Воздушный тормоз или, более формально, система пневматического тормоза — это тип фрикционного тормоза для транспортных средств, в котором сжатый воздух , нажимающий на поршень, используется как для отпускания стояночного/аварийного тормоза для перемещения транспортного средства, так и для приложения давления к тормозным колодкам или башмакам для замедления и остановки транспортного средства. Воздушные тормоза используются в больших тяжелых транспортных средствах, особенно тех, которые имеют несколько прицепов, которые должны быть связаны в тормозную систему, таких как грузовики , автобусы , прицепы и полуприцепы , в дополнение к их использованию в железнодорожных поездах . Джордж Вестингауз первым разработал воздушные тормоза для использования на железной дороге. [1] Он запатентовал более безопасный воздушный тормоз 5 марта 1872 года. [2] [3] Вестингауз внес многочисленные изменения, чтобы улучшить свое изобретение пневматического тормоза, что привело к различным формам автоматического тормоза. В начале 20-го века, после того, как его преимущества были доказаны при использовании на железной дороге, он был принят производителями грузовиков и тяжелых дорожных транспортных средств .
Воздушные тормоза обычно используются на тяжелых грузовиках и автобусах. Типичное рабочее давление составляет приблизительно 100–120 фунтов на квадратный дюйм или 690–830 кПа или 6,9–8,3 бар. Пневматическая тормозная система делится на систему питания и систему управления .
Система подачи сжимает, хранит и подает воздух высокого давления в систему управления, а также в дополнительные вспомогательные пневматические системы грузовика (управление переключением коробки передач, сервопривод педали сцепления и т. д.). Воздушный компрессор забирает отфильтрованный воздух из атмосферы и сжимает его, сохраняя сжатый воздух в резервуарах высокого давления. [4] Большинство большегрузных автомобилей имеют манометр в поле зрения водителя, указывающий на наличие давления воздуха для безопасной эксплуатации автомобиля, часто включающий предупреждающие звуковые сигналы или световые сигналы. Также распространен механический «виг», который автоматически опускается в поле зрения водителя, когда давление падает ниже определенной точки.
Система управления состоит из рабочих тормозов, стояночных тормозов, педали управления и резервуара для хранения воздуха. Если транспортное средство буксирует прицеп, оно часто имеет отдельную тормозную систему прицепа, которая получает сжатый воздух из системы подачи.
Стояночные тормоза используют дисковый или барабанный механизм, который удерживается в «примененном» положении давлением пружины. Для освобождения этих «пружинных» стояночных тормозов необходимо создать давление воздуха. Установка стояночного/аварийного тормоза освобождает сжатый воздух в линиях между резервуаром для хранения сжатого воздуха и тормозами, тем самым позволяя пружинному стояночному тормозу включиться. Внезапная потеря давления воздуха приведет к немедленному полному давлению пружинного тормоза.
Рабочие тормоза используются во время движения для замедления или остановки транспортного средства. Когда педаль тормоза нажимается для включения рабочих тормозов, воздух под давлением направляется из резервуара подачи в камеру рабочего тормоза, в результате чего тормоз включается. Когда педаль отпускается, возвратная пружина в тормозной камере отключает тормоз, и сжатый воздух выпускается в атмосферу. [4] Большинство типов пневматических тормозов грузовиков являются барабанными, хотя наблюдается растущая тенденция к использованию дисковых тормозов.
Воздушный компрессор (1) приводится в действие двигателем либо шкивом коленчатого вала через ремень , либо напрямую от зубчатых передач двигателя. Обычно он смазывается и охлаждается системами смазки и охлаждения двигателя, но некоторые системы используют самосмазывающиеся компрессоры и/или компрессоры с воздушным охлаждением. Давление в системе регулируется регулятором между минимальным и максимальным значением; [5] регулятор разгружает компрессор, когда достигается максимальное давление в системе, и нагружает компрессор, когда оно падает ниже минимального заданного значения. [4] [6]
При загрузке компрессора сжатый воздух сначала направляется через охлаждающий змеевик и в осушитель воздуха (3), который удаляет влагу и масляные примеси, а также может включать регулятор давления (2), предохранительный клапан и меньший резервуар для продувки (4). В качестве альтернативы осушителю воздуха система подачи может быть оснащена устройством защиты от замерзания и маслоотделителем.
