SISTEMA DEL FRENO AD ARIA: COMPONENTI, PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO E APPLICAZIONI
INTRODUZIONE
“I freni sono importanti come un motore per un’automobile” detto molto giustamente come se abbiamo bisogno del motore per eseguire un veicolo che abbiamo anche bisogno dei freni per fermarlo, questa dichiarazione assomiglia anche con la prima legge di Newton, tutti noi abbiamo familiarità con. Come sappiamo ora un giorno in veicoli leggeri usiamo il sistema di freno idraulico per fermare o decelerare il veicolo, ma le domande sorge, è il sistema di freno idraulico efficace quando si tratta di veicoli pesanti? Se no, allora di cosa abbiamo bisogno per fermare o decelerare i veicoli pesanti come autobus e camion? Andiamo a caccia delle risposte.
Il sistema di frenatura ad aria è un tipo di sistema di frenatura generalmente utilizzato nei veicoli commerciali pesanti o nei veicoli che richiedono un sistema di frenatura davvero potente ed efficiente. Si tratta di un tipo di freno a frizione in cui invece del fluido idraulico, l’aria viene utilizzata come mezzo di compressione per le pastiglie dei freni.
Il sistema di freno pneumatico ad aria viene solitamente utilizzato in veicoli pesanti come autobus e camion.
I freni ad aria furono inventati da George Westinghouse per l’uso nei treni. Dopo aver dimostrato il suo calibro nei treni, i freni ad aria sono stati successivamente adattati per essere utilizzati nei veicoli pesanti. La sicurezza e la sicurezza di frenata che i freni ad aria forniscono ai veicoli pesanti sono garantite fino ad oggi.
Perché abbiamo bisogno del sistema di freni ad aria?
Come abbiamo già discusso il sistema frenante è la necessità di un veicolo automobilistico, ma come tutti sappiamo quando si tratta dell’applicazione ogni veicolo non è lo stesso come alcuni veicoli sono utilizzati per scopi di utilità leggera come auto e moto e alcuni sono utilizzati per scopi pesanti come autobus e camion, quindi c’è la necessità di diversi sistemi frenanti per le seguenti ragioni-
* Come il carico sul veicolo leggero e sul veicolo pesante varia la forza frenante necessaria per fermare il veicolo pesante è molto più di quella del veicolo leggero, quindi i veicoli pesanti dovrebbero essere dotati di un sistema frenante che può fornire abbastanza forza frenante che può fermare o decelerare il veicolo.
* Quando parliamo di veicoli leggeri, i freni idraulici forniscono una forza frenante più che sufficiente per fermare o decelerare il veicolo a causa della sua breve dimensione, ma quando si tratta di veicoli pesanti che sono di grandi dimensioni, l’efficacia del sistema frenante idraulico è la grande preoccupazione.
* Come il fluido è usato per premere il pistone nel sistema di frenatura idraulico la sicurezza è la grande preoccupazione come se c’è qualsiasi perdita nei componenti del sistema idraulico l’efficienza della frenatura è prontamente ridotta o addirittura persa completamente, poiché l’aria è sempre disponibile così il guasto del freno dovuto alla perdita è la preoccupazione meno nel sistema di frenatura dell’aria.
* I componenti (cilindro maestro, linee del freno ecc.Le dimensioni del sistema di freno idraulico aumentano con l’aumento delle dimensioni del veicolo che a sua volta lo rende molto complesso da installare, il che non è un problema con il sistema di freno ad aria.
* A causa delle misure di sicurezza come il guasto del freno e l’efficienza, il governo ha reso obbligatorio per i veicoli pesanti come autobus e camion l’uso del sistema di freno ad aria.
Quindi, a causa di queste ragioni sopra menzionate, nel marzo 1872 George Westinghouse ha introdotto il sistema di frenatura ad aria per il sistema di frenatura nelle ferrovie, grazie alla sua caratteristica a prova di errore.
Componenti principali
1. Compressore d’aria- È il compressore che pompa l’aria dall’atmosfera al serbatoio dell’aria ed è azionato dal motore attraverso la trasmissione a cinghia.
2. Regolatore del compressore d’aria- È il regolatore dell’aria. Regolatore del compressore d’aria- È il dispositivo di governo utilizzato nel sistema di freno ad aria che controlla la pressione di compressione dell’aria che viene pompata al serbatoio di stoccaggio dell’aria attraverso il compressore d’aria.
