Sistemul de frânare pneumatică: COMPONENTE, PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE ȘI APLICAȚII
INTRODUCERE
„Frânele sunt la fel de importante ca un motor pentru un automobil”, foarte corect spus, deoarece dacă avem nevoie de un motor pentru a rula un vehicul, atunci avem nevoie și de frâne pentru a-l opri, Această afirmație seamănă, de asemenea, cu prima lege a lui Newton, pe care o cunoaștem cu toții. După cum știm, în prezent, la vehiculele ușoare folosim sistemul hidraulic de frânare pentru a opri sau a decelera vehiculul, dar se pune întrebarea dacă sistemul hidraulic de frânare este eficient atunci când este vorba de vehicule grele? Dacă nu, atunci de ce avem nevoie pentru a opri sau decelera vehiculele grele, cum ar fi autobuzele și camioanele? Să vânăm răspunsurile.
Sistemul de frânare pneumatică este un tip de sistem de frânare utilizat în general la vehiculele comerciale grele sau la vehiculele care necesită un sistem de frânare cu adevărat puternic și eficient. Este un tip de frână de fricțiune în care, în loc de fluid hidraulic, se folosește aerul ca mediu de compresie pentru plăcuțele de frână.
Sistemul pneumatic de frânare pneumatică este utilizat de obicei la vehiculele grele, cum ar fi autobuzele și camioanele.
Frânele pneumatice au fost inventate de George Westinghouse pentru a fi utilizate în trenuri. După ce și-a dovedit calibrul în trenuri, frânele pneumatice au fost ulterior adaptate pentru a fi utilizate la vehiculele grele. Siguranța și încrederea în frânare pe care frânele pneumatice o oferă vehiculelor grele sunt garantate până în prezent.
De ce avem nevoie de sistemul de frânare pneumatică?
După cum am discutat deja, sistemul de frânare este necesar pentru un autovehicul, dar, după cum știm cu toții, atunci când vine vorba de aplicație, fiecare vehicul nu este la fel, deoarece unele vehicule sunt utilizate în scopuri utilitare ușoare, cum ar fi mașinile și bicicletele, iar altele sunt utilizate în scopuri grele, cum ar fi autobuzele și camioanele, Astfel, este nevoie de sisteme de frânare diferite din următoarele motive:
* Deoarece încărcătura unui vehicul ușor și a unui vehicul greu variază, forța de frânare necesară pentru a opri un vehicul greu este mult mai mare decât cea a unui vehicul ușor, astfel încât vehiculele grele ar trebui să fie echipate cu un sistem de frânare care poate asigura o forță de frânare suficientă pentru a opri sau decelera vehiculul.
* Atunci când vorbim despre vehicule ușoare, frânele hidraulice asigură o forță de frânare mai mult decât suficientă pentru a opri sau decelera vehiculul datorită dimensiunilor sale scurte, dar când vine vorba de vehiculele grele, care au dimensiuni mari, eficacitatea sistemului de frânare hidraulică reprezintă o mare preocupare.
* Deoarece lichidul este utilizat pentru a apăsa pistonul în sistemul de frânare hidraulică, siguranța este o mare preocupare, deoarece dacă există vreo scurgere în componentele sistemului hidraulic, eficiența frânării este ușor redusă sau chiar pierdută complet, deoarece aerul este întotdeauna disponibil, astfel încât defectarea frânei din cauza scurgerilor este mai puțin îngrijorătoare în sistemul de frânare pneumatică.
* Componentele (cilindrul principal, conductele de frână etc.) sunt foarte importante pentru sistemul de frânare.) dimensiunea sistemului de frânare hidraulic crește odată cu creșterea dimensiunii vehiculului, ceea ce, la rândul său, face ca instalarea acestuia să fie foarte complexă, ceea ce nu reprezintă o problemă în cazul sistemului de frânare pneumatică.
* Datorită măsurilor de siguranță, cum ar fi defectarea și eficiența frânelor, guvernul a făcut obligatorie utilizarea sistemului de frânare pneumatică pentru vehiculele grele, cum ar fi autobuzele și camioanele.
Deci, datorită acestor motive menționate mai sus, în martie 1872, George Westinghouse a introdus sistemul de frânare pneumatică pentru sistemul de frânare din căile ferate, datorită caracteristicii sale de siguranță.
Componente principale
1. Compresor de aer- Este compresorul care pompează aerul din atmosferă în rezervorul de stocare a aerului și este acționat de motor prin intermediul unei curele de transmisie.
