Hvordan luftbremser fungerer

Bildegalleri: Bremser Tror du at du kan flytte en av disse dårlige guttene i en klype? Se flere bremsebilder. Greg Pease / Getty Images

Se for deg at det er din første uke på jobben som dokker ved et trekkbilforetak. Alle løper rundt og prøver å fullføre lastingen av den siste lastepallen på baksiden av en enorm traktor-tilhengerbil på vei mot motsatt kyst. Plutselig ber en av formennene deg om å flytte en av lastebilene ut av veien slik at en annen sjåfør kan ta sikkerhetskopi til lastebryggen. Forutsatt at du vet hvordan du kjører et slikt kjøretøy, fortsetter lederen, men du tar en pause - fordi du ikke gjør det.

Prøver å glede høyere personer og se bort fra at du ikke har førerkort, kan du hoppe inn i førerhuset, lukke døren og vri nøkkelen. Før dieselmotoren veiv, blir du forskrekket av en tåpende summer og blinkende lys på dashbordet. Du fyrer motoren, men summeren og lyset griper stadig oppmerksomheten.

Du har kjørt et pinneskifte før, så du tror du har dekket det. Til tross for den sensoriske overbelastningen, skyver du inn koblingen, tar tak i det du tror er lavt gir og letter clutchen. I stedet for å lure fremover slik du forventer, blir du møtt med et voldsomt smell, motoren dør og du blir nesten kastet gjennom frontruten.

Du starter motoren på nytt, og regner med at du setter trucken i feil gir, og velger hva du mener er riktig. Likevel forårsaker summeren og lyset ødeleggelser i førerhuset. Kanskje nødbremsen fortsatt er på. Du ser ikke noe bremsehåndtak eller spak som du normalt sett vil se i en bil, så du bestemmer deg for å bare slippe clutchen ut og gi den et nytt skudd.

Mye til flauheten din, det samme skjer. Ut av øyekroken ser du at den samme lederen hyler mot deg fra lastebrygga. Frustrert, hopper du ut av førerhuset og kaster opp hendene i forvirring, mens den skurrende overordnede jogger mot deg.

Velkommen til verden av luftbremser. I denne artikkelen lærer du hvordan luftbremser og komponentene deres fungerer, hvordan du vedlikeholder et luftbremsesystem og hvorfor du ikke kunne flytte den lastebilen. La oss deretter se hvordan George Westinghouse fikk deg i denne situasjonen.

innhold

1. George Westinghouse og luftbremshistorie
2. Forstå bremser
3. Luftbremsekomponenter i lastebiler og busser
4. Luftbremser: Forebyggende vedlikehold
5. Luftbremsediagram

Luft er overalt. Hydraulisk væske er det ikke. Tog, busser og traktorhengere bruker luftbremsesystemer slik at de ikke trenger å stole på hydraulikkvæsken i bilbremsesystemer, som kan løpe ut i tilfelle lekkasje. Alle disse typer transport blir veid ned av tunge passasjer- eller lastelaster, så sikkerhet er av største viktighet. Et fartslokomotiv som stolte på hydrauliske bremser, ville bli til en dødelig stålkule hvis bremsesystemet plutselig fikk en lekkasje.

Før luftbremser brukte tog et primitivt bremsesystem som krevde en operatør, eller bremser, i hver bil for å bruke en håndbrems etter signal fra togleder eller ingeniør. Dette ineffektive manuelle systemet ble erstattet av direkte luftbremsesystemer, som brukte en luftkompressor for å føre luft gjennom et bremserør inn i lufttankene på hver bil. Da ingeniøren brukte disse bremsene, fylte røret med luft og klemte på bremsene.

I 1869 innså en ingeniør ved navn George Westinghouse viktigheten av sikkerhet i den relativt nye jernbanebransjen og oppfant den første trippelventil luftbremsesystem for bruk av jernbane. Westinghouse system fungerte motsatt vei av et direkte luftbremsesystem. Trippelventilsystemet utførte tre funksjoner, dermed navnet. La oss ta en titt på disse funksjonene.

