Do czego służy komora hamulcowa? Przewodnik po komorach hamulców pneumatycznych i tarczowych

Do czego służy komora hamulcowa?

Komora hamulcowa ulega konwersji ciśnienie sprężonego powietrza na siłę mechaniczną popychacza który fizycznie uruchamia hamulce pojazdu. Kiedy kierowca naciska pedał hamulca, ciśnienie powietrza dostaje się do komory i dociska elastyczną membranę do popychacza, który wysuwa się na zewnątrz i uruchamia mechanizm hamulcowy — krzywkę S i szczęki hamulcowe w hamulcu bębnowym lub dźwignię zacisku w hamulcu tarczowym. Bez działającej komory hamulcowej ciśnienie powietrza nie ma możliwości przełożenia się na siłę zacisku lub tarcia potrzebną do spowolnienia lub zatrzymania pojazdu.

W większości ciężkich samochodów ciężarowych, przyczep i autobusów komory hamulcowe działają w zakresie ciśnienia powietrza wynoszącym mniej więcej 60 do 100 psi , przy czym system zazwyczaj utrzymuje ciśnienie w zbiornikach powietrza od 100 do 120 psi, aby zapewnić margines bezpieczeństwa. Pojedyncza komora kombinowana zwykle mieści w jednej obudowie dwie oddzielne funkcje: sekcję hamulca roboczego, która uruchamia hamulce podczas normalnej jazdy, oraz sekcję hamulca sprężynowego, która automatycznie uruchamia hamulec postojowy lub awaryjny, jeśli ciśnienie powietrza spadnie zbyt nisko. Dzięki tej podwójnej konstrukcji pneumatyczne układy hamulcowe są „bezpieczne w przypadku awarii” — utrata ciśnienia powietrza powoduje załączenie hamulców, a nie ich zwolnienie.

Jak działa komora hamulcowa krok po kroku

Zrozumienie sekwencji wewnętrznej pomaga wyjaśnić, dlaczego komory hamulcowe są uważane za jeden z najbardziej krytycznych elementów bezpieczeństwa w pojeździe z hamulcem pneumatycznym.

Uruchomienie hamulca roboczego

Kiedy kierowca naciśnie pedał hamulca, zawór nożny (pedałowy) uwalnia sprężone powietrze do komory hamulca głównego. Ciśnienie powietrza naciska na gumową membranę, powodując wysunięcie popychacza. Popychacz łączy się z regulatorem luzu lub dźwignią zacisku, obracając krzywkę S lub ściskając zacisk, co dociska szczęki lub klocki hamulcowe do bębna lub tarczy.

Zastosowanie hamulca sprężynowego (hamulca postojowego).

W tylnej części komory kombinowanej znajduje się mocna sprężyna śrubowa, która podczas normalnej jazdy jest utrzymywana w stanie ściśniętym przez ciśnienie powietrza. Gdy zaciągnięty jest hamulec postojowy lub ciśnienie powietrza spada poniżej wartości ok 20 do 45 psi , sprężyna zostaje zwolniona i wypycha własny popychacz na zewnątrz, uruchamiając mechanicznie hamulce nawet przy zerowej zawartości powietrza w układzie. Z tego powodu pojazd, w którym doszło do poważnej nieszczelności powietrza, w końcu zatrzyma się sam, zamiast swobodnie się toczyć.

Zwolnienie hamulca

Zwolnienie pedału hamulca umożliwia wypuszczenie powietrza z komory serwisowej przez zawór pedałowy. Sprężyna powrotna znajdująca się w komorze odciąga następnie popychacz z powrotem do pozycji spoczynkowej, zwalniając nacisk na mechanizm hamulcowy, dzięki czemu koło może ponownie swobodnie się obracać.

Kluczowe elementy wewnątrz komory hamulcowej

Chociaż konstrukcje różnią się nieznacznie w zależności od producenta, prawie każda komora hamulca pneumatycznego ma te same podstawowe części wewnętrzne.