3. Essiccatore dell’aria- È il dispositivo utilizzato per rimuovere il contenuto di umidità dall’aria proveniente dall’atmosfera per prevenire le linee e lo stoccaggio dell’aria dalla condensazione dell’acqua che può causare il guasto del freno come durante gli inverni a causa del congelamento dell’acqua condensata.
4. Stoccaggio dell’aria (serbatoio) – È il dispositivo utilizzato per rimuovere il contenuto di umidità dall’aria proveniente dall’atmosfera. Stoccaggio dell’aria (serbatoio) – È il serbatoio che viene utilizzato per immagazzinare l’aria compressa inviata dal compressore, questo stoccaggio ha sempre abbastanza quantità di aria compressa in modo che i freni possono essere applicati più volte e impedisce anche il guasto del freno quando il compressore d’aria mostra malfunzionamento.
5. Pedale del freno- È il meccanismo che è azionato dal conducente e viene utilizzato per azionare i freni al fine di fermare o decelerare il veicolo. I freni quando vengono premuti spingono l’aria compressa che a sua volta applica i freni al pneumatico in movimento.
6. Raccoglitore di sporcizia- È il dispositivo che è posto all’interno di una linea di tubo del freno nel luogo in cui un ramo è separato e tolto alla valvola tripla che rimuove la sporcizia dall’aria prima di inviarla alla valvola tripla
7. Cilindro del freno o camera del freno- È il dispositivo che consiste di un cilindro e pistone sopra il quale la pressione dell’aria compressa è applicata per spingere le pastiglie del freno che a sua volta fa il contatto frizionale con il disco o il tamburo per fermare o decelerare il veicolo.
8. Valvola del freno o valvola tripla- È il dispositivo che consiste in un cilindro e pistone sopra il quale la pressione dell’aria compressa è applicata per spingere le pastiglie del freno che a sua volta fa il contatto frizionale con il disco o il tamburo per fermare il veicolo. Valvola del freno o valvola tripla – L’attuazione e il rilascio del freno richiede il rilascio e la costruzione continua della pressione all’interno delle linee del freno e del cilindro del freno secondo il movimento del pedale del freno, questo è fatto dalla valvola tripla utilizzata nel sistema del freno ad aria.
9. Tamburi dei freni – Il tamburo dei freni è il componente attraverso il quale la forza frenante dovuta al contatto per attrito tra le pastiglie dei freni e la guarnizione del tamburo viene trasferita alla ruota per fermare o decelerare il veicolo. La superficie esterna del tamburo dei freni che consiste nella guarnizione del tamburo ruota con la ruota e la parte interna che consiste nelle ganasce rimane nel suo stato di riposo quando il pedale del freno non viene premuto.
Nota – Di solito i tamburi dei freni sono usati nel sistema dei freni ad aria, ma con una disposizione adatta il freno a disco può anche essere usato nel sistema dei freni ad aria.
Funzionamento del sistema dei freni ad aria
Una tipica configurazione del sistema dei freni ad aria per un veicolo pesante consiste in freni di servizio, freni di parcheggio, un pedale di controllo e un serbatoio di stoccaggio dell’aria. I freni di parcheggio in questa configurazione consistono in una serie di freni a disco o a tamburo tenuti in posizione di blocco da un meccanismo a molla. La pressione dell’aria è quindi necessaria per rilasciare il freno di stazionamento e mettere in moto il veicolo. Nel caso dei freni di servizio che sono usati per il funzionamento regolare del veicolo, si spinge un pedale per fermare o innestare e disinnestare il freno.
Generalmente, una pressione da 6,8 a 8,2 bar è usata per questo tipo di applicazione. La maggior parte dei veicoli commerciali pesanti utilizza tamburi con sistemi di freno ad aria, anche se ora si sta diffondendo anche l’uso di freni a disco. Ogni veicolo dotato di freni ad aria ha un manometro montato sul cruscotto e in chiara linea di vista del conducente, questo permette al conducente o all’operatore del veicolo di essere completamente consapevole della pressione operativa nel compressore. Inoltre, ci sono sistemi adeguati e meccanismi di sicurezza che avvisano il conducente o l’operatore in caso di malfunzionamento o di un improvviso calo della pressione operativa. Come meccanismo di emergenza di sicurezza in caso di un calo improvviso ed estremo della pressione dell’aria, i freni di parcheggio a molla sono immediatamente inseriti mettendo il veicolo in sicurezza.
