزاد کننده سریع اجازه می دهند هوای خروجی بلافاصله پس از رها شدن پدال خارج شود و کشش ترمز را به حداقل ممکن کاهش می دهد.
4. تبدیل محفظه ترمز: هوای تحت فشار وارد محفظه می شود و دیافراگم یا پیستونی را فشار می دهد که میله فشار را گسترش می دهد. این حرکت خطی توسط یک تنظیم کننده شل تقویت شده و به نیروی چرخشی روی میل بادامک ترمز تبدیل می شود.
5. درگیر شدن ترمز پایه: S-cam چرخان، کفش‌های ترمز را روی درام پخش می‌کند، یا در انواع ترمز دیسکی، کالیپر روتور را محکم می‌کند. اصطکاک ایجاد شده چرخ را کند می کند. در فشار محفظه 100 psi، یک محفظه معمولی نوع 30 می تواند بیش از 3000 پوند نیروی میله فشار وارد کند.
6. فاز اگزوز: وقتی پدال رها می‌شود، دریچه‌های شیر آج‌دار هوا را کنترل می‌کنند و دریچه‌های آزادکننده سریع در انتهای چرخ به سرعت هوا را از محفظه‌ها خارج می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که ترمزها در عرض 0.15 تا 0.25 ثانیه آزاد می‌شوند.

داده‌های پاسخ دنیای واقعی نشان می‌دهد که یک سیستم به‌درستی نگهداری می‌شود که می‌تواند ترمز کامل را در عقب‌ترین محور در کمتر از 0.4 ثانیه پس از ورود پدال به دست آورد، رقمی ضروری برای ترکیب‌های چند تریلر با طول بیش از 65 فوت.

ترمزهای دستی فنری مکانیزمی برای خرابی ایمن ارائه می دهند

ترمزهای هوای کامیون فنرهای مارپیچ قدرتمندی را در بخش ترمز دستی هر محفظه تعبیه می‌کنند که سیستم را ایمن می‌کند و اتکا به فشار هوای پایدار برای پارک را از بین می‌برد. هر فنر نیرویی معادل 1800-2200 پوند در صورت امتداد کامل وارد می کند.

محفظه فنر دارای یک فنر سنگین است که معمولاً توسط فشار هوای سیستم فشرده می شود. هنگامی که راننده شیر کنترل پارکینگ را می کشد، هوا از محفظه فنر خارج می شود و فنر برای اعمال مکانیکی ترمزها گسترش می یابد. اگر فشار هوا به کمتر از 45 psi (310 کیلو پاسکال)، مطابق با آستانه‌های اعمال خودکار FMCSA، به‌طور خودکار انجام می‌شود. این ترمز فنری طراحی تضمین می کند که نشت هوای فاجعه بار منجر به ترمز فوری به جای یک وسیله نقلیه فرار می شود. برای رها کردن ترمزهای فنری، راننده باید ابتدا فشار هوا را بالای 65 تا 70 psi ایجاد کند، سپس شیر داشبورد زرد را فشار دهد، که هوا را به داخل محفظه فنر هدایت می‌کند تا فنر دوباره فشرده شود. در طول این مدت، پدال ترمز سرویس باید فشار داده شود تا از چرخش ناگهانی جلوگیری شود.

ترمزهای هوا در مقابل ترمزهای هیدرولیک: تضاد عملکردی واضح

ترمزهای بادی بر خودروهای تجاری سنگین تسلط دارند زیرا مقیاس پذیری و پاسخ اضطراری داخلی را ارائه می دهند که سیستم های هیدرولیک نمی توانند با هزینه قابل مقایسه با آن مطابقت کنند. جدول زیر تفاوت های کلیدی را نشان می دهد.

