Jak fungují vzduchové brzdy

Galerie obrázků: Brzdy Myslíš, že bys mohl jednoho z těch zlých chlapů pohnout špetkou? Prohlédněte si další obrázky brzd. Greg Pease / Getty Images

Představte si, že je to váš první týden v práci jako dokovací stanice v rundownské přepravní společnosti. Každý běhá kolem a snaží se dokončit nakládání poslední palety nákladu na zadní stranu obrovského tahače tahače směřujícího k protějšímu pobřeží. Najednou vám jeden z mistrů řekne, abyste přesunuli jeden z nákladních vozidel z cesty, aby se jiný řidič mohl vrátit zpět k nakládací rampě. Předpokládejme, že víte, jak řídit takové vozidlo, předák stále jede, ale pozastavíte se - protože nemáte.

Pokoušíte se potěšit vyšší a ignorovat skutečnost, že nemáte řidičský průkaz řidiče kamionu, naskočíte do kabiny, zavřete dveře a otočte klíčem. Před klikami vznětového motoru vás překvapí bláznivý bzučák a blikající světlo na palubní desce. Vypálíte motor, ale bzučák a světlo vás stále upoutávají.

Už jste řídili řadicí páku, takže si myslíte, že jste ji zakryli. Přes smyslové přetížení zatlačte spojku, uchopte, co si myslíte, že je nízký rychlostní stupeň a uvolněte spojku. Namísto toho, jak se očekáváte, sklouznete vpřed, jste uvítáni násilným třeskem, motor zemře a jste téměř hodeni přes čelní sklo.

Restartujete motor a zjistíte, že jste vozidlo nařadili na nesprávný rychlostní stupeň, a vyberte, co si myslíte, že je správné. Přesto bzučák a světlo způsobují zmatek uvnitř kabiny. Možná je nouzová brzda stále zapnutá. Nevidíte žádnou brzdovou páku nebo páku, kterou byste normálně viděli v autě, takže se rozhodnete uvolnit spojku a dát jí další výstřel.

K vašemu rozpakům se děje totéž. Z koutku oka vidíte toho samého mistra, jak na vás houpá z nakládací doky. Frustrovaný, vyskočil jste z kabiny a zvedl ruce v rozpakech, když se mračící nadřízený k vám skočí.

Vítejte ve světě vzduchových brzd. V tomto článku se dozvíte, jak fungují vzduchové brzdy a jejich součásti, jak udržovat systém vzduchové brzdy a proč jste nemohli tento vozík pohybovat. Dále se podívejme, jak vás George Westinghouse dostal do této situace.

Obsah

1. George Westinghouse a historie vzduchových brzd
2. Porozumění brzdám
3. Komponenty vzduchové brzdy v nákladních vozidlech a autobusech
4. Pneumatické brzdy: Preventivní údržba
5. Schéma vzduchové brzdy

Vzduch je všude. Hydraulická kapalina není. Vlaky, autobusy a přívěsy využívají pneumatické brzdové systémy, takže se nemusejí spoléhat na hydraulickou kapalinu v brzdových systémech automobilů, které mohou v případě úniku dojít. Všechny tyto druhy přepravy jsou váženy těžkými osobními nebo nákladními náklady, takže bezpečnost je nanejvýš důležitá. Rychlostní lokomotiva, která se spoléhala na hydraulické brzdy, by se proměnila v smrtící ocelovou střelu, pokud by brzdový systém náhle unikl únikem.

Před vzduchovými brzdami používaly vlaky primitivní brzdový systém, který vyžadoval, aby provozovatel nebo brzdák v každém vozidle použil ruční brzdu na pokyn ředitele vlaku nebo inženýra. Tento neefektivní manuální systém byl nahrazen systémy přímé vzduchové brzdy, který používal vzduchový kompresor k přivádění vzduchu přes brzdové potrubí do vzduchových nádrží na každém autě. Když inženýr použil tyto brzdy, potrubí se naplnilo vzduchem a stlačilo brzdy.

V roce 1869 si inženýr jménem George Westinghouse uvědomil důležitost bezpečnosti v relativně novém železničním průmyslu a vynalezl první trojitý ventil vzduchový brzdový systém pro použití na železničních vozech. Systém Westinghouse fungoval opačným způsobem než systém přímých pneumatických brzd. Trojitý ventil plnil tři funkce, tedy jeho název. Pojďme se podívat na tyto funkce.

