“Brzdění motorem je zakázáno.” Vidíte ten žlutý kosočtverec na sjezdech z dálnice nebo v prudkém stoupání a divíte se, proč je řidič kamionu požádán, aby ztlumil hluk motoru. Nejde jen o hlukovou zátěž. To je věc fyziky. A bezpečnost.
Tento symbol varuje před použitím kompresního brzdění. Tento systém, který se často nazývá retardér motoru, upravuje provoz vznětového motoru tak, aby zpomalil vozidlo, aniž by se opotřebovaly tradiční třecí brzdy. Pro těžké nákladní vozy sjíždějící horské průsmyky je to záchrana života. Bez toho se možná nedokážou včas zastavit.
Jak vlastně fungují kompresní brzdy
Abyste pochopili zdroj hluku, musíte se podívat dovnitř válce. Standardní čtyřtaktní dieselový motor prochází cykly sání, komprese, zdvihu a výfuku. Při normálním provozu kompresní zdvih zachycuje vzduch, vstřikuje palivo a výsledná exploze tlačí píst dolů. Toto je pracovní tah.
Kompresní brzda modifikuje tento cyklus. Otevírá výfukový ventil těsně před horní úvratí. Místo stlačování tohoto vzduchu a přijímání energie z výbuchu motor předčasně uvolňuje stlačený vzduch směrem ven. Píst musí pracovat proti tomuto zachycenému tlaku, když se pohybuje nahoru. Je to jako snažit se nafouknout pneumatiku na kole, když někdo ucpe trysku.
Motor se v podstatě stává vzduchovým kompresorem. Gravitace táhne vozík z kopce a nutí písty, aby se pohybovaly proti odporu stlačeného vzduchu. Výsledkem je hlasité praskání nebo načítání zvuku. Moderní systémy jsou tišší než starší konstrukce, ale pověst zůstává stejná: pokud je tichý, vozík nepoužívá svůj primární způsob brzdění.
Tento proces spoléhá na samotný motor, který vytváří odpor. Nepoužívá brzdovou kapalinu. Vložky nepoužívá. Využívá vnitřní odpor při stlačení vzduchu.
Brzdy nákladních vozidel vs. brzdy automobilů
Lidé předpokládají, že všechny brzdy fungují stejně. Nefungují.
Brzdy aut jsou hydraulické. Spoléhají na brzdovou kapalinu, která přenáší sílu z pedálu na třmeny. Může dojít k úniku kapaliny. Kapalina se může vařit. Pokud vám dojde kapalina, nebudete mít žádné brzdy.
Nákladní brzdy jsou pneumatické. Používají stlačený vzduch.
Zdá se to být kontraintuitivní. Stlačujeme vzduch; kapalina – ne. Vzduchové brzdy však nabízejí výraznou výhodu: nikdy se úplně nevyčerpají. I při malé netěsnosti v systému udržují vzduchové přijímače dostatečný tlak k zastavení masivního traktoru. Většina moderních těžkých nákladních vozidel používá dvouokruhový vzduchový brzdový systém. Máte dva nezávislé okruhy ovládané jedním pedálem. Pokud jeden selže, druhý bude pokračovat v zastavování náklaďáku.
Má to však jednu nevýhodu. Zpoždění brzd.
Když v autě sešlápnete pedál, podložky se stlačí téměř okamžitě. V nákladním automobilu musí vzduch proudit potrubím, aby se dostal k brzdovým komorám na kolech. Chce to čas. Obvykle méně než sekundu, ale je to měřitelné. Řidiči se naučí sešlápnout pedál dříve a tvrději, aby kompenzovali toto zpoždění.
Tři vzduchové brzdové systémy
Vzduchový brzdový systém nákladního vozidla se ve skutečnosti skládá ze tří samostatných systémů, které spolupracují.
- Servisní brzdy: Toto jsou vaše běžné brzdy. Sešlápnete pedál, vzduch vstoupí do brzdové komory a tlačná tyč se vysune. Tato tlačná tyč pohybuje seřizovačem vůle, který otáčí vačkovou hřídelí. Vačkový hřídel otáčí kloubem ve tvaru S. Pěst ve tvaru S (tak pojmenovaná kvůli svému tvaru) přitlačuje brzdové destičky k bubnu. Tření zpomaluje kolo.