Co to jest komora hamulca tarczowego i czym się różni?

A komora hamulca tarczowego to siłownik hamulca pneumatycznego specjalnie zaprojektowany i zamontowany do współpracy z zaciskiem pneumatycznego hamulca tarczowego (ADB), a nie zespołem krzywki S i szczęki hamulca bębnowego. Chociaż podstawowa zasada konwersji powietrza na mechaniczną jest identyczna, komory hamulców tarczowych wyróżniają się kilkoma praktycznymi różnicami.

Krótsza długość skoku

Pneumatyczne zaciski hamulców tarczowych są wyposażone w wewnętrzny automatyczny regulator, który w sposób ciągły utrzymuje bardzo mały, stały luz roboczy pomiędzy klockiem a tarczą — zwykle około 0,4 do 0,6 mm . Z tego powodu w komorach hamulców tarczowych zazwyczaj stosuje się standardowy skok wynoszący około 2,0 cale w porównaniu z 2,5-calowymi komorami o długim skoku, powszechnie wymaganymi w hamulcach bębnowych, aby kompensować zużycie szczęk pomiędzy regulacjami.

Bezpośredni montaż zacisku

Zamiast łączyć się za pomocą zewnętrznego regulatora luzu i wałka krzywki S, komora hamulca tarczowego jest zwykle przykręcana bezpośrednio do obudowy zacisku i działa na wewnętrzną dźwignię, która napędza mostek lub mechanizm śrubowy, dociskając klocki do tarczy z obu stron.

Szybsza i bardziej spójna reakcja

Ponieważ nie ma luzu, który należy usunąć, zanim klocki dotkną tarczy, komory hamulców tarczowych zwykle zapewniają bardziej natychmiastową i spójną reakcję hamulca przez cały okres użytkowania komory, podczas gdy reakcja hamulca bębnowego może się nieznacznie różnić, ponieważ regulator luzu kompensuje zużycie szczęk w czasie.

Tabela porównawcza: Komora hamulca tarczowego i komora hamulca bębnowego (S-Cam).

Typowe rozmiary komór hamulcowych i numery typów

Komory hamulcowe są identyfikowane za pomocą numeru „typu”, który odpowiada efektywnej powierzchni membrany w calach kwadratowych, a nie jej fizycznej średnicy zewnętrznej. Większy numer typu zapewnia większą siłę wyjściową przy tym samym ciśnieniu powietrza, dlatego przy cięższych osiach zwykle stosuje się większe komory.

Najbardziej nowoczesny Komory pneumatycznych hamulców tarczowych należą do zakresu od Typu 20 do Typu 24 , który zapewnia wystarczającą siłę zaciskania zacisku, utrzymując jednocześnie wystarczająco zwartą komorę, aby zmieściła się w ciaśniejszej obudowie montażowej wokół zespołu hamulca tarczowego.

Oznaki uszkodzonej komory hamulcowej

Komory hamulcowe są narażone na ciągłe zmiany ciśnienia, gruz drogowy, wilgoć i wahania temperatury, dlatego zużycie jest nieuniknione przez cały okres eksploatacji pojazdu. Uważaj na te znaki ostrzegawcze:

• Widoczne nieszczelności powietrza lub syczący dźwięk dochodzący z obudowy komory lub pierścienia zaciskowego.
• Powolne uruchamianie lub zwalnianie hamulca, co sugeruje uszkodzoną membranę lub ograniczony przepływ powietrza.
• Skok popychacza często przekracza limit określony przez producenta 2 do 2,5 cala w zależności od rodzaju komory.
• Widoczna rdza, korozja lub pęknięcia na obudowie, szczególnie wokół szwu pierścienia zaciskowego.
• Hamulec postojowy, który nie utrzymuje pojazdu na wzniesieniu, wskazuje na słabą lub uszkodzoną sprężynę napędową.
• Nierównomierne zużycie hamulców lub ściąganie na jedną stronę podczas hamowania, co może wskazywać na gorszą pracę jednej komory w porównaniu z innymi.