1. lading: Systemet må være under trykk under luft før bremsene løsner. I hvile forblir bremsene innkoblet. Når systemet har oppnådd driftstrykket, er bremsene frigjort og klar til bruk.
2. påføring: Når bremsene brukes, synker lufttrykket. Når luftmengden avtar, tillater ventilen luft tilbake i reservoaretankene, mens bremsene beveger seg til påført stilling.
3. Frigjøring: Når bremsene er påført og luften slipper ut etter bremsing, frigjør det økte trykket bremsene.

I stedet for å bruke kraft eller rettet luft for å bruke bremsene omtrent som hydraulisk væske i våre biler, fyller trippelventilsystemet en forsyningstank og bruker lufttrykk for å frigjøre bremsene. Med andre ord, bremsene i et trippelventilsystem forblir helt koblet inntil det pumpes luft gjennom hele systemet. Ganske genialt, med tanke på om denne typen system hadde et fullstendig tap av luft, ville bremsene gå inn og stoppe toget. Tenk på det når du zoomer ned på motorveien og treffer bremsepedalen. Hvis bilens bremsevæske lekket ut, ville ikke bremsene fungert.

Trippelventilsystemet er det grunnleggende konseptet som fungerer i dagens luftbremsesystemer i tog, busser og traktorhengere. La oss bytte tannhjul og lære hvordan luftbremser i kjøretøyer fungerer i neste avsnitt

Løpende tog kunne vært unngått

27. juni 1988 smalt et pendeltog inn i et stasjonært tog på Gare de Lyon stasjon i Paris, Frankrike, og drepte 56 mennesker og skadet 32 ​​flere [kilde: AP, National Geographic]. Katastrofen skjedde etter at en rekke feil forlot toget med en sterkt redusert bremseevne. Etter at en passasjer utilsiktet trakk nødbremsen ved avkjørselen, lukket sjåføren en bremseventil og trodde at systemet hadde en luftsperre. Etter at han slapp luften fra systemet, rullet toget fritt, men de resterende bilene som hadde et ladet system hadde ikke nok stoppkraft. I panikk klarte ikke sjåføren å aktivere det elektriske nødbremsesystemet, og toget kolliderte med et hviletog på stasjonen. Hvis ikke for en modig sjåfør i det stasjonære toget som ble værende til kollisjonen, og hjulpet til evakuering av passasjerer, ville dødstallet ha vært mye høyere [kilde: AP, National Geographic]

Før vi lærer om luftbremser i kjøretøyer, la oss se på hvordan bremsene i bilen din fungerer. Alle som har kjørt bil vet når han eller hun skyver bremsepedalen mot gulvet bilen bremser og til slutt stopper. Men hvordan i all verden kan foten vår stoppe en bil på 1 000 pund (1 361 kg) som kjører nedover veien i høye hastigheter?

Til å begynne med, la oss diskutere de forskjellige typene bremser, og så kan vi utforske de forskjellige komponentene. Hvert rullende kjøretøy, inkludert tog, trekkvogner, busser og biler inneholder en av to typer systemer. hydraulisk bremser, som finnes i lette lastebiler og personbiler, bruker hydraulisk væske eller olje til å betjene bremsene. Luftbremser, som vi bryter sammen i neste avsnitt, bruker luft til å betjene bremsene. La oss se på forskjellene.

I et hydraulisk system lagres væske i et reservoar som vanligvis kalles a hovedsylinder. Når du skyver på bremsepedalen, pumpes væske gjennom bremseslanger eller linjer i stempler montert på hvert hjul. Disse bremsestempelene skyver enten mot to bremse sko, som utvider seg og forårsaker friksjon i a bremsetrommel, eller mot a bremsekloss, som klemmes ned på en bremsrotor. Nedenfor er komponentene i et hydraulisk skivebremsesystem.

