Vzduchový brzdový systém: komponenty, princip fungování a aplikace
ÚVOD
„Brzdy jsou stejně důležité jako motor pro automobil“ velmi správně řekl, jako když potřebujeme motor pro provoz vozidla, než jsme také vyžaduje brzdy k jeho zastavení, Toto tvrzení se také podobá s prvním Newtonovým zákonem, všichni známe. Jak víme, v dnešní době používáme u lehkých vozidel k zastavení nebo zpomalení vozidla hydraulický brzdový systém, ale vyvstává otázka: Je hydraulický brzdový systém účinný, pokud jde o těžká vozidla? Pokud ne, co potřebujeme k zastavení nebo zpomalení těžkých vozidel, jako jsou autobusy a nákladní automobily? Pojďme hledat odpovědi.
Vzduchový brzdový systém je typ brzdového systému, který se obvykle používá u těžkých užitkových vozidel nebo vozidel, která vyžadují nějaký opravdu výkonný a účinný brzdový systém. Jedná se o druh třecí brzdy, kde se místo hydraulické kapaliny používá vzduch jako stlačovací médium pro brzdové destičky.
Pneumatický vzduchový brzdový systém se obvykle používá v těžkých vozidlech, jako jsou autobusy a nákladní automobily.
Vzduchové brzdy vynalezl George Westinghouse pro použití ve vlacích. Poté, co se osvědčily ve vlacích, byly vzduchové brzdy později upraveny pro použití v těžkých vozidlech. Bezpečnost a jistota při brzdění, kterou pneumatické brzdy poskytují těžkým vozidlům, je dodnes prokazatelná.
Proč potřebujeme vzduchový brzdový systém?
Jak jsme již uvedli, brzdový systém je potřebou automobilového vozidla, ale jak všichni víme, pokud jde o použití, každé vozidlo není stejné, protože některá vozidla se používají pro lehké užitkové účely, jako jsou osobní automobily a jízdní kola, a některá se používají pro těžké účely, jako jsou autobusy a nákladní automobily, proto je potřeba různých brzdových systémů z následujících důvodů:
* Vzhledem k tomu, že zatížení lehkého a těžkého vozidla se liší, je brzdná síla potřebná k zastavení těžkého vozidla mnohem větší než u lehkého vozidla, proto by těžká vozidla měla být vybavena brzdovým systémem, který dokáže zajistit dostatečnou brzdnou sílu, která dokáže vozidlo zastavit nebo zpomalit.
* Pokud hovoříme o lehkých vozidlech, hydraulické brzdy poskytují vzhledem ke svým malým rozměrům více než dostatečnou brzdnou sílu k zastavení nebo zpomalení vozidla, ale pokud jde o těžká vozidla, která mají velké rozměry, je účinnost hydraulického brzdového systému velkým problémem.
* Vzhledem k tomu, že v hydraulickém brzdovém systému se ke stlačení pístu používá kapalina, je bezpečnost velkým problémem, protože pokud dojde k jakékoli netěsnosti v součástech hydraulického systému, účinnost brzdění se snadno sníží nebo dokonce zcela ztratí, protože vzduch je vždy k dispozici, takže selhání brzd v důsledku netěsnosti je u vzduchového brzdového systému menším problémem.
* Součásti (hlavní válec, brzdové potrubí atd.), které jsou součástí hydraulického brzdového systému, mohou být v brzdovém systému použity jako brzdový prostředek.) hydraulického brzdového systému se zvětšují s rostoucí velikostí vozidla, což následně způsobuje, že jeho instalace je velmi složitá, což u vzduchového brzdového systému není problém.
* Kvůli bezpečnostním opatřením, jako je selhání brzd a účinnost, vláda stanovila povinnost používat vzduchový brzdový systém u těžkých vozidel, jako jsou autobusy a nákladní vozidla.
Z těchto výše uvedených důvodů tedy George Westinghouse v březnu 1872 zavedl vzduchový brzdový systém pro brzdový systém na železnici kvůli jeho bezporuchovosti.
Hlavní součásti
1. Vzduchový brzdový systém pro železnici. Vzduchový kompresor – jedná se o kompresor, který čerpá vzduch z atmosféry do zásobníku vzduchu a je poháněn motorem prostřednictvím řemenového pohonu.
2. Vzduchový kompresor – jedná se o kompresor, který čerpá vzduch z atmosféry do zásobníku vzduchu. Regulátor vzduchového kompresoru- Je to řídicí zařízení používané ve vzduchovém brzdovém systému, které řídí kompresní tlak vzduchu, který je čerpán do zásobníku vzduchu prostřednictvím vzduchového kompresoru.