Затем сжатый воздух хранится в резервуаре подачи (6); резервуар подачи, который физически находится ближе всего к компрессору, также называется мокрым резервуаром, потому что большая часть масла и воды из компрессора собирается здесь. Второй, расположенный ниже по потоку резервуар называется сервисным резервуаром и образует основной источник для работы тормозов. [7] Резервуары подачи и обслуживания имеют размеры, позволяющие выполнять несколько применений рабочего тормоза в случае отказа компрессора или остановки двигателя. [4] Из резервуара подачи сжатый воздух затем распределяется через четырехходовой защитный клапан (5) в первичный резервуар (резервуар заднего тормоза) и вторичный резервуар (резервуар переднего тормоза/тормоза прицепа), резервуар стояночного тормоза и точку распределения вспомогательной подачи воздуха.
Система подачи также включает в себя различные обратные , [8] ограничивающие давление , сливные и предохранительные клапаны . [9]
Система управления далее разделена на два контура: рабочий тормоз , контур стояночного тормоза и контур тормоза прицепа .
Контуры двойного обслуживания тормозов далее разделены на контуры передних и задних колес, которые получают сжатый воздух из своих индивидуальных резервуаров питания для дополнительной безопасности в случае утечки воздуха. Рабочие тормоза включаются с помощью воздушного клапана педали тормоза (9), который регулирует оба контура. Нажатие педали тормоза позволяет сжатому воздуху, хранящемуся в соответствующих резервуарах питания, поступать в каждую камеру рабочего тормоза (10) и (12), заставляя рабочие тормоза приводить в действие. Отпускание педали тормоза отключает резервуары питания; возвратная пружина тормоза заставляет рабочие тормоза отпускаться, и сжатый воздух, который использовался для приведения в действие рабочих тормозов, выпускается в атмосферу. Повторное применение рабочих тормозов приведет к снижению давления в воздушном резервуаре, побуждая регулятор снова загрузить компрессор. [4] [6]
Релейный клапан(ы) используются для улучшения реакции тормозов с длинными линиями. Прокладка линий для задних и прицепных рабочих тормозов через воздушный клапан педали тормоза может привести к неприемлемо медленному срабатыванию, поэтому эти тормоза подключаются непосредственно к сервисному резервуару через местный релейный клапан (11), а линия от воздушного клапана педали тормоза используется для приведения в действие релейного клапана вместо рабочих тормозов. [10] Аналогично, быстродействующий клапан(ы) расположены близко к соответствующим тормозам и позволяют воздуху выпускаться быстрее при отпускании тормозов. [11]
Стояночный тормоз представляет собой пневматический пружинный тормоз, в котором тормоз приводится в действие силой пружины в цилиндре пружинного тормоза (12) и отпускается сжатым воздухом через клапан ручного управления (7).
Тормоз прицепа состоит из прямой двухлинейной системы: линии питания и отдельной линии управления или обслуживания. Линия питания получает воздух из воздушного резервуара стояночного тормоза тягача через клапан реле стояночного тормоза , а линия управления регулируется через клапан реле тормоза прицепа. Рабочие сигналы для реле подаются воздушным клапаном педали тормоза тягача, ручным управлением рабочего тормоза прицепа (в соответствии с местным законодательством о большегрузных транспортных средствах) и ручным управлением стояночного тормоза тягача.
Системы пневматического тормоза могут включать в себя устройство «виггинг», которое срабатывает, чтобы предупредить водителя, если давление воздуха в системе падает слишком низко.
Это устройство выдвигает механический рычаг в поле зрения, когда давление в системе падает ниже порога достаточного давления для надежного срабатывания тормозов. [12]
Автоматический wig wag поднимется из поля зрения, когда давление в системе поднимется выше порогового значения. Тип с ручным сбросом должен быть установлен в положение вне поля зрения вручную. Ни один из них не останется на месте, если давление в системе не превысит пороговое значение. На фото слева показан ручной wig wag, который оператор отводит вправо из поля зрения, когда давление воздуха превысит пороговое значение, где он будет оставаться до тех пор, пока давление будет достаточным.
В большинстве руководств по выдаче коммерческих водительских прав в США , опубликованных Департаментами транспортных средств штатов или эквивалентными им органами, описывается этот термин. [13]
Воздушные тормоза используются как альтернатива гидравлическим тормозам , которые используются на более легких транспортных средствах, таких как автомобили. Гидравлические тормоза используют жидкость ( гидравлическую жидкость ) для передачи давления от педали тормоза к тормозной колодке для остановки транспортного средства. Воздушные тормоза используются в тяжелых коммерческих транспортных средствах из-за их надежности. Они имеют несколько преимуществ для больших многоприцепных транспортных средств: [14]
Хотя воздушные тормоза считаются лучшей тормозной системой для большегрузных транспортных средств (полная масса ~12-15 тонн), которые перегружают гидравлические тормоза, они также имеют следующие недостатки по сравнению с гидравлическими тормозными системами:
