Představte si, že je to váš první týden v práci jako přístavní dělník ve zchátralé přepravní společnosti. Všichni pobíhají a snaží se dokončit naložení poslední palety nákladu na zadní část obrovského tahače s návěsem mířícího na protější pobřeží. Najednou vám jeden z předáků řekne, abyste odsunuli jeden z náklaďáků z cesty, aby další řidič mohl zacouvat na nakládací rampu. Za předpokladu, že víte, jak takové vozidlo řídit, předák jede dál, ale vy se zastavíte – protože to nevíte.
Ve snaze potěšit nadřízené a ignorovat fakt, že nemáte řidičský průkaz na náklaďák, naskočíte do kabiny, zavřete dveře a otočíte klíčkem. Než vznětový motor naskočí, vyděsí vás znecitlivující bzučák a blikající světlo na palubní desce. Nastartujete motor, ale bzučák a světlo neustále přitahují vaši pozornost.
Už jste dříve řídili řazení pákou, takže si myslíte, že to máte pokryté. Navzdory smyslovému přetížení sešlápnete spojku, uchopíte to, co si myslíte, že je nízký převodový stupeň, a uvolníte spojku. Namísto toho, abyste se pohnuli vpřed, jak očekáváte, vás přivítá bouřlivá rána, motor zhasne a téměř vás proletí čelním sklem.
Znovu nastartujete motor s tím, že jste zařadili špatný rychlostní stupeň, a zvolíte to, co považujete za správné. Přesto bzučák a světlo způsobují zmatek uvnitř kabiny. Možná je záchranná brzda stále zapnutá. Nevidíte žádnou brzdovou rukojeť nebo páku, kterou byste normálně viděli v autě, takže se rozhodnete pustit spojku a dát jí ještě jednu šanci.
K tvým rozpakům se děje to samé. Koutkem oka vidíte, jak na vás tentýž předák křičí z nakládací rampy. Frustrovaně vyskočíte z kabiny a zmateně rozhodíte rukama, zatímco zamračený dozorce k vám běží.
Vítejte ve světě vzduchových brzd. V tomto článku se dozvíte, jak fungují vzduchové brzdy a jejich součásti, jak udržovat systém vzduchových brzd a proč jste nemohli s vozíkem pohnout. Dále se podívejme, jak vás George Westinghouse dostal do této situace.
Obsah
Vzduch je všude. Hydraulická kapalina ne. Vlaky, autobusy a návěsy používají vzduchové brzdové systémy, takže se nemusí spoléhat na hydraulickou kapalinu v brzdových systémech automobilů, která se může vyčerpat v případě úniku. Všechny tyto druhy dopravy jsou zatíženy těžkými osobními nebo nákladními náklady, takže bezpečnost je nanejvýš důležitá. Rychlá lokomotiva, která spoléhala na hydraulické brzdy, by se proměnila ve smrtící ocelovou kulku, pokud by brzdový systém náhle praskl.
Před vzduchovými brzdami používaly vlaky primitivní brzdový systém, který vyžadoval, aby operátor nebo brzdař v každém voze použil ruční brzdu na signál vedoucího vlaku nebo strojníka. Tento neefektivní manuální systém byl nahrazen systémy přímé vzduchové brzdy , který pomocí vzduchového kompresoru přiváděl vzduch přes brzdové potrubí do vzduchových nádrží na každém voze. 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 v železničních vozech. Systém Westinghouse fungoval opačně než systém přímé vzduchové brzdy. Trojventilový systém plnil tři funkce, proto jeho název. Pojďme se na tyto funkce podívat.
Namísto použití síly nebo nasměrovaného vzduchu k brzdění, podobně jako u hydraulické kapaliny v našich autech, systém tří ventilů plní zásobní nádrž a využívá tlak vzduchu k uvolnění brzd. Jinými slovy, brzdy v systému s trojitým ventilem zůstávají plně zapnuté, dokud není vzduch pumpován do systému. Docela důmyslné, vezmeme-li v úvahu, že by u tohoto typu systému došlo k úplné ztrátě vzduchu, brzdy by se zapojily a vlak zastavily. Myslete na to, když sjíždíte po dálnici a sešlápnete brzdový pedál. Pokud by z vašeho auta unikla brzdová kapalina, vaše brzdy by nefungovaly.