3. Vysoušeč vzduchu- Je to zařízení používané k odstranění vlhkosti ze vzduchu přicházejícího z atmosféry, aby se zabránilo kondenzaci vody v potrubí a zásobníku vzduchu, která může způsobit poruchu brzd, například v zimě v důsledku zamrznutí této zkondenzované vody.
4. Sušička vzduchu- Je to zařízení používané k odstranění vlhkosti ze vzduchu přicházejícího z atmosféry, aby se zabránilo kondenzaci vody v potrubí a zásobníku vzduchu. Zásobník vzduchu (nádrž) – jedná se o nádrž, která slouží k uskladnění stlačeného vzduchu zaslaného kompresorem, tento zásobník má vždy dostatečné množství stlačeného vzduchu, aby bylo možné brzdit několikrát, a také zabraňuje selhání brzd, když vzduchový kompresor vykazuje poruchu.
5. Zásobník vzduchu (nádrž) – jedná se o nádrž, která slouží k uskladnění stlačeného vzduchu zaslaného kompresorem. Brzdový pedál – je to mechanismus, který ovládá řidič a slouží k ovládání brzd za účelem zastavení nebo zpomalení vozidla. Brzdový pedál po sešlápnutí tlačí stlačený vzduch, který následně zabrzdí pohybující se pneumatiku.
6. Brzdový pedál je vybaven brzdovým systémem. Sběrač nečistot- Je to zařízení, které je umístěno uvnitř brzdového potrubí v místě, kde se odděluje větev a odvádí se k trojventilu, který odstraňuje nečistoty ze vzduchu před jeho odesláním do trojventilu
7. Brzdový válec nebo brzdová komora- Je to zařízení, které se skládá z válce a pístu, přes které se přivádí tlak stlačeného vzduchu, aby tlačil na brzdové destičky, které se následně třecím kontaktem dotýkají kotouče nebo bubnu, aby zastavily nebo zpomalily vozidlo.
8. Brzdový válec nebo brzdová komora- Je to zařízení, které se skládá z válce a pístu, přes které se přivádí tlak stlačeného vzduchu, aby tlačil na brzdové destičky, které se následně třecím kontaktem dotýkají kotouče nebo bubnu, aby zastavily nebo zpomalily vozidlo. Brzdový ventil nebo trojitý ventil – spuštění a uvolnění brzdy vyžaduje nepřetržité uvolňování a zvyšování tlaku uvnitř brzdového potrubí a brzdového válce podle pohybu brzdového pedálu, což se provádí pomocí trojitého ventilu používaného ve vzduchovém brzdovém systému.
9. Brzdové bubny – Brzdový buben je součást, jejímž prostřednictvím se brzdná síla způsobená třecím kontaktem mezi brzdovými destičkami a obložením bubnu přenáší na kolo za účelem zastavení nebo zpomalení vozidla, Vnější povrch brzdového bubnu tvořený obložením bubnu se otáčí s kolem a vnitřní část tvořená brzdovými čelistmi zůstává v klidovém stavu, když není sešlápnut brzdový pedál.
Poznámka – Obvykle se v pneumatické brzdové soustavě používají brzdové bubny, ale při vhodném uspořádání lze v pneumatické brzdové soustavě použít i kotoučové brzdy.
Fungování pneumatické brzdové soustavy
Typická konfigurace pneumatické brzdové soustavy těžkého vozidla se skládá z provozní brzdy, parkovací brzdy, ovládacího pedálu a zásobníku vzduchu. Parkovací brzdy v této konfiguraci se skládají ze sady kotoučových nebo bubnových brzd udržovaných v blokovací poloze pružinovým mechanismem. K uvolnění parkovací brzdy a uvedení vozidla do pohybu je pak zapotřebí tlaku vzduchu. V případě provozních brzd, které se používají pro běžný provoz vozidla, se k zastavení nebo zapnutí a vypnutí brzdy používá pedál.
Obecně se pro tento druh použití používá tlak 6,8 až 8,2 barů. Většina těžkých užitkových vozidel používá bubnové brzdy se vzduchovým brzdovým systémem, i když v současné době se prosazuje i používání kotoučových brzd. Každé vozidlo vybavené vzduchovými brzdami má tlakoměr umístěný na přístrojové desce a v zorném poli řidiče, což umožňuje řidiči nebo obsluze vozidla mít naprostý přehled o provozním tlaku v kompresoru. Rovněž jsou zavedeny příslušné systémy a bezpečnostní mechanismy, které řidiče nebo obsluhu upozorní, pokud dojde k poruše nebo náhlému poklesu provozního tlaku. Jako nouzový bezpečnostní mechanismus se v případě extrémního náhlého poklesu tlaku vzduchu okamžitě aktivují pružinové parkovací brzdy, které vozidlo bezpečně zastaví.
