Как работает пружинная тормозная камера? | Руководство по пневматическому тормозу

A пружинная тормозная камера работает за счет использования сжатого воздуха для удержания мощной внутренней пружины в сжатом или «запертом» положении во время обычного вождения, позволяя рабочему тормозу работать независимо через отдельную переднюю камеру. Когда водитель задействует стояночный тормоз или происходит внезапная потеря давления воздуха, сжатый воздух позади пружины выпускается, и пружина с силой расширяется, выталкивая толкатель наружу, чтобы задействовать основные тормоза и удержать автомобиль в неподвижном состоянии. Эта двухкамерная конструкция объединяет стандартную диафрагму рабочего тормоза с подпружиненным стояночным и аварийным тормозом, что делает пружинная тормозная камера основной механизм безопасности на тяжелых грузовиках, автобусах и прицепах. Согласно Федеральному стандарту безопасности транспортных средств (FMVSS) 121, все транспортные средства с пневматическими тормозами должны быть оборудованы стояночным тормозом, который остается включенным даже после полной потери давления воздуха, и это требование полностью удовлетворяется конструкцией камеры пружинного тормоза.

Что такое камера пружинного тормоза и каковы ее основные компоненты?

Камера пружинного тормоза представляет собой привод «два в одном», который объединяет камеру рабочего тормоза спереди и камеру стояночного тормоза с пружиной сзади, разделенные промежуточным фланцем и соединенные общим толкателем. Весь блок обычно зажимается или прикручивается болтами к кронштейну на оси, а его толкатель соединяется через вилку с регулятором зазора, который затем поворачивает тормозной распределительный вал для расширения тормозных колодок. Основные внутренние компоненты пружинная тормозная камера предназначены для выполнения различных функций как в нормальных, так и в аварийных сценариях:

• Диафрагма рабочего тормоза: Гибкий резиновый диск, расположенный в передней камере. Когда сжатый воздух поступает в сервисное отверстие, диафрагма надувается и прижимается к пластине толкателя, выдвигая толкатель для задействования тормозов.
• Сервисная возвратная пружина: Коническая винтовая пружина в передней камере, которая втягивает толкатель при сбросе давления рабочего воздуха, возвращая тормозные колодки в освобожденное положение.
• Силовая пружина стояночного тормоза: Массивная, высокопрочная винтовая пружина, расположенная в задней камере. Эта весна является определяющей особенностью пружинная тормозная камера . Когда ему не противодействует давление воздуха, он расширяется с силой, которая может превышать 2000 фунтов , обеспечивая механическую энергию для блокировки тормозов.
• Стояночная диафрагма и нажимная пластина: Вторая диафрагма в задней камере, куда поступает сжатый воздух из клапана управления стояночным тормозом. Под давлением он прижимается к пластине стояночного упора, сжимая силовую пружину.
• Промежуточный фланец и направляющая трубка: Разделяет две камеры и содержит герметичную направляющую, по которой проходит толкатель, предотвращая утечку воздуха между сервисной и парковочной секциями.
• Зажимной болт: Т-образный узел болта и гайки, который можно затянуть вручную для механического сжатия силовой пружины, что позволяет отпустить тормоз для буксировки или ремонта без давления воздуха.

Как работает рабочая тормозная часть камеры пружинного тормоза

Функция рабочего тормоза камеры пружинного тормоза осуществляется через переднюю камеру, используя сжатый воздух, подаваемый донным клапаном, для толкания диафрагмы и выдвижения толкателя, полностью независимо от стояночной пружины в задней камере. Когда водитель нажимает педаль тормоза, воздух из баллонов со сжатым воздухом автомобиля проходит через педальный клапан и попадает в сервисное отверстие в передней половине камеры. Атмосферное давление, которое обычно колеблется от От 0 до 100 фунтов на квадратный дюйм (от 0 до 6,9 бар) в зависимости от усилия на педали заполняет полость за рабочей диафрагмой. Диафрагма выпирает наружу, прижимаясь к металлической пластине толкателя и преодолевая сопротивление рабочей возвратной пружины. Толкатель выдвигается наружу, вращая регулятор зазора и распределительный вал и прижимая тормозные колодки к барабану. Когда водитель отпускает педаль, рабочий воздух выбрасывается в атмосферу через быстродействующий клапан или сам педальный клапан, а рабочая возвратная пружина толкает диафрагму назад, втягивая толкатель и отпуская тормоза. На протяжении всего этого процесса парковочная пружина задней камеры остается полностью сжатой постоянным давлением парковочного воздуха, подаваемого через отдельный контур, который обычно поддерживается на уровне От 90 до 130 фунтов на квадратный дюйм (от 6,2 до 9,0 бар) . Эта изоляция функций имеет решающее значение для понимания как работает пружинная тормозная камера : передняя камера обеспечивает пропорциональное торможение под контролем водителя, а задняя камера готова действовать как предохранительная.