• Bremsebeholder: Inneholder hydraulisk bremsevæske
• Hovedsylinder: Enhet som pumper væsken fra reservoaret til bremselinjer som kjører gjennom hele kjøretøyet
• Bremselinjer: Flettede slanger av gummi eller stål som går fra hovedsylinderen til hver bremseklave
• Bremseklave: Et stålhus som monteres på et fast punkt på bremsrotoren som inneholder et stempel og bremseklosser
• Bremsestempel: En rund stang som strekker seg og skyver mot en bremsekloss når hydraulisk væske tilføres fra hovedsylinderen
• Bremsekloss: En metallunderlagspute med et halvmetallisk overlegg som griper tak i stålrotoren
• Bremsrotor: En stålskive montert på hvert hjul og nav som putene griper tak i for å forhindre at hjulene roterer

[kilde: Bremser]

Her er en titt på hvordan noen av delene passer innenfor en skivebrems.

Før skivebremser stolte biler på trommelbremser. Hovedmekanikken var den samme, men trommelbremser brukte bremsesko satt inne i en trommel som var montert på navet, kontra en rotor. Skivebremser øker stoppkraften, ettersom de lettere blir avkjølt og har mer overflate å fatte. I tillegg ventileres bremsestøv, som dannes når bremseklossene slites og reduserer bremseevnen, lettere med skivebremser enn med trommelbremser. Hvis du vil ha mer informasjon om skivebremser og trommelbremser, kan du lese Hvordan skivebremser fungerer og hvordan trommelbremser fungerer.

Nå som vi forstår det grunnleggende ved bremser i tog og biler, la oss snakke om de store riggene og bussene.

Diagram over luftbremsekomponenter

Fundament bremser er de vanligste luftbremsesystemene som finnes i lastebiler og busser og fungerer på samme måte som i jernbanevogner. Ved bruk av trippelventilprinsippet bygger det seg luft opp inne i bremserørene eller luftledningene, og frigjør bremsene. Så godt som alle de kjørende bilene som er utstyrt med luftbremser, har en gradert utgivelsessystem hvor en delvis økning i trykket dikterer en proporsjonal frigjøring i bremser.

Følgende komponenter er eksklusivt for et fundament-luftbremsesystem i en lastebil eller en buss:

• Luftkompressor: Pumper luften inn i lagertanker som skal brukes i bremsesystemet
• Luftkompressor guvernør: Kontrollerer inn- og utkoblingspunktet til luftkompressoren for å opprettholde en angitt luftmengde i tanken eller tankene
• Luftmagasinetanker: Hold trykkluft eller trykkluft som skal brukes av bremsesystemet
• Tøm ventiler: Slipp ut ventiler i lufttankene som brukes til å drenere luften når kjøretøyet ikke er i bruk
• Fotventil (bremsepedal): Når deprimeres, frigjøres det luft fra reservoaretankene
• Bremsekamre: Sylindrisk beholder som rommer en slak justering som beveger en membran eller kammekanisme
• Skyvstang: En stålstang som ligner et stempel som kobler bremsekammeret til slak justering. Når de er deprimert, løses bremsene. Hvis de forlenges, brukes bremsene.
• Slakkejusterere: En arm kobler trykkstangen til bremsens kam for å justere avstanden mellom bremseskoene
• Brems S-cam: En s-formet kam som skyver bremsesko fra hverandre og mot bremsetrommelen
• Bremsesko: Stålmekanisme med foring som forårsaker friksjon mot bremsetrommelen
• Kom tilbake våren: En stiv fjær koblet til hver av bremseskoene som returnerer skoene til åpen stilling når de ikke spres av s-kammen eller membranen.

Ved tomgang (foten av bremsen og kjøretøyets luftanlegg ladet), overvinner lufttrykket membranen, eller s-kammen er i lukket stilling, noe som resulterer i et frigitt bremsesystem. Så snart du trykker ned bremsepedalen, reduseres lufttrykket, snur du s-kammen og sprer bremseskoene mot trommelen. Kompressoren fyller opp reservoaretankene, og når du lar pedalen trekke seg inn, øker lufttrykket tilbake til opprinnelig tilstand.