ترمزهای پایه: سیستم های درام و دیسک هوا در ناوگان مدرن

ترمز پایه - مجموعه انتهای چرخ که اصطکاک ایجاد می کند - مستقیماً مسافت توقف و مقاومت در برابر محو شدن را تعیین می کند و ناوگان به طور فزاینده ای ترمزهای دیسکی بادی را برای عملکرد ثابت خود ارزیابی می کنند. تضاد بین این دو طرح در هنگام توقف های اضطراری در کاهش های طولانی مدت، بیشتر نمایان می شود.

استانداردهای حیاتی ایمنی و روال بازرسی

بازرسی روزانه ترمز هوا طبق قانون الزامی است زیرا حتی یک افت فشار کوچک یا نقص در عملکرد قطعات می تواند به طور چشمگیری فاصله توقف را افزایش دهد. افت فقط 10 psi کمتر از حد معمول می‌تواند مسافت توقف را تا 20 درصد در یک کامیون با بار کامل افزایش دهد.

• تست نشت هوا: FMCSA مستلزم آن است که با خاموش شدن موتور و رها شدن ترمزها، یک سیستم کاملاً شارژ شده نباید بیش از 3 psi در یک دقیقه برای یک خودرو یا 4 psi برای یک خودروی ترکیبی از دست بدهد.
• بررسی هشدار هوای پایین: هشدارهای صوتی و تصویری باید قبل از کاهش فشار به زیر 60 psi فعال شوند.
• اعمال خودکار ترمز فنری: سوپاپ محافظ تراکتور و ترمزهای فنری باید بین 45 تا 20 psi درگیر شوند.
• ضربه تنظیم کننده شل: سفر Pushrod باید در محدوده تولید کننده باقی بماند. یک ضربه بیش از 1.5 اینچ در یک محفظه نوع 30 نیاز به تنظیم یا تعمیر فوری را نشان می دهد.
• تعویض کارتریج خشک کن هوا: اکثر سازندگان توصیه می کنند برای جلوگیری از آلودگی رطوبت، کارتریج خشک کن را هر 200000 مایل یا 24 ماه یکبار تعویض کنید.
• دمای خط تخلیه کمپرسور: با استفاده از یک دماسنج مادون قرمز، خط باید بین 220 درجه فارنهایت و 350 درجه فارنهایت در طول کار خوانده شود. مقادیر بالاتر نشان‌دهنده تجمع کربن یا خرابی شیر خشک کن هوا است.

داده‌های اتحادیه ایمنی خودروهای تجاری (CVSA) نشان می‌دهد که تخلفات مربوط به ترمز شایع‌ترین نقص خارج از سرویس در طول بازرسی‌های کنار جاده‌ای است و تقریباً 30 درصد از سفارش‌های خارج از سرویس خودرو را تشکیل می‌دهد.

سناریوها و راه حل های رایج عیب یابی

تعیین دقیق عیوب ترمز هوا مستلزم درک ترتیب علائم مربوط به افت فشار و محتمل‌ترین خرابی قطعات است. تکنسین ها اغلب با اندازه گیری زمان تا فشار کامل و ثبت تعداد چرخه های کمپرسور در دقیقه شروع می کنند.

• ایجاد فشار آهسته: معمولاً ناشی از فرسودگی سر کمپرسور، نشتی گاورنر یا خشک کن هوای اشباع است. یک کمپرسور باید فشار را از 85 psi به 100 psi در مدت 25 ثانیه در حالت بیکاری بالا افزایش دهد.
• کشش ترمز پس از رها کردن پدال: اغلب در یک شیر رله چسبنده، شلنگ لاستیکی فرو ریخته یا شیر آزادسازی سریع کالیبره نشده ردیابی می شود. پیچ خوردگی خطوط و دریچه های خروجی سوپاپ تست را بررسی کنید.
• رطوبت بیش از حد در مخازن: به خرابی شیر تصفیه هوا خشک کن یا عبور بیش از حد روغن کمپرسور اشاره می کند. تخلیه روزانه مخزن باید فقط یک غبار ریز را نشان دهد. آب مایع نشان دهنده نقص است.
• ترمز ناهموار: می تواند ناشی از ضربه های تنظیم کننده شلی نامطلوب، پوشش های اصطکاکی آلوده، یا محفظه ترمز معیوب باشد. اندازه گیری حرکت میله فشار در هر انتهای چرخ مشکل را جدا می کند.
• نشت مداوم هوا از دریچه های محفظه: معمولاً به معنای پارگی دیافراگم در داخل اتاقک سرویس یا فنر است. نشتی دیافراگم اتاقک سرویس می تواند مدار هوای جلو را در کمتر از 60 ثانیه تخلیه کند.