Systém trojitého ventilu je základním konceptem v dnešních systémech vzduchových brzd ve vlacích, autobusech a návěsech. Pojďme zařadit rychlost a zjistit, jak fungují vzduchové brzdy v silničních vozidlech v další části
Rozjetý vlak se dalo vyhnout27. června 1988 narazil příměstský vlak do stojícího vlaku na nádraží Gare de Lyon v Paříži, Francie, zabil 56 lidí a dalších 32 zranil [zdroj:AP, National Geographic]. Ke katastrofě došlo poté, co řada chyb opustila vlak se značně sníženou brzdnou schopností. Poté, co cestující při svém odchodu neúmyslně zatáhl za nouzovou brzdu, řidič uzavřel brzdový ventil, protože si myslel, že systém má vzduchový uzávěr. Poté, co vypustil vzduch ze systému, vlak se volně rozjel, ale zbývající vozy, které měly nabitý systém, neměly dostatečnou brzdnou sílu. Strojvedoucímu se v panice nepodařilo aktivovat systém elektrického nouzového brzdění a vlak se ve stanici srazil s odpočívajícím vlakem. Nebýt odvážného strojvedoucího ve stojícím vlaku, který zůstal až do srážky a pomáhal 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 fungují brzdy ve vašem autě. Každý, kdo řídil auto, ví, že když sešlápne brzdový pedál směrem k podlaze, auto zpomalí a nakonec zastaví. Ale jak proboha může naše noha zastavit 3000 liber (1361 kg) auto, které jede po silnici vysokou rychlostí?
Pro začátek si proberme různé typy brzd a pak můžeme prozkoumat různé komponenty. Každé pojízdné vozidlo, včetně vlaků, tahačů, autobusů a automobilů obsahuje jeden ze dvou typů systémů. Hydraulické brzdy , které se nacházejí v lehkých nákladních a osobních automobilech, používají k ovládání svých brzd hydraulickou kapalinu nebo olej. Vzduchové brzdy, které rozebereme v další části, používají k ovládání svých brzd vzduch. Podívejme se na rozdíly.
V hydraulickém systému je kapalina uložena v nádrži běžně označované jako hlavní válec . Když sešlápnete brzdový pedál, kapalina je pumpována přes brzdové hadice nebo potrubí do pístů namontovaných na každém kole. Tyto brzdové písty buď tlačí na dvě brzdové čelisti , které se roztahují a způsobují tření uvnitř brzdového bubnu nebo proti brzdové destičce , který se upíná na brzdový rotor . Níže jsou uvedeny součásti hydraulického kotoučového brzdového systému.
[zdroj:Brzdy]
Zde je pohled na to, jak některé části zapadají 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 se snadněji chladí a mají větší plochu k uchopení. Navíc brzdový prach, který se tvoří opotřebováním brzdových destiček a snižuje brzdnou schopnost, se u kotoučových brzd snadněji odvádí než u bubnových brzd. Další informace o kotoučových brzdách a bubnových brzdách najdete v článku Jak fungují kotoučové brzdy a Jak fungují bubnové brzdy.
Nyní, když rozumíme základům brzd ve vlacích a autech, pojďme si promluvit o velkých soupravách a autobusech.
Nadace brzdy jsou nejběžnější vzduchové brzdové systémy, které se nacházejí v nákladních automobilech a autobusech a fungují stejným způsobem jako v železničních vozech. Při použití principu trojitého ventilu se uvnitř brzdového potrubí nebo vzduchového potrubí hromadí vzduch, který uvolňuje brzdy. Prakticky všechna silniční vozidla vybavená vzduchovými brzdami mají odstupňovaný systém uvolnění kde částečné zvýšení tlaku vyžaduje proporcionální uvolnění brzd.
Následující součásti jsou výhradní pro základní systém vzduchových brzd v nákladním automobilu nebo autobusu:
Při volnoběhu (noha z brzdy a vzduchový systém vozidla nabitý) tlak vzduchu překonává membránu nebo je s-vačka v uzavřené poloze, což má za následek uvolnění brzdového systému. Jakmile sešlápnete brzdový pedál, tlak vzduchu se sníží, čímž se otáčí s-vačka a brzdové čelisti se roztahují proti bubnu. Kompresor doplňuje nádržky a když necháte pedál zatáhnout, tlak vzduchu se zvýší zpět do původního stavu.