Il principio di base di un sistema di freno ad aria è simile a qualsiasi altro tipo di sistema frenante, l’unico fattore di differenziazione è l’uso di aria compressa al posto dei fluidi idraulici. Quindi in linea di principio è solo un sistema frenante convenzionale.
Sistema di alimentazione: Il cuore di ogni sistema di freno ad aria è il compressore, Il compressore è il dispositivo che genera e in un certo senso regola il flusso di aria compressa nel sistema. Il compressore è alimentato direttamente dal motore e utilizza il comune lubrificante disponibile con il motore.
L’aria compressa viene spinta attraverso una bobina di raffreddamento e in un essiccatore. Da qui l’aria viene immagazzinata in un serbatoio per l’uso. Il serbatoio è collegato con un’intricata rete di circuiti per i freni anteriori, i freni posteriori e i freni di stazionamento. Il sistema di alimentazione contiene anche la valvola di scarico, la valvola di limitazione della pressione e la valvola di sicurezza.
Sistema di controllo: Il sistema di controllo è composto per lo più dal circuito dell’interruzione di servizio, dal circuito del freno di stazionamento e dal circuito del freno del rimorchio (se applicabile). Il circuito di frenata di servizio è composto da due circuiti di frenata individuali ciascuno per il freno anteriore e quello posteriore. Entrambi questi circuiti sono collegati ai loro serbatoi speciali per una maggiore sicurezza nel caso in cui il serbatoio principale si guasti.
Il circuito del freno di stazionamento è collegato a un meccanismo a molla in cui la pressione dell’aria viene utilizzata per mantenere la molla in posizione sbloccata. Una caduta di pressione di questo circuito provoca l’innesto dei freni di stazionamento. Il sistema di freno del rimorchio ha le proprie linee per il funzionamento e viene utilizzato quando c’è un rimorchio attaccato al veicolo. Ha una linea di alimentazione e una linea di controllo. La linea di alimentazione è alimentata dal serbatoio principale e la linea di controllo riceve il suo segnale dal sistema di freno di servizio per una migliore frenata.
Quando il guidatore di un veicolo preme il pedale del freno per fermare o decelerare il veicolo, hanno luogo i seguenti processi:
1. Quando il guidatore avvia il motore, il freno si attiva. Quando il conducente avvia il motore, il compressore dei freni si avvia perché è azionato dal motore che a sua volta inizia a comprimere l’aria atmosferica e attraverso il regolatore del compressore questa aria compressa con pressione ottimale viene inviata al serbatoio dell’aria compressa che ha sempre una certa quantità di aria immagazzinata dal ciclo precedente. Quando il conducente preme il pedale del freno, la valvola di uscita della valvola tripla si chiude e la valvola di ingresso si apre, il che a sua volta dà il passaggio all’aria compressa dal serbatoio per passare attraverso le linee del freno del sistema.
3. Questa aria compressa che scorre attraverso le linee del freno viene poi trasferita al cilindro del freno che ha un pistone al suo interno.
4. Quando l’aria compressa applica la pressione sul pistone all’interno della camera del freno, il pistone si allontana dalla sua posizione originale che converte questa energia pneumatica in energia meccanica.
5. All’estremità della ruota del cilindro del freno, i tamburi del freno sono posti all’interno dei quali c’è un alloggiamento dell’attuatore meccanico come le molle o le maniche che hanno pastiglie del freno alla sua estremità esterna.
6. A causa del movimento del pistone a causa della pressione applicata dall’aria compressa, l’attuatore meccanico all’interno del tamburo del freno si espande che a sua volta spinge le pastiglie del freno in direzione esterna per fare il contatto di attrito con le linee del tamburo rotante.
7. Con questo contatto di attrito tra le pastiglie del freno e le linee del tamburo rotante i freni sono applicati alle ruote per fermare o decelerare il veicolo.
Applicazione
Grazie alla sua proprietà di prevenire il guasto dei freni, i sistemi di freni ad aria sono ampiamente usati in vari veicoli, ma nei veicoli pesanti come i camion e gli autobus, a causa dei regolamenti governativi sui veicoli, il sistema di freni ad aria è obbligatorio.
1. È usato nelle ferrovie
2. Tutti i camion e gli autobus sulla strada oggi usano sistemi di freno ad aria, alcuni di loro sono.
* autobus Volvo 9400PX.
* camion Bharat Benz 3123R.
* camion con rimorchi multipli,
* autobus ad alta velocità a lungo raggio,
* veicoli di utilità militare e
* semirimorchi