نحوه ادغام سیستم های ترمز ضد قفل (ABS) با ترمزهای هوایی

کامیون‌های مدرن ترمز هوا به الکترونیک متکی هستند سیستم های ترمز ضد قفل برای جلوگیری از قفل شدن چرخ، و کنترلر ABS مستقیماً سیگنال پنوماتیک را در انتهای هر چرخ تعدیل می کند. هنگامی که یک سنسور سرعت چرخ قفل اولیه را تشخیص می دهد، واحد کنترل الکترونیکی ABS سیگنالی را به یک شیر مدولاتور اختصاصی ارسال می کند که به سرعت فشار هوا را تا پنج بار در ثانیه آزاد می کند و دوباره اعمال می کند. این ضربان لاستیک را در اوج منحنی اصطکاک خود نگه می دارد و کنترل فرمان را روی سطوح صاف حفظ می کند.

FMCSA ABS را در تمام تراکتورهای کامیون تولید شده پس از مارس 1997 و تریلرهای ساخته شده پس از مارس 1998 الزامی می کند. در مقایسه با پیکربندی های غیر ABS، وسایل نقلیه مجهز به ABS کارآمد می توانند فاصله توقف روی آسفالت مرطوب را 10 تا 15 درصد کاهش دهند و در عین حال خطر جک را به طور کامل در هنگام توقف مستقیم از بین ببرند. ABS همچنین با سیستم ترمز الکترونیکی کامیون (EBS) ارتباط برقرار می کند تا نیروی ترمز بین تراکتور و تریلر را متعادل کند، ویژگی که فاصله ترمز ترکیبی را تا 5 تا 8 درصد اضافی در رویدادهای کاهش سرعت بزرگراه در دنیای واقعی کاهش می دهد.

سوالات متداول در مورد ترمز هوا در کامیون ها

چرا کامیون ها به جای ترمز هیدرولیک از ترمز بادی استفاده می کنند؟

کامیون ها از ترمز هوا استفاده می کنند زیرا هوای فشرده منبع نامحدود انرژی ذخیره شده را فراهم می کند و امکان اتصال آسان با تریلرها را فراهم می کند. گلدهند و یک سیستم پارک بی خطر فنری ارائه می دهد که ترمزهای هیدرولیک نمی توانند بدون اتصال مکانیکی جداگانه ایجاد کنند.

ترمزهای بادی کامیون ها برای عملکرد ایمن به چه میزان فشار نیاز دارند؟

ترمزهای بادی به حداقل 100 psi نیاز دارند تا ترمزهای دستی فنری را کاملاً آزاد نگه دارند و گاورنر معمولاً فشار سیستم را بین 100 تا 125 psi حفظ می کند. اخطار هوای پایین در 60 psi فعال می شود و درگیر شدن ترمز فنری خودکار در حدود 45 تا 20 psi رخ می دهد.

قطعات ترمز هوا هر چند وقت یکبار باید بازرسی شوند؟

قبل از سفر گردشی که شامل تخلیه مخازن هوا و بررسی قطع و وصل کمپرسور است قبل از هر سفر الزامی است. یک بازرسی مکانیکی دقیق از تنظیم کننده های شل، میله های فشار محفظه و آسترها باید هر 10000 مایل یا در هر بازه تعویض روغن انجام شود.