2. Compresor de aer. Regulatorul compresorului de aer- Este dispozitivul de reglare utilizat în sistemul de frânare pneumatică care controlează presiunea de compresie a aerului care este pompat în rezervorul de stocare a aerului prin intermediul compresorului de aer.
3. Uscătorul de aer- Este dispozitivul utilizat pentru a îndepărta conținutul de umiditate din aerul provenit din atmosferă pentru a preveni condensarea apei din conducte și din depozitul de aer care poate cauza defecțiuni ale frânelor, cum ar fi în timpul iernilor, din cauza înghețului acelei ape condensate.
4. Înmagazinarea aerului (rezervor)- Este rezervorul care este folosit pentru a stoca aerul comprimat trimis de compresor, această stocare are întotdeauna o cantitate suficientă de aer comprimat astfel încât frânele să poată fi aplicate de mai multe ori și, de asemenea, previne defectarea frânelor atunci când compresorul de aer prezintă defecțiuni.
5. Pedala de frână- Este mecanismul care este acționat de către conducătorul auto și este utilizat pentru a acționa frânele în vederea opririi sau decelerației vehiculului. Frânele atunci când sunt apăsate au împins aerul comprimat care, la rândul său, aplică frânele pe anvelopa în mișcare.
6. Colector de murdărie- Este dispozitivul care este plasat în interiorul unei conducte de frână în locul în care o ramură este separată și dusă la supapa triplă care îndepărtează murdăria din aer înainte de a-l trimite la supapa triplă
7. Cilindru de frână sau cameră de frână- Este dispozitivul care constă dintr-un cilindru și un piston peste care se aplică presiunea aerului comprimat pentru a împinge plăcuțele de frână care, la rândul lor, intră în contact prin frecare cu discul sau tamburul pentru a opri sau decelera vehiculul.
8. Supapa de frână sau supapa triplă- Acționarea și eliberarea frânei necesită eliberarea și acumularea continuă a presiunii în interiorul conductelor de frână și a cilindrului de frână în funcție de mișcarea pedalei de frână acest lucru este realizat de supapa triplă utilizată în sistemul de frânare pneumatică.
9. Tamburii de frână – Tamburul de frână este componenta prin care forța de frânare datorată contactului de frecare dintre plăcuțele de frână și garnitura tamburului este transferată roții pentru a opri sau decelera vehiculul, Suprafața exterioară a tamburului de frână formată din garnitura tamburului se rotește odată cu roata, iar partea interioară formată din saboții de frână rămâne în stare de repaus atunci când pedala de frână nu este apăsată.
Notă – De obicei, în sistemul de frânare pneumatică se folosesc tamburi de frână, dar cu o dispunere adecvată, frânele cu disc pot fi, de asemenea, folosite în sistemul de frânare pneumatică.
Funcționarea sistemului de frânare pneumatică
O configurație tipică a sistemului de frânare pneumatică pentru un vehicul greu constă din frâne de serviciu, frâne de parcare, o pedală de comandă și un rezervor de stocare a aerului. Frânele de staționare în această configurație constau dintr-un set de frâne cu disc sau cu tambur ținute în poziție de blocare de un mecanism cu arc. Este apoi necesară presiunea aerului pentru a elibera frâna de parcare și a pune vehiculul în mișcare. În cazul frânelor de serviciu, care sunt utilizate pentru funcționarea regulată a vehiculului, se apasă o pedală pentru oprirea sau pentru cuplarea și decuplarea frânei.
În general, pentru acest tip de aplicație se folosește o presiune de 6,8 până la 8,2 bari. Majoritatea vehiculelor comerciale grele folosesc tobe cu sistem de frânare pneumatică, deși în prezent utilizarea frânelor cu discuri prinde din ce în ce mai mult teren. Fiecare vehicul echipat cu frâne pneumatice are un manometru montat pe tabloul de bord și în vizorul șoferului, ceea ce permite șoferului sau operatorului vehiculului să fie complet conștient de presiunea operațională din compresor. De asemenea, există sisteme adecvate și mecanisme de siguranță care alertează șoferul sau operatorul în cazul în care există o defecțiune sau o scădere bruscă a presiunii de funcționare. Ca mecanism de siguranță în caz de urgență, în cazul unei scăderi extrem de bruște a presiunii aerului, frânele de parcare acționate de arcuri sunt imediat acționate, punând vehiculul la o oprire sigură.
