Замедлитель – это устройство , используемое для дополнения или замены некоторых функций тормозных систем , основанных на первичном трении , обычно на тяжелых транспортных средствах . Замедлители служат для замедления транспортного средства или поддержания постоянной скорости при спуске с холма, а также помогают предотвратить «убегание» транспортного средства за счет ускорения при спуске с холма. Они обычно не способны остановить транспортное средство, поскольку их эффективность снижается по мере снижения скорости транспортного средства. Обычно они используются в качестве дополнительной «помощи» для замедления транспортных средств, при этом окончательное торможение осуществляется с помощью обычной фрикционной тормозной системы. Поскольку фрикционные тормоза будут использоваться реже, особенно на более высоких скоростях, срок их службы увеличивается, а поскольку в этих транспортных средствах тормоза имеют пневматический привод, это также помогает экономить давление воздуха.
Тормозные системы, основанные на трении, подвержены « затуханию тормозов » при интенсивном использовании в течение продолжительных периодов времени, что может быть опасно, если эффективность торможения упадет ниже уровня, необходимого для остановки транспортного средства - например, если грузовик или автобус движется под длительным спуском. По этой причине такие тяжелые автомобили часто оснащаются дополнительной системой, не основанной на трении.
Ретардеры не ограничиваются автомобильным транспортом , но также могут использоваться в железнодорожных системах. В британском прототипе усовершенствованного пассажирского поезда (APT) использовались гидравлические замедлители, позволяющие высокоскоростному поезду останавливаться на том же расстоянии , что и стандартные низкоскоростные поезда, поскольку система, основанная исключительно на трении, была нежизнеспособна.
Дизельные двигатели регулируют выходную мощность исключительно за счет объема и времени впрыска топлива в камеры сгорания . Торможение двигателем за счет создания частичного вакуума при закрытой дроссельной заслонке при каждом такте впуска в бензиновых/бензиновых двигателях не применяется к автомобилям, оснащенным дизельными двигателями, поскольку такие двигатели достаточно «автономны». Однако Клесси Л. Камминс , основатель компании Cummins Engine , понял, что, открывая выпускные клапаны цилиндра, когда поршень достигает верхней мертвой точки , а не в конце рабочего такта, накопленный сжатый воздух в цилиндре можно выпустить раньше, чем он достигнет верхней мертвой точки. может действовать как «пружина», снова возвращая поршень вниз. При этом двигатель действует как воздушный компрессор : энергия, поступающая от трансмиссии , используется для сжатия воздуха, тем самым замедляя автомобиль. Количество мощности, извлекаемой из трансмиссии, может составлять до 90% номинальной мощности двигателя для некоторых двигателей. [ нужна цитата ]
В системе торможения двигателя с высвобождением от сжатия для двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом чрезмерная нагрузка, связанная с открытием выпускных клапанов двигателя вблизи верхней мертвой точки тактов сжатия двигателя, когда двигатель вращается с высокой скоростью, предотвращается путем снижения давления во впускном коллекторе от что в противном случае было бы на такой высокой скорости. Это достигается за счет замедления турбонагнетателя так , чтобы его скорость была меньше, чем она была бы в противном случае при высоких оборотах двигателя. [1]
Этот тип замедлителя известен как моторный тормоз с высвобождением от сжатия или « тормоз Джейка ». Недостатком этой системы является то, что она становится очень шумной при работе, особенно если глушитель выхлопных газов неисправен; поэтому его использование запрещено в некоторых регионах. Для подтверждения эффективности моторного тормоза требуется испытание типа 2А.
Горные тормоза проще в эксплуатации, чем моторный тормоз . По сути, выхлопная труба автомобиля ограничена клапаном . Это повышает давление в выхлопной системе, заставляя двигатель работать сильнее на такте выпуска своих цилиндров , поэтому двигатель снова действует как воздушный компрессор, при этом мощность, необходимая для сжатия воздуха, удерживается из выхлопной трубы, замедляя автомобиль. Замедлители турбокомпрессора, которые ограничивают поток выхлопных газов, также могут помочь в увеличении давления выхлопных газов для достижения той же цели. [2]
Гидравлические замедлители используют силы вязкого сопротивления между динамическими и статическими лопатками в заполненной жидкостью камере для достижения замедления. Существует несколько различных типов, в которых можно использовать стандартную трансмиссионную жидкость ( трансмиссионное масло ), отдельную подачу масла, воду или смесь масла и магнитного замедлителя. [3] Магнитные замедлители аналогичны описанным ниже электрическим замедлителям.
В простом замедлителе используются лопатки, прикрепленные к карданному валу трансмиссии между сцеплением и опорными катками . Их также можно приводить в движение отдельно через шестерни карданного вала. Лопасти заключены в статическую камеру с небольшими зазорами до стенок камеры (которая также будет лопаточной), как в автоматической коробке передач. Когда требуется замедление, жидкость (масло или вода) закачивается в камеру, и возникающее вязкое сопротивление замедляет транспортное средство. Рабочая жидкость нагревается и обычно циркулирует через систему охлаждения. Степень замедления можно варьировать, регулируя уровень заполнения камеры.