تفاوت بین ترمز سرویس و ترمز فنری چیست؟

را ترمز سرویس از فشار هوای اعمال شده توسط پای راننده برای فعال کردن ترمزهای پایه برای توقف های معمولی استفاده می کند. را ترمز فنری ترمز دستی/اضطراری است که از فنرهای قدرتمندی استفاده می کند که با فشار هوا جمع می شوند. وقتی هوا تمام می شود به طور خودکار درگیر می شوند.

آیا کامیونی که تمام فشار هوا را از دست می دهد همچنان می تواند متوقف شود؟

بله، ترمزهای دستی فنری به طور خودکار اعمال می شوند، زیرا فشار به زیر آستانه سازنده، معمولاً حدود 45 psi می رسد. با این حال، خودرو به طور ناگهانی و بدون مدولاسیون متوقف می‌شود، بنابراین به رانندگان آموزش داده می‌شود که به محض فعال شدن هشدار کم‌هوای خود، خود را کنار بکشند.

چرا هنگام فشردن یا رها شدن پدال، ترمزهای بادی گاهی صدای هیس می زنند؟

را hissing noise is the sound of air being exhausted through quick‑release valves or the treadle valve exhaust port. It signals that the braking circuit is venting correctly and the chambers are retracting; a constant loud hiss, however, points to a stuck valve or a damaged diaphragm.

سیستم ترمز هوای دو مداره چیست؟

یک سیستم دو مداره، جریان هوا را به دو مدار مستقل تقسیم می‌کند، که معمولاً یکی برای محور فرمان و دیگری برای محور(های) محرک است. اگر یکی از مدارها دچار نشتی بزرگ شود، مدار دیگر فشار کافی برای توقف کنترل شده کامیون را حفظ می کند. FMCSA تمام وسایل نقلیه ترمز هوا را که از سال 1975 تولید شده اند را ملزم می کند که این جداسازی را داشته باشند.

را Long‑Term Evolution of Truck Air Brake Systems

فناوری ترمز بادی با کنترل‌های الکترونیکی و سیستم‌های پیشرفته کمک راننده که نحوه مدیریت هوای فشرده را تغییر می‌دهند، به پیشرفت خود ادامه می‌دهد. سیستم‌های ترمز کنترل‌شده الکترونیکی (ECBS) اکنون کنترل کشش، عملکردهای پایداری و کروز کنترل تطبیقی ​​را ادغام می‌کنند و سیگنال‌های تقاضای ترمز را با سیم ارسال می‌کنند و در عین حال محرک‌های پنوماتیکی را روی چرخ‌ها نگه می‌دارند. این سیستم ها می توانند زمان پاسخ دهی ترمز را به کمتر از 0.25 ثانیه کاهش دهند و امکان مدولاسیون دقیق چرخ به چرخ را فراهم کنند، چیزی که مدارهای کاملاً پنوماتیکی برای رسیدن به آن تلاش می کنند. تله‌ماتیک ناوگان اکنون سلامت سیستم هوا را در زمان واقعی ردیابی می‌کند، نشتی‌های آهسته را نشان می‌دهد و نیازهای تعویض کارتریج خشک‌کن را پیش از ایجاد خرابی در کنار جاده پیش‌بینی می‌کند.

پیشرفت‌های آینده بر کاهش وزن از طریق مخازن هوای ترکیبی و معماری‌های یکپارچه هوا بر روی الکتریکی تمرکز دارند. حتی با این تغییرات، اصل اصلی بدون تغییر باقی می ماند: هوای فشرده ذخیره شده در مخازن همچنان قابل اطمینان ترین و مقیاس پذیرترین وسیله برای ترمزهای سنگین است. یک تریلر تراکتور 18 چرخ تکی به بیش از دوازده دریچه هوا و شش محفظه ترمز بستگی دارد که در هر ثانیه در حرکت با هماهنگی کامل کار می کنند.