Pęknięta membrana jest jednym z najczęstszych punktów awarii i zazwyczaj powoduje natychmiastowy, zauważalny spadek ciśnienia powietrza wraz z całkowitą utratą siły hamowania w danym położeniu koła, co sprawia, że ​​jest to naprawa priorytetowa, a nie coś, co można odłożyć na później. Dokumentacja konserwacji floty konsekwentnie wskazuje pęknięcie membrany i korozję pierścienia zaciskowego jako dwie główne przyczyny nieplanowanej wymiany komory hamulcowej.

Wytyczne dotyczące przeglądów i konserwacji

Ponieważ siłowniki hamulcowe są klasyfikowane jako elementy krytyczne dla bezpieczeństwa, większość flot postępuje zgodnie z ustalonym harmonogramem przeglądów, zamiast czekać na widoczną awarię.

Kontrola ruchu popychacza

Technicy mierzą, jak daleko wysuwa się popychacz, gdy hamulce są całkowicie włączone, przy ciśnieniu około 90 do 100 psi. Nadmierny skok poza znamionowy skok komory zwykle wskazuje na zużyty regulator luzu, rozregulowany hamulec lub zużycie wewnętrznej komory i jest jednym z najczęstszych elementów zgłaszanych podczas kontroli drogowej stowarzyszenia Commercial Vehicle Safety Alliance (CVSA).

Testowanie szczelności

Roztwór wody z mydłem nałożony wokół pierścienia zaciskowego i złączy przewodu powietrza będzie powodował widoczne pęcherzyki w przypadku ulatniania się powietrza. Wiele flot przeprowadza również statyczny test utraty powietrza, obserwując, czy ciśnienie w układzie utrzymuje się na stałym poziomie przez określony czas przy włączonych hamulcach i wyłączonym silniku.

Zalecana częstotliwość przeglądów

Większość programów konserwacji zaleca pełną kontrolę komory hamulcowej przy każdym interwał konserwacji zapobiegawczej (PM). , zazwyczaj co 25 000 do 30 000 mil w przypadku pojazdów terenowych, z kontrolą wzrokową podczas każdej kontroli przed wyjazdem.

Uwagi dotyczące wymiany i uwagi dotyczące bezpieczeństwa

Wymiana komory hamulca — zwłaszcza komory hamulca sprężynowego (postojowego) — wymaga zachowania szczególnych środków ostrożności ze względu na energię mechaniczną zmagazynowaną wewnątrz sprężyny napędowej.

1. Przed odłączeniem hamulca sprężynowego należy zawsze zamocować hamulec sprężynowy za pomocą śruby zabezpieczającej wbudowanej w komorę, ponieważ ściśnięta sprężyna napędowa może zwolnić się z siłą wystarczającą do spowodowania poważnych obrażeń.
2. Dopasuj numer typu i długość skoku komory zamiennej dokładnie do oryginalnej specyfikacji dla tego położenia osi.
3. Sprawdź i w razie potrzeby wymień wspornik montażowy i obejmę, ponieważ korozja w tych obszarach jest częstą przyczyną powtarzających się awarii.
4. Po montażu należy przeprowadzić pełną kontrolę skoku popychacza i próbę szczelności przed oddaniem pojazdu do użytku.
5. Nigdy nie próbuj demontować sekcji komory hamulca sprężynowego na polu; są one przeznaczone do wymiany jako uszczelniona jednostka ze względu na niebezpieczeństwo stwarzane przez wewnętrzną sprężynę.

Większość siłowników hamulcowych OEM i innych producentów ma oczekiwany okres użytkowania wynoszący mniej więcej 5 do 7 lat lub 250 000 do 500 000 mil w normalnych warunkach pracy, chociaż surowy klimat, narażenie na sól drogową i częste cykle pracy typu stop-and-go mogą znacznie skrócić ten okres.

