Что нужно знать о пневматических тормозах (Air Brakes)

Пневматические тормоза — это тормозная система, использующая сжатый воздух для активации тормозов на колесах транспортного средства или для подачи энергии к тормозной системе. Такая система может также включать элементы, работающие через гидравлические или другие промежуточные механизмы.

Что такое сжатый воздух?

Сжатый воздух — это газ (обычно атмосферный воздух), который сжимается до давления, превышающего атмосферное, с помощью компрессора. Сжатый воздух накапливается в резервуарах и используется как источник энергии для различных механизмов, включая тормозные системы.

Ключевые свойства сжатого воздуха:

1. Энергия давления: При выпуске воздух быстро расширяется, создавая мощный поток, который используется для активации механизмов.

2. Мгновенное действие: Сжатый воздух обеспечивает быструю и эффективную передачу энергии.

3. Простота хранения: Сжатый воздух может храниться в резервуарах до момента использования.

Как работает пневматическая тормозная система?

1. Создание давления:

• Компрессор забирает атмосферный воздух, сжимает его и направляет в специальные резервуары. Важно понимать, что воздух не просто забирается с улицы и перемещается в резервуары, а сжимается компрессором (при этом уменьшается объем и как следствие увеличивается давление). Сжатый воздух остаётся сжатым в резервуаре благодаря его герметичности и давлению. Воздух стремится расшириться, но замкнутые стены резервуара и отсутствие выхода удерживают его, даже если внутри остаётся немного свободного места.

• Давление воздуха в резервуарах поддерживается на уровне 8–10 атмосфер, что достаточно для работы тормозной системы.

2. Передача давления:

• Когда водитель нажимает на педаль тормоза, открывается клапан, который позволяет сжатому воздуху выйти из резервуара.

• Воздух устремляется по трубкам к тормозным камерам, расположенным у колес.

3. Приведение тормозов в действие:

• Сжатый воздух давит на мембрану или поршень в тормозной камере.

• Эта сила передаётся на рычаги тормозной системы, которые сжимают тормозные колодки. Колодки прижимаются к барабану или диску, замедляя движение колеса.

4. Освобождение тормозов:

• Когда водитель отпускает педаль тормоза, клапан закрывается, и давление в тормозной камере сбрасывается.

• Воздух выпускается через выпускной клапан, а пружины возвращают тормозные механизмы в исходное положение.

Почему резервуары не лопаются?

Резервуары для сжатого воздуха изготавливаются из прочных материалов, таких как сталь или алюминиевые сплавы, которые выдерживают высокое давление.

Система оснащена предохранительными клапанами. Если давление в резервуаре превышает установленный уровень, клапаны автоматически выпускают избыточный воздух, предотвращая разрушение резервуара.

Как воздух попадает в систему?

Компрессор забирает воздух с улицы через фильтр, предотвращающий попадание пыли и грязи. Компрессор работает, пока включён двигатель грузовика.

Режимы работы компрессора:

• Включённый режим: Если давление в резервуарах падает, компрессор автоматически запускается и заполняет резервуары.

• Выключенный режим: Когда давление достигает максимального уровня (8–10 атмосфер), компрессор отключается до следующего использования.

Давление 8–10 атмосфер: почему так важно?

1 атмосфера равна нормальному атмосферному давлению (~101,325 паскаль). Давление в 8–10 атмосфер означает, что воздух в резервуаре сжат в 8–10 раз сильнее, чем обычный воздух на улице.

Преимущества высокого давления:

1. Эффективная передача энергии: Высокое давление обеспечивает мощное торможение, даже с небольшим количеством воздуха.

2. Компактность системы: Для создания необходимого усилия используется меньше воздуха, если он сильно сжат.

3. Надёжность: Даже при утечке воздуха высокое давление позволяет системе функционировать дольше.

Что такое гидравлика и гидравлические механизмы?

Гидравлика — это использование жидкости для передачи энергии. Она основана на законе Паскаля: давление в жидкости передаётся равномерно во все стороны.

Элементы гидравлической системы:

1. Насос: Создаёт давление, перекачивая жидкость (обычно масло).

2. Гидроцилиндры: Преобразуют давление в движение поршня (представьте шприц. Поршень в шприце — это внутренняя часть, которую вы толкаете рукой. Когда вы нажимаете на поршень, жидкость (например, вода) выталкивается из шприца. В гидроцилиндре вместо вашей руки используется давление жидкости, а поршень передаёт это усилие для выполнения работы.).

3. Клапаны: Управляют направлением и объёмом жидкости.

4. Трубопроводы: Передают жидкость от насоса к исполнительным механизмам.

Как работают пневматика и гидравлика вместе?

1. Пневматическая часть:

• Сжатый воздух создаёт начальное давление и служит основным источником энергии.

2. Гидравлическая часть:

• Давление воздуха может использоваться для активации гидравлической системы. Гидравлическая жидкость передаёт усилие на колёсные тормозные механизмы.

• Это обеспечивает плавность и точность торможения, особенно в крупных транспортных средствах.

В некоторых системах сжатый воздух приводит в движение гидравлические цилиндры. Эти цилиндры затем через жидкость активируют тормозные колодки.

Почему комбинируют пневматику и гидравлику?

1. Пневматика обеспечивает мощность.

2. Гидравлика повышает точность и плавность работы.

3. Совмещение позволяет использовать преимущества обеих технологий.

4. Дублирование систем снижает риск отказа тормозов.

Пневматические тормоза — это надёжная и мощная система, которая позволяет безопасно управлять большими транспортными средствами, такими как грузовики и автобусы. Сжатый воздух и, при необходимости, гидравлика обеспечивают эффективное торможение, адаптированное для тяжёлых условий эксплуатации.