Základní princip vzduchového brzdového systému je podobný jakémukoli jinému typu brzdového systému, jediným odlišujícím faktorem je použití stlačeného vzduchu namísto hydraulických kapalin. V zásadě se tedy jedná o běžný brzdový systém.
Napájecí systém: Srdcem každého vzduchového brzdového systému je kompresor, Kompresor je zařízení, které vytváří a určitým způsobem reguluje průtok stlačeného vzduchu v systému. Kompresor je poháněn přímo motorem a používá běžné mazivo dostupné s motorem.
Stlačený vzduch je tlačen přes chladicí cívku do sušičky vzduchu. Odtud se vzduch ukládá do zásobní nádrže pro použití. Zásobníková nádrž je propojena se složitou sítí okruhů pro přední brzdy, zadní brzdy a parkovací brzdy. Zásobovací systém obsahuje také vypouštěcí ventil, ventil pro omezení tlaku a bezpečnostní ventil.
Řídicí systém: Řídicí systém se skládá převážně z okruhu provozní brzdy, okruhu parkovací brzdy a okruhu brzdy přívěsu (je-li k dispozici). Obvod provozní brzdy se skládá ze dvou samostatných brzdových obvodů, každý pro přední a zadní brzdu. Oba tyto okruhy jsou připojeny ke svým speciálním zásobníkům pro větší bezpečnost v případě poruchy hlavního zásobníku.
Obvod parkovací brzdy je připojen k pružinovému mechanismu, ve kterém se tlak vzduchu využívá k udržení pružiny v odblokované poloze. Pokles tlaku v tomto okruhu má za následek sepnutí parkovacích brzd. Brzdový systém přívěsu má vlastní vedení pro provoz a používá se v případě, že je k vozidlu připojen přívěs. Má přívodní a ovládací potrubí. Napájecí vedení je napájeno z hlavní nádrže a ovládací vedení dostává signál ze systému provozních brzd pro lepší brzdění.
Když řidič vozidla sešlápne brzdový pedál, aby zastavil nebo zpomalil vozidlo, probíhají následující procesy-
1. Brzdový pedál se sešlápne, aby se vozidlo zastavilo nebo zpomalilo. Když řidič nastartuje motor, spustí se brzdový kompresor, protože je poháněn motorem, který následně začne stlačovat atmosférický vzduch a prostřednictvím regulátoru kompresoru je tento stlačený vzduch s optimálním tlakem posílán do zásobníku stlačeného vzduchu, ve kterém je vždy uloženo určité množství vzduchu z předchozího cyklu.
2. Brzdový kompresor se spustí, když řidič nastartuje motor. Když řidič sešlápne brzdový pedál, uzavře se výstupní ventil trojitého ventilu a otevře se vstupní ventil, který následně umožní průchod stlačeného vzduchu ze zásobníku brzdovým potrubím systému.
3. Tento stlačený vzduch proudící brzdovým potrubím se pak přenese do brzdového válce, který má v sobě píst.
4. Brzdový válec se uzavře a otevře. Když stlačený vzduch působí tlakem na píst uvnitř brzdové komory, píst se posune z původní polohy, čímž se tato pneumatická energie přemění na energii mechanickou.
5. Brzdový válec je vybaven brzdovým systémem. Na konci kola brzdového válce jsou umístěny brzdové bubny, uvnitř kterých se nachází pouzdro mechanického pohonu, jako jsou pružiny nebo vůle, které mají na svém vnějším konci brzdové destičky.
6. Brzdový válec je umístěn na konci kola. V důsledku pohybu pístu v důsledku tlaku stlačeného vzduchu se mechanický pohon uvnitř brzdového bubnu rozpíná, což následně tlačí brzdové destičky směrem ven, aby došlo ke třecímu kontaktu s rotujícími vedeními bubnu.
7. Tímto třecím kontaktem mezi brzdovými destičkami a rotujícími vedeními bubnu se na kola působí brzdami za účelem zastavení nebo zpomalení vozidla.
Použití
Díky své vlastnosti zabránit selhání brzd jsou vzduchové brzdové systémy široce používány v různých vozidlech, ale v těžkých vozidlech, jako jsou nákladní automobily a autobusy, je vzhledem k vládním předpisům pro vozidla vzduchový brzdový systém povinný.
1. Používá se na železnici
2. Vzduchový brzdový systém se používá na železnici. Všechny nákladní automobily a autobusy, které jsou dnes na silnicích, používají vzduchové brzdové systémy, z nichž některé jsou:
* autobusy Volvo 9400PX.
* nákladní automobil Bharat Benz 3123R.
* nákladní automobily s více přívěsy,
* vysokorychlostní dálkové autobusy,
* vozidla vojenského určení a
* návěsy
.