Как активируется функция стояночного и аварийного торможения

Стояночный тормоз включается, когда водитель намеренно сбрасывает давление воздуха в задней камере, или автоматически, если давление в системе падает, позволяя огромной силовой пружине расшириться и вытолкнуть толкатель наружу с полной механической силой. Водитель включает стояночный тормоз, потянув за желтую ромбовидную ручку на приборной панели, которая выпускает воздух из контура стояночного воздуха. Когда воздух выходит из задней камеры, сжатая силовая пружина больше не удерживается. Он расширяется, толкая пластину стояночного толкателя, которая, в свою очередь, толкает промежуточную диафрагму, рабочий толкатель и, в конечном итоге, регулятор зазора для задействования тормозов. Это приложение является чисто механическим и не требует для поддержания ни электричества, ни давления воздуха. Усилие пружины стандартного Типа 30 пружинная тормозная камера достаточно для полной блокировки оси даже на полностью загруженном автомобиле. Чтобы отпустить стояночный тормоз, водитель нажимает на клапан приборной панели, позволяя воздуху под высоким давлением снова попасть в заднюю камеру. Воздух снова сжимает силовую пружину, отводя толкатель от рычага натяжения и освобождая тормоза. В случае катастрофической утечки воздуха или обрыва ремня компрессора давление стояночного воздуха упадет ниже порогового значения — обычно около От 40 до 50 фунтов на квадратный дюйм (от 2,8 до 3,4 бар) — и силовая пружина автоматически развернется, останавливая автомобиль. Функция автоматического экстренного торможения требуется по закону и является единственной наиболее важной причиной пружинная тормозная камера обязательна для всех тяжелых коммерческих автомобилей.

Рабочие состояния камеры пружинного тормоза: сравнительный обзор

Камера пружинного тормоза может существовать в четырех различных пневматических и механических состояниях, каждое из которых имеет уникальную комбинацию давления воздуха и положения пружин, которые определяют, задействуются или отпускаются тормоза. В таблице ниже суммированы эти состояния для пояснения. как работает пружинная тормозная камера в различных условиях вождения и парковки.

Роль запирающего болта при ручном выпуске

Каждая камера пружинного тормоза оснащена обоймовым болтом, который позволяет технику механически сжимать силовую пружину, отпуская стояночный тормоз, чтобы можно было отбуксировать вышедший из строя автомобиль или безопасно разобрать тормозной узел для ремонта. Запирающий болт расположен в задней части патронника. Для установки пружины в клетку используется гаечный ключ, который поворачивает болт, который ввинчивается в нажимную пластину, приводя пружину в сжатое состояние. Его необходимо затягивать до упора, а контргайка фиксирует его на месте. Правильно помещенный в клетку пружинная тормозная камера снимает всю силу пружины с толкателя, позволяя колесу свободно вращаться даже при нулевом давлении воздуха в контуре парковки. Однако попытка разобрать камеру пружины без предварительного захвата пружины чрезвычайно опасна, поскольку внезапное освобождение сжатой пружины может привести к серьезной травме или смерти. Вот почему правила техники безопасности строго требуют, чтобы установка сепаратора выполнялась перед любыми работами по техническому обслуживанию тормозной камеры или основных компонентов тормоза.