- Parkovací brzdy: Ty se aktivují stisknutím žlutého tlačítka (u tahače) nebo červeného ventilu (u návěsu) na palubní desce. Tím se uvolní pružina uvnitř brzdové komory. Pružina pod obrovským napětím mechanicky tlačí na brzdy. Toto je bezpečnostní systém. Pokud zaparkujete vozík na kopci, pružiny jej udrží na místě.
- Nouzové brzdy: Tento systém využívá díly z předchozích dvou. Uvnitř brzdové komory je silná pružina s tlakem asi 2 500 liber za ní. Tlak vzduchu udržuje tuto pružinu stlačenou. Pokud tlak vzduchu klesne pod 60 psi, rozsvítí se indikátor nízkého tlaku a zazní alarm. Vzduch uniká a pružina automaticky silně sešlápne brzdy.
Pokud vzduch zcela dojde, dojde k použití nouzové brzdy. Nebudete moci jezdit, dokud neobnovíte dostatečný tlak vzduchu, abyste znovu překonali sílu té pružiny.
Proč retardéry šetří peníze a životy
Použití motorové brzdy prospívá řidičům ve dvou hlavních směrech: bezpečnosti a hospodárnosti.
Sjíždění strmého kopce bez neustálého používání vzduchových brzd udržuje systém vzduchových brzd chladný a připravený na nouzové zastavení. Spoléhat se pouze na vzduchové brzdy při dlouhých sjezdech způsobí, že se bubny velmi zahřejí. velmi.
Přehřátí způsobuje slábnutí brzd (přehřátí).
Když se brzdové bubny příliš zahřejí, roztáhnou se. Brzdové destičky se již nemohou plně dotýkat povrchu bubnu. Tření je sníženo. Ostatní brzdy jsou nuceny pracovat tvrději, aby kompenzovaly. Pokud to bude pokračovat, systémy se přehřejí a stanou se zcela neúčinnými. Ztrácíte brzdný výkon. Horké brzdy mohou kouřit. Mohou se vznítit.
Použitím retardéru nebo kompresní brzdy řidič snižuje teplotu. Podložky se opotřebovávají pomaleji. Bubny nejsou zdeformované. To šetří peníze za práci a náhradní díly.
Tento koncept není nový. George Westinghouse Jr., muž stojící za značkou spotřebičů Westinghouse, patentoval první praktickou vzduchovou brzdu pro železnice v roce 1869. Svou kariéru začal ve strojírně svého otce poté, co sloužil v občanské válce. Založil Westinghouse Air Brake Company, která se nakonec rozrostla na 60 společností. Uvědomil si, že spoléhat se při pohybu těžkých břemen pouze na tření je nebezpečné.
Kotoučové brzdy a moderní inovace
Ne každý je spokojen s brzdami S-cam. Jsou jednoduché, ale mají svá omezení. Tepelné hospodářství je jedním z nich. Třením vzniká teplo. Brzdy S-cam jsou méně účinné při rozptylování tohoto tepla než novější konstrukce.
To vedlo k rozšíření kotoučových brzd na nákladních automobilech.
Kotoučové brzdy fungují podobně jako automobilové brzdy. Třmen přitlačuje destičky k rotoru. Lépe zvládají teplo. Jsou stabilnější v deštivých podmínkách. Jejich oprava je ale dražší.
Výběr často závisí na typu jízdy. Dálkoví jezdci na horských trasách mohou preferovat tepelný management z kotoučových brzd. Řidiči provozující regionální zátahy s méně extrémními sklony mohou chtít zůstat u spolehlivosti systémů S-cam.
Nepřítelem zůstává slábnutí brzd. Každý řidič, který cítí potřebu sešlápnout pedál silněji, aby dosáhl stejné brzdné síly, by si měl okamžitě nechat zkontrolovat brzdy. To není vtip. Toto je mechanické varování.