Nouzový stav vzduchové brzdy doplňují standardní vzduchové brzdové systémy a lze je aktivovat zatažením za tlačítko na přístrojové desce (poblíž toho se světlem, které jsme viděli v úvodu). Než budete moci řídit vozidlo se vzduchovými brzdami, musíte stisknout tlačítko nouzové brzdy, aby se systém naplnil vzduchem. Dokud je nouzový systém pod tlakem, nouzová brzda zůstane volná. Pokud je systém netěsný, tlak se může snížit natolik, aby bylo možné aktivovat nouzovou brzdu. Těžká nákladní vozidla jsou navíc často vybavena výfukovou brzdou to napomáhá procesu brzdění, ale to závisí na motoru, ne na systému vzduchových brzd.
Naučili jsme se, jak fungují vzduchové brzdy. Nyní se v další části podíváme na to, jak může údržba zabránit selhání brzd.
Co je to za zvuk?Přemýšleli jste někdy nad tím, proč náklaďáky a autobusy vydávají ty legrační vrzání a syčení? Skřípání je vzduch unikající po brzdění a zvuk ppssss je automatický obtokové bezpečnostní ventily při práci a ujistěte se, že tlak vzduchu zůstává na správné úrovni. Protože hlavní výhodou vzduchových brzdových systémů je jejich schopnost využívat k provozu vzduch, kompresor se neustále spouští a spouští, aby doplňoval zásobníky stlačeným vzduchem. Když kompresor vytvoří příliš mnoho vzduchu, ventily se otevřou, což způsobí hlasité syčení.
Každý stát v USA má specifické pokyny pro provoz vozidla se vzduchovými brzdami. Testy na získání komerčního řidičského oprávnění jsou náročné, stejně jako kroky k údržbě takového vozidla. Zde je několik kroků, které budete chtít udělat, než se vydáte na cestu:
Budete také chtít sledovat vodu v systému vzduchových brzd, vedlejší produkt kondenzovaného vzduchu. Vedení vzduchové brzdy nemá ráda vodu, zvláště v chladnějších klimatických podmínkách, kde led může blokovat vzduch v přístupu k brzdovému mechanismu a způsobit zablokování kola. Aby se tomuto problému předešlo, mnoho moderních systémů má v každé vzduchové nádrži nainstalované automatické vypouštěcí ventily.
Problémem mohou být také vzduchové spojky. Opotřebované pryžové těsnění způsobí únik vzduchu. Zatímco kompresor může překonat malou netěsnost, příliš tvrdý provoz kompresoru může vést k poruše. Opět, jak jsme se dozvěděli, ztráta vzduchu nemusí být nutně špatná věc, ale bude to znamenat, že jste uvízli. Pro řidiče kamionů pravděpodobně není v itineráři uvíznutí uprostřed horského průsmyku.
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. Have you ever wondered where all those dual skid marks on the expressway come from? That’s a product of light or empty trailers locking their rear wheels. Probably the worst fear for a truck driver is jackknifing. It’s never good when the back end of the trailer creeps up alongside the cab. Trucks traveling in rain and snow can easily jackknife if too much brake is applied.
Most modern vehicles with air brakes use a dual system . In essence, such equipped vehicles have two systems in case one should fail. Anti-lock brakes can now be found in tractor-trailer rigs and work much the same way as ABS systems found in passenger cars.
Fundamentally speaking, air brakes are efficient and reliable. However, don’t hold your breath if you’re hoping to find them in your car any time soon. Air-brakes systems occupy too much space and attention to be considered practical in cars. Just look at a Peterbilt truck as it saunters down the interstate. Have you seen the big tanks tucked behind the fuel tanks? Try finding a place for those under the hood of a Honda Civic.
If you’d like to learn more about air brakes and read some related HowStuffWorks articles, explore the links on the next page.
Poor maintenance leads to runaway truckOn April 25, 1996, a 1988 Mack cement truck collided with a small Subaru sedan in Plymouth Meeting, Pa. As the driver of the cement truck approached an intersection at the end of a downhill off ramp, his brakes failed and the truck barreled into the intersection, striking the Subaru and killing its driver. The National Transportation Safety Board investigated the incident and found several problems with the truck, notably reversed brake lines and a secondary system failure. Those two issues left the truck with only an estimated 17 percent to 21 percent of its total braking capability. Unfortunately, the driver had no idea he had a brake failure. Poor maintenance resulted in a senseless death that could have been avoided. [source:NTSB]
Now let's put the parts together to see how air brakes work as a whole. Tento diagram poskytuje jak detailní pohled, tak příklad umístění brzd ve vašem vozidle.
Originally Published:Jun 2, 2008