1. Nabíjení: Před uvolněním brzd musí být systém pod tlakem vzduchu. V klidu brzdy zůstávají zabrzdené. Jakmile systém dosáhne provozního tlaku, jsou brzdy uvolněny a připraveny k použití.
2. Přihlašování: Při brzdění se tlak vzduchu snižuje. Když se množství vzduchu snižuje, ventil umožňuje vzduch zpět do nádrže nádrže, zatímco brzdy se pohybují do použité polohy.
3. Uvolnění: Jakmile jsou brzdy zabrzděny a vzduch po brzdění unikne, zvýšený tlak uvolní brzdy.

Namísto použití síly nebo nasměrovaného vzduchu k použití brzd podobně jako hydraulická kapalina v našich autech, systém s trojitým ventilem naplní zásobní nádrž a pomocí tlaku vzduchu uvolní brzdy. Jinými slovy, brzdy v systému s trojitým ventilem zůstávají plně zapojeny, dokud není v systému čerpán vzduch. Docela důmyslné, vzhledem k tomu, že by tento typ systému měl úplnou ztrátu vzduchu, by brzdy zabrzdily a zastavily vlak. Přemýšlejte o tom, když přibližujete dálnici a stisknete brzdový pedál. Pokud by brzdová kapalina vašeho vozidla vytékala, brzdy by nefungovaly.

Systém trojitých ventilů je základním konceptem v současných systémech vzduchové brzdy ve vlacích, autobusech a přívěsech. Pojďme v následující sekci přepnout rychlostní stupně a zjistit, jak fungují vzduchové brzdy v silničních vozidlech

Runaway Train by se dalo zabránit

27. června 1988, dojíždějící vlak narazil do stacionárního vlaku na stanici Gare de Lyon v Paříži, zabil 56 lidí a zranil dalších 32 [zdroj: AP, National Geographic]. Katastrofa nastala poté, co řada chyb opustila vlak s výrazně sníženou brzdnou schopností. Poté, co cestující neúmyslně zatáhla nouzovou brzdu po jejím východu, řidič zavřel brzdový ventil a myslel si, že systém má vzduchový zámek. Poté, co vypustil vzduch ze systému, vlak se volně otáčel, ale zbývající auta, která měla nabitý systém, neměla dost zastavovací síly. V panice řidič nedokázal aktivovat elektrický systém nouzového brzdění a vlak se srazil s klidovým vlakem na stanici. Kdyby ne pro statečného řidiče ve stacionárním vlaku, který zůstal až do srážky, asistoval by při evakuaci cestujících, počet obětí by byl mnohem vyšší [zdroj: AP, National Geographic]

Než se dozvíme o vzduchových brzdách v silničních vozidlech, podívejme se, jak brzdy v autě fungují. Každý, kdo řídil auto, ví, kdy sešlápne brzdový pedál směrem k podlaze, auto zpomalí a nakonec zastaví. Jak ale na světě může naše noha zastavit vůz o hmotnosti 3 361 kg (1 361 kg), který jede po silnici vysokou rychlostí?

Nejprve si probereme různé typy brzd a poté si můžeme prohlédnout různé komponenty. Každé kolejové vozidlo, včetně vlaků, tahačů, autobusů a aut, obsahuje jeden ze dvou typů systémů. Hydraulické brzdy, u lehkých nákladních vozidel a osobních automobilů používejte k ovládání brzd pomocí hydraulické kapaliny nebo oleje. Vzduchové brzdy, které rozložíme v další části, používají k ovládání brzd vzduch. Pojďme se podívat na rozdíly.

V hydraulickém systému je tekutina uložena v nádrži obvykle označované jako a hlavní válec. Při sešlápnutí brzdového pedálu je kapalina čerpána brzdovými hadicemi nebo vedeními do pístů namontovaných na každém kole. Tyto brzdové písty buď tlačí proti dvěma brzdové čelisti, které se rozpínají a způsobují tření uvnitř a brzdový buben, nebo proti a brzdový pedál, který upíná na a brzdový rotor. Níže jsou uvedeny součásti hydraulického kotoučového brzdového systému.