Značka „No Engine Braking“ připomíná, že tyto stroje jsou složité. Používají vzduch, pružiny a spalování paliva k pohybu tisíců liber. Pochopení toho, jak se zastaví, je stejně důležité jako vědět, jak se pohybují.
Jak si stojíte v debatě S-cam vs kotoučové brzdy? Tento spor nebyl vyřešen.
Zapomeňte na záměny s S-cams. Pokud má váš vůz vzduchové kotoučové brzdy, zůstává hydraulická logika známá. Tlak vzduchu vstupuje do komory. Páčka automatického nastavení mezery se pohybuje. Ale tady je ten háček. Tato síla neotáčí vačkou, aby přitlačila boty k bubnu. Pohání to napájecí šroub.
Tato šroubová akce upne rotor.
Třmen tlačí destičky. Je to mechanické. Je to přímo vpřed. Je to jiné.
Rozdíl v brzdné síle
Proč vůbec přecházet na modernizaci? Čísla je těžké ignorovat.
Vzduchové kotoučové brzdy zkracují brzdnou dráhu až o 40 % ve srovnání se standardními bubnovými systémy. Nejen že zpomalíš. Zastavíš se rychleji. Vzhledem k tomu, že tlak je trvalý a přímý, vozidlo dosáhne úplného zastavení mnohem rychleji.
Pak je tu faktor tlumení. Bubnové brzdy se zahřívají. Rozšiřují se. Ztrácejí účinnost. Vzduchové kotoučové brzdy? Prakticky nepodléhají útlumu. Teplo se spíše rozptyluje do vzduchu, než aby se zadržovalo uvnitř tmavého kovového bubnu. Vaše vložky vydrží déle. Destičky na vašem tažném vozidle se neopotřebovávají rychleji, jednoduše proto, aby kompenzovaly líné tažné zařízení.
Nákladová bariéra
Proč je tedy nepoužívá každý kamion na dálnici? Peníze.
V USA neexistuje žádný federální mandát. Jsou volitelné. A volitelnost znamená vysoké náklady. Tyto systémy stojí přibližně dvakrát tolik než tradiční bubnové brzdy. Flotily vidí vysokou počáteční cenu a rozhodnou se nekupovat.
Výsledek? Bubnové brzdy stále drží 95 % podílu na trhu těžkých nákladních vozidel ve Spojených státech. Jsou standardem. Pro účetní jsou sázkou na jistotu.
Podívejte se přes Atlantik. Evropa už na ně přešla. Více než 80 % jejich nákladních vozidel je vybaveno vzduchovými kotoučovými brzdami. Regulační tlak a kulturní posun nastaly před desítkami let. USA je dohánějí. Úplný přechod může trvat dalších 10–15 let. Nebo se to může stát rychleji, pokud si nehody vynutí problém vyřešit.
Bezpečnostní verdikt
Národní úřad pro bezpečnost silničního provozu (NHTSA) to nehádá. Prováděli simulace. Testy na University of Iowa simulovaly nouzové brzdění. Údaje byly jasné.
Snížení minimální brzdné dráhy o pouhých 30 % zachraňuje životy. Nejen čísla. Skuteční lidé.
Když tuto vzdálenost uzavřete, nedojde ke kolizi. Nebo se to děje rychlostí, kterou lze přežít. NHTSA věří, že vzduchové kotoučové brzdy jsou jediným logickým krokem k prevenci nehod.
Vizualizace systému
Schémata pomáhají. Vidět proudění vzduchu znamená pochopit mechaniku.
“Snížení požadované minimální brzdné dráhy o 30 procent by vedlo k významným úsporám životů.”
Přecházíme od mechanické expanze k přesnému upínání. Technologie už tu je. Argument pro bezpečnost je nepopiratelný. Chybí už jen masová adopce. Mezitím sledujte brzdy náklaďáku vedle vás. Upínají se příliš pevně? Nebo jen doufají v to nejlepší?
Podívali jsme se na jednotlivé komponenty. Nyní se vrátíme zpět, abychom viděli celý systém v akci. Výše uvedený diagram není jen nákres. Toto je mapa umístění vybavení ve vašem autě. Podél náprav najdete brzdové komory. Vedení jsou vedena skrz podélníky rámu. Všechny jsou napojeny na vzduchové přijímače umístěné vedle kabiny.