Распространенные виды отказов и техническое обслуживание камер пружинного тормоза

Хотя камеры пружинного тормоза механически просты и чрезвычайно долговечны, они могут выйти из строя из-за разрыва диафрагмы, негерметичности уплотнений или усталости пружины, что ставит под угрозу либо эффективность рабочего торможения, либо функцию аварийной парковки. К наиболее распространенным режимам отказа относятся:

• Разрыв сервисной диафрагмы: Передняя диафрагма может разорваться в результате многократного сгибания. Это приводит к потере рабочего тормозного давления и часто приводит к шипящему звуку при нажатии педали тормоза. Разорванную сервисную диафрагму необходимо немедленно заменить, так как поврежденное колесо не будет иметь тормозной способности.
• Утечка стояночной диафрагмы: Утечка в диафрагме задней камеры препятствует полному сжатию силовой пружины, в результате чего стояночный тормоз затягивается или не полностью отпускается. Это условие приводит к чрезмерному нагреву и может привести к возгоранию колеса, если его не устранить.
• Усталость силовой пружины: Хотя это и редкость, силовая пружина может потерять напряжение в течение сотен тысяч циклов или в случае воздействия агрессивной влаги из-за неисправности диафрагмы. Ослабленная пружина все еще может пройти визуальный осмотр, но ее удерживающая сила будет ниже номинальной, что потенциально позволит припаркованному транспортному средству катиться на уклоне.
• Заклиненный болт обоймы или поврежденная резьба: Ржавый болт или болт с поперечной резьбой может помешать ручному расстегиванию пружины, что усложняет ремонт на дороге. Рекомендуемой профилактической мерой является регулярный осмотр закладного болта и нанесение противозадирного состава на резьбу.

Регулярный осмотр пружинная тормозная камера должно включать проверку хода толкателя, проверку внешних зажимов и болтов на наличие коррозии, а также проверку на наличие утечек воздуха. Любую камеру с разрывом диафрагмы или негерметичным уплотнением следует заменять, а не ремонтировать, поскольку внутренняя пружина представляет собой смертельную угрозу безопасности, если корпус открывается неподготовленным человеком. Альянс по безопасности коммерческих транспортных средств (CVSA) включает состояние тормозной камеры в качестве критического параметра в свои критерии проверки при выходе из строя, а протекающая или поврежденная камера не пройдет проверку на дороге.

Часто задаваемые вопросы о камерах пружинного тормоза

В чем разница между камерой пружинного тормоза Типа 30 и Типа 36?

Обозначение типа относится к эффективной площади рабочей диафрагмы в квадратных дюймах. Тип 30 пружинная тормозная камера имеет диафрагму площадью 30 квадратных дюймов, а у Типа 36 — диафрагму 36 квадратных дюймов. Камера большего размера создает пропорционально более высокую силу толкателя для данного давления воздуха и используется при более тяжелых нагрузках на ось. Усилие парковочной пружины также соответственно выше в камере большего размера.

Могу ли я ездить с пружинной тормозной камерой в клетке?

Нет. Вождение с камерой пружинного тормоза в клетке запрещено и чрезвычайно опасно, поскольку стояночный и аварийный тормоз на этом колесе полностью отключены. Зажимной болт — это временный инструмент, предназначенный только для буксировки или ремонта. Транспортное средство должно быть выведено из эксплуатации до установки сменной камеры.

Почему мой пружинный тормоз не отпускает даже при полном давлении воздуха?

Если стояночный тормоз не отключается при полном давлении воздуха, наиболее вероятными причинами являются разрыв стояночной диафрагмы, которая не может удерживать давление, заедание закладного болта, который остался частично затянутым, или механическое заклинивание в регуляторе зазора или распределительном валу. Утечка клапана управления парковкой на приборной панели также может препятствовать попаданию достаточного давления в пружинная тормозная камера .

Как часто следует заменять пружинные тормозные камеры?

Фиксированного интервала замены нет, но пружинная тормозная камераs следует заменить, если на диафрагмах появляются трещины, если ход толкателя превышает предел регулировки или если обнаружено какое-либо внешнее повреждение или коррозия. Многие автопарки заменяют камеры заранее через 10–15 лет эксплуатации в рамках программы предотвращения коррозии, особенно в регионах, где дорожная соль ускоряет разрушение металла.

Понимание как работает пружинная тормозная камера имеет основополагающее значение для понимания архитектуры безопасности современных тяжелых транспортных средств. Элегантная интеграция диафрагмы рабочего тормоза с отказоустойчивой механической пружиной обеспечивает как плавное торможение, так и гарантированный аварийный тормоз, который работает без какой-либо электрической или пневматической помощи. Эта возможность двухрежимного режима практически не менялась на протяжении десятилетий, поскольку она обеспечивает непревзойденную надежность в компактном, автономном устройстве и продолжает оставаться основой соблюдения требований безопасности транспортных средств на автомагистралях по всему миру.