• Brzdová nádrž: Obsahuje hydraulickou brzdovou kapalinu
• Hlavní válec: Zařízení, které čerpá kapalinu z nádrže na brzdová potrubí, která běží po celém vozidle
• Brzdová vedení: Gumové nebo ocelové opletené hadice, které vedou z hlavního válce do každého brzdového třmenu
• Brzdový třmen: Ocelové pouzdro, které se připevňuje k pevnému bodu brzdového rotoru, který obsahuje píst a brzdové destičky
• Brzdový píst: Kruhová tyč, která se vysouvá a tlačí proti brzdové destičce, když je hydraulická kapalina přiváděna z hlavního válce
• Brzdový pedál: Kovová opěrná podložka s polokovovou vrstvou, která zachycuje ocelový rotor
• Brzdový rotor: Ocelový disk namontovaný na každé kolo a náboj, který podložky uchopí, aby zabránily otáčení kol

[zdroj: Brzdy]

Zde je pohled na to, jak se některé části hodí do kotoučové brzdy.

Před kotoučovými brzdami se auta spoléhala na bubnové brzdy. Hlavní mechanika byla stejná, ale bubnové brzdy používaly brzdové čelisti umístěné uvnitř bubnu, který byl namontován na náboji, oproti rotoru. Kotoučové brzdy zvyšují brzdnou sílu, protože jsou snadněji chlazeny a mají větší povrchovou plochu k uchopení. Kromě toho je brzdový prach, který se vytváří při opotřebení brzdových destiček a snižuje brzdnou schopnost, odvzdušňován snadněji kotoučovými brzdami než bubnovými brzdami. Další informace o kotoučových brzdách a bubnových brzdách naleznete v tématu Jak kotoučové brzdy fungují a jak bubnové brzdy fungují.

Nyní, když rozumíme základům brzd ve vlacích a autech, pojďme mluvit o velkých soupravách a autobusech.

Schéma součástí vzduchové brzdy

Nadace brzdy jsou nejčastějšími pneumatickými brzdovými systémy, které se nacházejí v nákladních vozech a autobusech a pracují stejně jako v železničních vozech. Na principu trojitého ventilu se vzduch hromadí uvnitř brzdových trubek nebo vzduchových vedení a uvolňuje brzdy. Prakticky všechna silniční vozidla vybavená vzduchovými brzdami mají systém s odstupňovaným uvolňováním kde částečné zvýšení tlaku vyžaduje poměrné uvolnění brzd.

Následující součásti se vztahují výhradně na základní vzduchový brzdový systém v kamionu nebo autobuse:

• Vzduchový kompresor: Čerpá vzduch do zásobních nádrží pro použití v brzdovém systému
• Regulátor vzduchového kompresoru: Řídí uzavírací a vypínací bod vzduchového kompresoru, aby udržoval nastavené množství vzduchu v nádrži nebo nádržích
• Nádrže na vzduchové nádrže: Držte stlačený nebo stlačený vzduch, který bude používat brzdový systém
• Vypouštěcí ventily: Uvolněte ventily ve vzduchových nádržích používaných k vypouštění vzduchu, když se vozidlo nepoužívá
• Nožní ventil (brzdový pedál): Při stlačení se vzduch uvolní z nádrží
• Brzdové komory: Válcový kontejner, ve kterém je umístěn nastavovač vůle, který pohybuje membránovým nebo vačkovým mechanismem
• Tlačná tyč: Ocelová tyč podobná pístu, který spojuje brzdovou komoru s nastavovačem vůle. Při sešlápnutí se brzdy uvolní. Při prodloužení se zabrzdí.
• Regulátory prověšení: Rameno spojuje tlačnou tyč s brzdovým s-cam pro nastavení vzdálenosti mezi brzdovými čelistmi
• Brzda S-cam: Vačka ve tvaru písmene S, která tlačí brzdové čelisti od sebe a proti brzdovému bubnu
• Brzdová čelist: Ocelový mechanismus s podšívkou, která způsobuje tření proti brzdovému bubnu
• Návratová jaro: Tuhá pružina spojená s každou brzdovou čelistí, která vrací brzdové čelisti do otevřené polohy, pokud není rozprostřena s-cam nebo bránicí.

Při volnoběhu (noha mimo brzdu a naplněný vzduchový systém vozidla) překonává tlak vzduchu membránu nebo je s-cam v uzavřené poloze, což má za následek uvolněný brzdový systém. Jakmile sešlápnete brzdový pedál, tlak vzduchu se sníží, otočí s-cam a roztáhne brzdové čelisti proti bubnu. Kompresor naplní nádrže nádrže a když necháte pedál zatáhnout, tlak vzduchu se zvýší zpět do původního stavu.

Nouzový vzduchové brzdy doplňují standardní pneumatické brzdové systémy a lze je aktivovat zatažením tlačítka na přístrojové desce (v blízkosti toho se světlem, které jsme viděli v úvodu). Než budete moci řídit vozidlo se vzduchovými brzdami, musíte pro naplnění systému vzduchem stisknout tlačítko nouzové brzdy. Dokud je nouzový systém pod tlakem, nouzová brzda zůstane volná. Pokud systém vykazuje netěsnost, může se tlak dostatečně snížit, aby zabrzdil nouzovou brzdu. Kromě toho jsou těžké nákladní automobily často vybaveny výfuková brzda to napomáhá procesu brzdění, ale to závisí na motoru, ne na systému vzduchové brzdy.

Dozvěděli jsme se, jak fungují vzduchové brzdy. Nyní se podívejme, jak údržba může zabránit selhání brzdy v následující části.

Co je to za zvuk??

Přemýšleli jste někdy, proč kamiony a autobusy dělají tyto vtipné pískání a syčivé zvuky? Pískání je vzduch unikající po brzdění a zvuk ppssss je automatický obtokové pojistné ventily v práci, zajištění tlaku vzduchu zůstává na správné úrovni. Protože hlavní výhodou systémů vzduch-brzdy je jejich schopnost používat vzduch k provozu, kompresor neustále kopí a kopí, aby naplnil nádrže tlakovým vzduchem. Když kompresor vytváří příliš mnoho vzduchu, ventily se otevřou a hlasitě syčí.

Špatná údržba vzduchových brzd může vést k nehodám. Andy Sacks / Getty Images

Každý stát v USA má specifické pokyny pro ovládání vozidla se vzduchovými brzdami. Testy k získání řidičského průkazu jsou náročné, stejně jako kroky k údržbě takového vozidla. Zde je několik kroků, které chcete podniknout, než se vydáte na cestu:

• Ujistěte se, že minimální provozní tlak v systémech vzduchové brzdy vozidla není menší než 85 psi (liber na čtvereční palec) pro autobus a 100 psi pro nákladní vozidlo.
• Zkontrolujte, zda tlak vzduchu stoupne z 85 psi na 100 psi při 600 až 900 ot./min déle než dvě minuty. (Tomu se říká rychlost nárůstu tlaku vzduchu.)
• Ověřte, že správný vypínací tlak regulátoru pro vzduchový kompresor je mezi 120 psi a 135 psi. Vypínací tlak je 20 psi až 25 psi pod vypínacím tlakem.

Budete také chtít dávat pozor na vodu v systému vzduchové brzdy, což je vedlejší produkt kondenzovaného vzduchu. Linky vzduchové brzdy nemají rádi vodu, zejména v chladnějších klimatických podmínkách, kde led může blokovat vzduch v dosažení brzdového mechanismu a způsobit zablokování kola. Aby se tomuto problému zabránilo, mnoho moderních systémů má v každé vzduchové nádrži nainstalované automatické vypouštěcí ventily.

Problémem mohou být i vzduchové spojky. Opotřebovaná gumová těsnění způsobí únik vzduchu. I když kompresor může překonat malý únik, příliš silné spuštění kompresorů může vést k selhání. Znovu, jak jsme se dozvěděli, ztráta vzduchu není nutně špatná věc, ale bude to znamenat, že jste uvízl. U řidičů nákladních vozidel není uvíznutí uprostřed horského průsmyku pravděpodobně v itineráři.

Citlivost brzd, další vedlejší produkt vzduchových brzd, může vést k nehodám, zejména u nezkušených řidičů. Systémy vzduchové brzdy jsou navrženy pro práci na vozidlech přepravujících těžké náklady. Přemýšleli jste někdy, odkud pocházejí všechny tyto dvojité smykové značky na dálnici? Je to produkt lehkých nebo prázdných přívěsů zajišťujících zadní kola. Pravděpodobně nejhorší strach z řidiče kamionu je zvedání. Nikdy není dobré, když se zadní konec přívěsu vplížil podél kabiny. Nákladní automobily jedoucí za deště a sněhu mohou snadno zvednout hlavu, pokud je zabrzděno příliš mnoho brzd.