Nødsituasjon luftbremser kompletterer standard luftbremsesystemer og kan aktiveres ved å trekke en knapp på instrumentbrettet (i nærheten av det med lyset som vi så i introduksjonen). Før du kan kjøre et kjøretøy med luftbremser, må du trykke inn nødbremseknappen for å fylle systemet med luft. Så lenge nødsystemet er under trykk, vil nødbremsen forbli fri. Hvis systemet har en lekkasje, kan trykket synke nok til å aktivere nødbremsen. I tillegg er tunge lastebiler ofte utstyrt med en eksosbrems som hjelper bremseprosessen, men dette er avhengig av motoren, ikke luftbremsesystemet.

Vi har lært hvordan luftbremser fungerer. La oss se på hvordan vedlikehold kan forhindre bremsesvikt i neste avsnitt.

Hva er den lyden??

Har du noen gang lurt på hvorfor lastebiler og busser lager de morsomme pipende og susende lydene? Pipingen er at luften slipper ut etter bremsing, og ppssss-lyden er den automatiske omgå sikkerhetsventiler på jobb, og sørg for at lufttrykket holder seg på riktig nivå. Siden en hovedfordel med luftbremsesystemer er deres evne til å bruke luft til å operere, sparker kompressoren konstant på og avspark for å fylle reservoarene med trykkluft. Når kompressoren bygger for mye luft, åpnes ventilene og produserer så høyt sus.

Dårlig vedlikehold av luftbremser kan føre til ulykker. Andy Sacks / Getty Images

Hver stat i USA har spesifikke retningslinjer for å betjene et kjøretøy med luftbremser. Testene for å få et kommersielt førerkort er krevende, i likhet med trinnene for å vedlikeholde et slikt kjøretøy. Her er noen skritt du vil ta før du drar ut på veien:

• Forsikre deg om at minimalt driftstrykk for luftbremsesystemer i et kjøretøy ikke er mindre enn 85 psi (buss per kvadrat tomme) for en buss og 100 psi for en lastebil.
• Sjekk at det ikke tar mer enn to minutter før lufttrykket stiger fra 85 psi til 100 psi ved 600 til 900 rpm. (Dette kalles lufttrykk oppbyggingshastighet.)
• Bekreft at riktig utkoblet regulatortrykk for luftkompressoren er mellom 120 psi og 135 psi. Innskjæringstrykket er 20 psi til 25 psi under utkoblingstrykket.

Du vil også se etter vann i luftbremsesystemet, et biprodukt av kondensert luft. Luftbremselinjer liker ikke vann, spesielt i kaldere klima der is kan hindre luft i å nå bremsemekanismen og få hjulet til å låse seg. For å forhindre dette problemet har mange av de moderne systemene automatiske tappeventiler installert i hver lufttank.

Luftkoblinger kan også utgjøre et problem. Slitte gummipakninger vil føre til at luft slipper ut. Mens kompressoren kan overvinne en liten lekkasje, kan løpe kompressorer for hardt føre til svikt. Igjen, som vi har lært, er ikke lufttap nødvendigvis en dårlig ting, men det vil bety at du sitter fast. For lastebilsjåfører er det sannsynligvis ikke å komme strandet midt i et fjellovergang.

Bremsefølsomhet, et annet biprodukt av luftbremser, kan føre til ulykker, spesielt for uerfarne sjåfører. Luftbremsesystemer er designet for å fungere på kjøretøy som har tung belastning. Har du noen gang lurt på hvor alle de to glidemerkene på motorveien kommer fra? Det er et produkt av lette eller tomme tilhengere som låser bakhjulene. Sannsynligvis er den verste frykten for en lastebilsjåfør knekt. Det er aldri bra når bakenden av traileren kryper opp langs førerhuset. Lastebiler som ferdes i regn og snø kan lett knive hvis det brukes for mye brems.

De fleste moderne kjøretøy med luftbremser bruker a dobbelt system. I hovedsak har slike utstyrte kjøretøy to systemer i tilfelle en skulle svikte. Låsebremser kan nå finnes i rigger til traktor og tilhenger og fungerer omtrent på samme måte som ABS-systemer som finnes i personbiler.