Na tomto prostorovém porozumění záleží. Když jste pod náklaďákem, vědět, kde se komponenty nacházejí, pomáhá diagnostikovat netěsnosti nebo opotřebení. To také vysvětluje, proč dochází k určitým poruchám na konkrétních místech.
Integrace těžkých brzdových systémů
Sestavení všech prvků dohromady ukazuje rozsah úkolu. Osobní automobily používají hydraulický tlak. Nákladní automobily používají stlačený vzduch. Rozdíl není jen v tlaku. Spočívá v hlasitosti a době odezvy.
Když řidič sešlápne pedál, otevře se reléový ventil. Vzduch proudí do brzdových komor. Posunovač se vysune. Kam se otočí. Buben se uzavírá kolem bot. Nebo třmen tlačí kotouč. To se děje na každém kole současně. Symetrie je kritická. Pokud jedna náprava dostane vzduch rychleji než druhá, náklaďák bude táhnout do strany. To je při vysokých rychlostech noční můra.
Diagram ukazuje redundanci systému. Ke každému rohu se blíží několik dálnic. Výpadek jednoho vedení neznamená úplnou ztrátu brzd. Systém je navržen tak, aby byl bezpečný. Pokud tlak vzduchu klesne pod určitou prahovou hodnotu, aktivují se pružinové brzdy. Jedná se o velké kulaté pružiny uvnitř komory. Jsou mechanicky stlačeny. K zastavení vozíku není potřeba žádný vzduch. K jejich odemčení je potřeba pouze vzduch.
Proč na spolehlivosti vzduchových brzd záleží
Přechod z bubnových na kotoučové brzdy u těžkých nákladních vozidel není jen o chlazení. Jde o stabilitu. Mokré silnice, prudké svahy a velké zatížení testují sílu systému. Bubnové brzdy se mohou stát neúčinnými (přehřátí). Kotoučové brzdy lépe odvádějí teplo. Vyžadují také méně ručního nastavování.
Výzkumy ukazují, že vzduchové kotoučové brzdy poskytují lepší výkon v extrémních podmínkách. Testoval to National Advanced Driving Simulator. Výsledky byly zřejmé. Kotoučové brzdy si udrží brzdnou sílu déle při opakovaném intenzivním používání. Proto je propagují společnosti jako Bendix a Spicer JV. Provozovatelé vozového parku se starají o prostoje. Méně úprav znamená méně servisních návštěv.
Technologie ale problém lidské chyby neřeší. Zprávy NTSB často naznačují selhání brzd. Obvykle to není mechanická část, která selhala. Jedná se o reakci řidiče nebo nedostatek řádných kontrol před odjezdem na trasu. Únik ventilu není detekován. Tlak pomalu klesá. Pružinové brzdy se aktivují příliš pozdě. Nebo nefungují vůbec, pokud je válec prázdný.
Jak řidiči používají brzdy při tažení a jízdě do kopce
Vědět, jak systém funguje, je jedna věc. Jiná věc je jeho správné použití. Tažení přívěsu zvyšuje délku a hmotnost. Přidává také nový brzdový systém. Brzdy přívěsu by se měly mírně zabrzdit, než traktor zabrzdí. Tím se zabrání skládání (nůžkový efekt). Ovladač brzdy řídí toto zpoždění. Nabírá zpomalení. Vysílá elektrický signál do reléového ventilu přívěsu.
Ovladač je jednoduchý. Má knoflík pro nastavení zisku a ruční přepínač. Ale správné nastavení vyžaduje dovednost. Příliš velké posílení způsobuje, že přívěs tlačí tažné vozidlo. Příliš málo znamená, že přívěs pokračuje v najíždění do kabiny. Řidiči se učí dotykem. A také podle údajů tlakoměrů vzduchu.
Sestup z dlouhého stoupání je skutečnou výzvou. Provozní brzdy by neměly být používány nepřetržitě. Budou se přehřívat. Potřebujete retardéry. Motor