Většina moderních vozidel se vzduchovými brzdami používá duální systém. V podstatě mají takto vybavená vozidla dva systémy pro případ selhání jednoho. Protiblokovací brzdy lze nyní nalézt v soupravách tahačů a přívěsů a fungují podobně jako ABS systémy v osobních automobilech.

V zásadě jsou vzduchové brzdy účinné a spolehlivé. Nezadržujte však dech, pokud doufáte, že je brzy najdete ve svém autě. Systémy vzduchových brzd zabírají příliš mnoho prostoru a pozornosti, než aby byly považovány za praktické v automobilech. Stačí se podívat na kamion Peterbilt, který se pohybuje po dálnici. Viděli jste velké nádrže zastrčené za palivové nádrže? Zkuste najít místo pro ty, kteří jsou pod kapotou Honda Civic.

Pokud se chcete dozvědět více o vzduchových brzdách a přečíst si související články, prozkoumejte odkazy na následující stránce.

Špatná údržba vede k útěku kamionu

25. dubna 1996 se v Plymouthu setkal s vozem Mack cement z roku 1988 s malým sedanem Subaru v Paříži. Když se řidič cementového vozu přiblížil na křižovatku na konci sjezdové rampy, jeho brzdy selhaly a kamion se zastavil křižovatka, zasažení Subaru a zabití jeho řidiče. Národní rada pro bezpečnost dopravy prošetřila incident a zjistila několik problémů s vozíkem, zejména obrácené brzdové vedení a poruchu sekundárního systému. Tyto dva problémy opustily vozidlo s odhadovanými 17 až 21 procenty jeho celkové brzdné schopnosti. Řidič bohužel neměl tušení, že měl poruchu brzdy. Špatná údržba vedla k nesmyslné smrti, které bylo možné se vyhnout. [zdroj: NTSB]

Součásti vzduchové brzdy

Nyní dejte dohromady díly, abychom viděli, jak vzduchové brzdy fungují jako celek. Tento diagram poskytuje detailní pohled a příklad toho, kde jsou brzdy umístěny ve vašem vozidle.

Související články

• Jak brzdy fungují
• Jak fungují protiblokovací brzdy
• Jak fungují kotoučové brzdy
• Jak bubnové brzdy fungují.
• Jak moc brzdí
• Jaké jsou různé typy brzdové kapaliny?
• Když jsem dal své auto do parku, co opravdu brání v pohybu?

Další skvělé odkazy

• Národní rada pro bezpečnost dopravy v USA
• Ministerstvo dopravy USA (DOT)

Prameny

• Associated Press. "Další smrtelná pařížská havárie vlaku." The New York Times. 7. srpna 1988. (20. května 2008) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=940DEFDA1638F934A3575BC0A96E948260
• Kalifornie oddělení motorových vozidel. „Kalifornská příručka pro řidiče, oddíl 5: Pneumatické brzdy.“ 1. ledna 2006. (21. května 2008) http://www.dmv.ca.gov/pubs/cdl_htm/sec5_a.htm
• Carly, Larry. "Brzda (zařízení)." MSN Encarta. 2008. (17. května 2008) http://encarta.msn.com/text_761555435___3/Brake_(device).html
• CDX Online eTextbook. "Brzdové systémy." (24. května 2008) http://www.cdxetextbook.com/brakes/brakes.html
• CDX Online eTextbook. "Výfukové brzdy." (24. května 2008) http://www.cdxetextbook.com/brakes/brake/systems/exhaustbrake.html
• Connor, Piers R. Railroad.net. "Air Brakes." (18. května 2008) http://www.railroad.net/articles/railfanning/airbrakes/index.php
• National Geographic Channel. "Sekundy od katastrofy; Runaway Train." (21. května 2008) http://channel.nationalgeographic.com/series/seconds-from-disaster/2389/Overview
• Národní rada pro bezpečnost dopravy. "Zpráva o dopravních nehodách na dálnici PB97-916202." 17. října 1997. (19. května 2008) http://ntl.bts.gov/lib/9000/9700/9762/HAR9702S.pdf
• Železniční muzeum v San Diegu. "Popis a historie vzduchové brzdy vlaku." (18. května 2008) http://www.sdrm.org/faqs/brakes.html
• Thomson, Clive. Kanadský upisovatel. "Uvedení brzdy na selhání vzduchové brzdy." Květen 2007. (20. května 2008) http://www.canadianunderwriter.ca/Issues/ISarticle.asp?id=187245&story_id=25097143856&issue=05012007&PC=