I utgangspunktet er luftbremser effektive og pålitelige. Ikke hold pusten hvis du håper å finne dem i bilen din snart. Luftbremsesystemer opptar for mye plass og oppmerksomhet for å bli ansett som praktisk i biler. Bare se på en Peterbilt-lastebil når den sanker utover utdanningen. Har du sett de store tankene gjemt bak drivstofftankene? Prøv å finne et sted for de som er under panseret til en Honda Civic.

Hvis du vil lære mer om luftbremser og lese noen relaterte artikler, kan du utforske lenkene på neste side.

Dårlig vedlikehold fører til løpsk lastebil

Den 25. april 1996 kolliderte en Mack-sementbil fra 1988 med en liten Subaru-sedan i Plymouth Meeting, Pa. Da sjåføren av sementbilen nærmet seg et veikryss ved enden av en nedoverbakke, bremset bremsene hans og lastebilen gikk i krysset, slo Subaru og drepe sjåføren. Nasjonalt samferdselssikkerhetsråd undersøkte hendelsen og fant flere problemer med lastebilen, særlig reverserte bremselinjer og en sekundær systemsvikt. Disse to problemene forlot lastebilen med bare anslagsvis 17 prosent til 21 prosent av den totale bremseevnen. Dessverre ante ikke sjåføren at han hadde bremsesvikt. Dårlig vedlikehold resulterte i en meningsløs død som kunne vært unngått. [kilde: NTSB]

Luftbremsekomponenter

La oss nå sette delene sammen for å se hvordan luftbremser fungerer som en helhet. Dette diagrammet gir både et nærbilde og et eksempel på hvor bremsene er plassert i bilen din.

relaterte artikler

• Hvordan bremser fungerer
• Hvordan anti-låsebremser fungerer
• Slik fungerer skivebremser
• Hvordan trommelbremser fungerer.
• Hvordan kraftbremser fungerer
• Hva er de forskjellige typene bremsevæske?
• Når jeg setter bilen min i parken, hva hindrer den virkelig i å bevege seg?

Flere gode lenker

• U.S. National Transportation Safety Board
• U.S. Department of Transportation (DOT)

kilder

• Associated Press. "Nok et dødelig parisisk togkrasj." New York Times. 7. august 1988. (20. mai 2008) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=940DEFDA1638F934A3575BC0A96E948260
• California Department of Motor Vehicles. "California kommersiell sjåførhåndbok Avsnitt 5: Luftbremser." 1. januar 2006. (21. mai 2008) http://www.dmv.ca.gov/pubs/cdl_htm/sec5_a.htm
• Carly, Larry. "Brems (enhet)." MSN Encarta. 2008. (17. mai 2008) http://encarta.msn.com/text_761555435___3/Brake_(device).html
• CDX Online eTextbook. "Bremsesystemer." (24. mai 2008) http://www.cdxetextbook.com/brakes/brakes.html
• CDX Online eTextbook. "Eksosbremser." (24. mai 2008) http://www.cdxetextbook.com/brakes/brake/systems/exhaustbrake.html
• Connor, Piers R. Railroad.net. "Luftbremser." (18. mai 2008) http://www.railroad.net/articles/railfanning/airbrakes/index.php
• National Geographic Channel. "Sekunder fra katastrofe; løpstog." (21. mai 2008) http://channel.nationalgeographic.com/series/seconds-from-disaster/2389/Overview
• National Safety Safety Board "Highway Accident Report PB97-916202." 17. oktober 1997. (19. mai 2008) http://ntl.bts.gov/lib/9000/9700/9762/HAR9702S.pdf
• San Diego Railway Museum. "Tren luftbremsebeskrivelse og historie." (18. mai 2008) http://www.sdrm.org/faqs/brakes.html
• Thomson, Clive. Canadian Underwriter. "Å sette bremsene på luftbremsesvikt." Mai 2007. (20. mai 2008) http://www.canadianunderwriter.ca/Issues/ISarticle.asp?id=187245&story_id=25097143856&issue=05012007&PC=