Jak rozmiar komory wpływa na siłę hamowania

Podstawowa fizyka komory hamulcowej jest prosta: siła wyjściowa równa się ciśnieniu powietrza pomnożonemu przez efektywną powierzchnię membrany. Ta zależność wyjaśnia, dlaczego wybór prawidłowego numeru typu dla każdego położenia osi jest tak samo ważny jak stan mechaniczny komory.

Na przykład: Komora typu 30 przy 100 psi może teoretycznie wygenerować ok 3000 funtów początkowej siły popychacza (30 cali kwadratowych x 100 psi), podczas gdy mniejsza komora typu 12 pod tym samym ciśnieniem wytwarza tylko około 1200 funtów. W praktyce użyteczna siła jest niższa od tej teoretycznej wartości, ponieważ wewnętrzna sprężyna powrotna i geometria membrany pochłaniają część tej siły, gdy popychacz rozciąga się przez cały swój skok, ale względna różnica pomiędzy rozmiarami komór pozostaje proporcjonalna.

Z tego też powodu zbyt małe lub niedopasowane komory stanowią zagrożenie dla bezpieczeństwa: zainstalowanie mniejszej komory niż zalecana dla danej osi może spowodować, że hamulec nie będzie w stanie wytworzyć odpowiedniej siły zacisku na tarczy lub bębnie, nawet jeśli sama komora wydaje się działać normalnie. I odwrotnie, zbyt duża komora może wywierać większą siłę, niż została zaprojektowana dla zacisku lub podstawowego osprzętu hamulca, przyspieszając zużycie klocków, tarcz lub szczęk hamulcowych.

Często zadawane pytania

Czy komorę hamulca tarczowego można zastosować w układzie hamulca bębnowego i odwrotnie?

Generalnie nie. Chociaż oba typy komór wykorzystują tę samą zasadę stosunku powietrze-mechaniczność, długość skoku, wzór śrub mocujących i geometria dźwigni są dopasowane do konkretnej konstrukcji hamulca, więc zamiana między zastosowaniami tarczowymi i bębnowymi bez zgody producenta może skutkować niewystarczającym skokiem lub niewłaściwą siłą mocowania.

Dlaczego komory hamulców sprężynowych wyglądają na większe niż komory przeznaczone wyłącznie do serwisowania?

Kombinowana komora hamulca sprężynowego składa się z dwóch sekcji – roboczej komory membranowej i znajdującej się za nią większej sekcji hamulca sprężynowego – dzięki czemu cała obudowa jest dłuższa niż komora przeznaczona wyłącznie do serwisowania, aby pomieścić sprężynę napędową potrzebną do hamowania postojowego i awaryjnego.

Co się stanie, jeśli komora hamulcowa ulegnie całkowitej awarii podczas jazdy?

Awaria pojedynczej komory zwykle skutkuje zmniejszoną siłą hamowania w tym położeniu koła, a nie całkowitą utratą hamulców, ponieważ większość ciężkich pojazdów ma wiele niezależnie działających komór hamulcowych na różnych osiach. Jednakże znacznie wydłuża drogę hamowania i należy go traktować jako natychmiastowy stan niesprawności.

Referencje

• Federalna Administracja Bezpieczeństwa Przewoźników Samochodowych (FMCSA) — Normy kontroli układu hamulcowego pojazdów użytkowych
• Commercial Vehicle Safety Alliance (CVSA) – północnoamerykańskie standardowe kryteria wycofania z eksploatacji dotyczące układów hamulcowych
• SAE International — standardy dotyczące projektowania i działania siłowników hamulca pneumatycznego
• Krajowa Administracja ds. Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (NHTSA) — Federalna norma bezpieczeństwa pojazdów silnikowych 121 (pneumatyczne układy hamulcowe)