Гидравлические замедлители чрезвычайно тихие, часто неслышимые из-за звука работающего двигателя, и работают особенно тихо по сравнению с моторными тормозами. [4]
Электрические замедлители используют электромагнитную индукцию для создания силы замедления. Блок электрического замедления может быть установлен на оси , трансмиссии или трансмиссии и состоит из ротора, прикрепленного к оси, трансмиссии или трансмиссии, и статора, надежно прикрепленного к шасси транспортного средства . Между ротором и статором отсутствуют контактные поверхности и рабочая жидкость. Когда требуется замедление, электрические обмотки статора получают питание от аккумулятора автомобиля, создавая магнитное поле, через которое движется ротор. Это индуцирует вихревые токи в роторе, которые создают противоположное магнитное поле статору. Противоположные магнитные поля замедляют ротор и, следовательно, ось, трансмиссию или карданный вал, к которым он прикреплен. Ротор имеет внутренние лопатки (как вентилируемый тормозной диск) для обеспечения собственного воздушного охлаждения , поэтому система охлаждения двигателя автомобиля не подвергается нагрузке. Работа системы чрезвычайно тихая.
Трансмиссия гибридного автомобиля использует электрическое замедление для помощи механическим тормозам, одновременно перерабатывая энергию. Электрический тяговый двигатель действует как генератор для зарядки аккумулятора . Запасенная в аккумуляторе энергия помогает автомобилю ускориться.
Регенеративное торможение и вихретоковое торможение являются отдельными типами электрического торможения. Регенеративное торможение не может быть классифицировано как замедлитель, поскольку оно не использует никакого дополнительного физического оборудования в дополнение к существующей паре ротор/статор двигателя. Он осуществляет торможение за счет использования электрического поля, создаваемого инерцией вращения ротора/статора, которое передается ротору за счет импульса транспортного средства (колес). Дополнительная схема в контроллере используется для управления потоком тока из обмоток статора в батарею, часть которого рассеивается в виде тепла в схемах контроллера.
Напротив, вихретоковые тормоза-замедлители состоят из отдельного и специально разработанного статического якоря и ротора, которые специально изготовлены и добавлены к транспортному средству для торможения и рассеивания тепла, а не для создания движущей силы; это специально созданная система, отличная от двигателя.
Наконец, «динамическое» торможение — это комплексное использование торможения контроллером, при котором контроллер можно использовать либо для рекуперативного торможения, либо путем переключения цепи для подачи тока на резисторы. В последнем случае может быть достигнуто «реостатическое» торможение. В то время как вихревой тормоз использует вихревые токи для создания магнитного сопротивления, часть которого случайно рассеивается в виде тепла, реостатическое торможение основано на резисторах схемы контроллера, которые непосредственно рассеивают передаваемую током электрическую энергию в виде тепла. Некоторые автомобили с динамическим торможением описывают реостатическое торможение как «пробковое» торможение. В частности, динамическое торможение вилочных погрузчиков было разработано, чтобы воспользоваться преимуществами сочетания этого типа торможения с контроллерами, специализирующимися на быстром изменении направления движения транспортного средства.
Динамическое и рекуперативное торможение при использовании на электрических или дизель-электрических железнодорожных локомотивах означает, что электродвигатели , которые обычно используются для привода опорных катков, вместо этого используются в качестве генераторов , приводимых в движение колесами на спуске . При рекуперативном торможении создаваемый электрический ток обычно возвращается в источник питания (например, контактную сеть , третий рельс ) и может использоваться другими локомотивами или сохраняться для последующего использования. Таким образом, локомотив будет получать ток, находясь на ровной поверхности или при движении в гору, но действует как источник тока при торможении, преобразуя кинетическую энергию, создаваемую при движении вниз по склону (или, реже, преобразование импульса движения вперед от движения по ровной местности) в электричество. В дизель-электрическом двигателе мощность вырабатывается не дистанционно и не собирается от источника энергии, а непосредственно бортовым первичным двигателем (двигателем) и передается на двигатели; в настоящее время редко существует какой-либо способ сохранить электроэнергию для дальнейшего использования , поэтому вместо этого двигатели используются в качестве генераторов, замедляя вращение колес, а генерируемая мощность проходит через резисторы, установленные на крыше локомотива, где она преобразуется в тепловую энергию (так же, как электрический нагревательный элемент ) и рассеивается в атмосферу с помощью больших вентиляторов. Несмотря на то, что у этого метода есть недостаток, заключающийся в невозможности повторного использования энергии, создаваемой при движении вниз по склону, он создает мощную и безопасную систему замедления, которая не склонна к затуханию или износу тормозов, как механические тормоза .