Principiul de bază al unui sistem de frânare pneumatică este similar cu orice alt tip de sistem de frânare, singurul factor de diferențiere fiind utilizarea aerului comprimat în locul fluidelor hidraulice. Deci, în principiu, este doar un sistem de frânare convențional.
Sistem de alimentare: Inima oricărui sistem de frânare pneumatică este compresorul, Compresorul este dispozitivul care generează și, într-un fel, reglează fluxul de aer comprimat în sistem. Compresorul este alimentat direct de la motor și utilizează lubrifiantul comun disponibil cu motorul.
Aerul comprimat este împins printr-o serpentină de răcire și într-un uscător de aer. De aici, aerul este stocat într-un rezervor pentru utilizare. Rezervorul este conectat cu o rețea complexă de circuite pentru frânele față, frânele spate și frânele de parcare. Sistemul de alimentare conține, de asemenea, supapa de golire, supapa de limitare a presiunii și supapa de siguranță.
Sistem de control: Sistemul de control constă în linii mari din circuitul de frână de serviciu, circuitul frânei de parcare și circuitul frânei remorcii (dacă este cazul). Circuitul de frânare de serviciu constă din două circuite de frânare individuale, fiecare pentru frâna din față și cea din spate. Ambele circuite sunt conectate la rezervoarele lor speciale pentru un plus de siguranță în cazul în care rezervorul principal cedează.
Circuitul de frânare de parcare este conectat la un mecanism cu arc în care presiunea aerului este utilizată pentru a menține arcul în poziția deblocată. O scădere de presiune a acestui circuit are ca rezultat angajarea frânelor de parcare. Sistemul de frânare a remorcii are propriile linii pentru funcționare și este utilizat atunci când există o remorcă atașată la vehicul. Acesta are o linie de alimentare și o linie de comandă. Linia de alimentare este alimentată de la rezervorul principal, iar linia de comandă primește semnalul de la sistemul de frânare de serviciu pentru o mai bună frânare.
Atunci când șoferul unui vehicul apasă pedala de frână pentru a opri sau a decelera vehiculul au loc următoarele procese-
1. Când șoferul pornește motorul, compresorul de frână pornește, deoarece este acționat de motor care, la rândul său, începe să comprime aerul atmosferic și, prin intermediul regulatorului compresorului, acest aer comprimat cu o presiune optimă este trimis în rezervorul de aer comprimat care are întotdeauna o anumită cantitate de aer stocată din ciclul anterior.
2. Atunci când șoferul apasă pedala de frână, supapa de ieșire a supapei triple se închide, iar supapa de intrare se deschide, ceea ce, la rândul său, dă voie aerului comprimat din rezervor să treacă prin conductele de frână ale sistemului.
3. Acest aer comprimat care circulă prin conductele de frână este apoi transferat în cilindrul de frână care are un piston în interiorul său.
4. Atunci când aerul comprimat aplică presiune asupra pistonului din interiorul camerei de frânare, pistonul se îndepărtează de la poziția sa inițială, ceea ce transformă această energie pneumatică în energie mecanică.
5. La capătul dinspre roată al cilindrului de frână, sunt amplasate tamburi de frână în interiorul cărora se află o carcasă a dispozitivului de acționare mecanică, cum ar fi arcuri sau șnururi, având plăcuțe de frână la capătul său exterior.
6. Datorită mișcării pistonului din cauza presiunii aplicate de aerul comprimat, Acționarul mecanic din interiorul tamburului de frână se dilată care, la rândul său, împinge plăcuțele de frână în direcția exterioară pentru a realiza un contact de frecare cu liniile rotative ale tamburului.
7. Cu acest contact de frecare între plăcuțele de frână și liniile rotative ale tamburului, frânele sunt aplicate pe roți pentru a opri sau a decelera vehiculul.
Aplicație
Datorită proprietății sale de a preveni defectarea frânelor, sistemele de frânare cu aer comprimat sunt utilizate pe scară largă la diferite vehicule, dar la vehiculele grele, cum ar fi camioanele și autobuzele, din cauza reglementărilor guvernamentale privind vehiculele, sistemul de frânare cu aer comprimat este obligatoriu.
1. Este utilizat în căile ferate
2. Toate camioanele și autobuzele care circulă în prezent pe șosele folosesc sisteme de frânare pneumatică, câteva dintre ele sunt:
* autobuzele Volvo 9400PX.
* camionul Bharat Benz 3123R.
* camioanele care au mai multe remorci,
* autobuzele de mare viteză pe distanțe lungi,
* vehiculele de utilitate militară și
* semiremorcile
.