Sådan fungerer luftbremser

Billedgalleri: Bremser Tror du, du kunne flytte en af ​​disse dårlige drenge i en klemme? Se flere bremsebilleder. Greg Pease / Getty Images

Forestil dig, at det er din første uge på jobbet som dockhand hos et rundown-lastbilsfirma. Alle løber rundt og prøver at afslutte lastning af den sidste lastpalle på bagsiden af ​​en enorm traktor-trailervogn, der er på vej mod den modsatte kyst. Pludselig fortæller en af ​​lederne, at du flytter en af ​​lastbilerne ud af vejen, så en anden chauffør kan tage op til lastebryggen. Forudsat at du ved, hvordan man kører et sådant køretøj, fortsætter føreren, men du sætter en pause - fordi du ikke gør det.

Forsøger at glæde de højere ups og ignorere det faktum, at du ikke har et førerkort, du hopper ind i førerhuset, lukker døren og drejer nøglen. Før dieselmotoren krummer, er du forskrækket af en sindssygende summer og blinkende lys på instrumentbrættet. Du fyrer motoren, men summeren og lyset griber fortsat din opmærksomhed.

Du har kørt et pindeskift før, så du tror, ​​du har det dækket. På trods af den sensoriske overbelastning skubber du koblingen ind, griber fat i det, du synes er det lave gear og letter koblingen ud. I stedet for at ryge frem, som du forventer, bliver du mødt med et voldsomt smell, motoren dør, og du bliver næsten kastet gennem forruden.

Du genstarter motoren og regner med, at du sætter trucken i forkert gear, og vælger, hvad du synes er den rigtige. Stadig forårsager summer og lys ødelæggelse inde i førerhuset. Måske er nødbremsen stadig tændt. Du ser ikke noget bremsehåndtag eller håndtag, som du normalt ser i en bil, så du beslutter at bare lade koblingen ud og give den endnu et skud.

Meget til din forlegenhed, sker den samme ting. Ud af dit hjørne af øjet kan du se den samme formand, der hyler mod dig fra ladningsdokken. Frustreret springer du ud af førerhuset og kaster dine hænder i forvirring, mens den skurrende vejleder skytter mod dig.

Velkommen til en verden af ​​luftbremser. I denne artikel lærer du, hvordan luftbremser og deres komponenter fungerer, hvordan du vedligeholder et luftbremsesystem, og hvorfor du ikke kunne flytte den lastbil. Lad os derefter se, hvordan George Westinghouse fik dig i denne situation.

Indhold

1. George Westinghouse og luftbremsehistorie
2. Forståelse af bremser
3. Luftbremsekomponenter i lastbiler og busser
4. Luftbremser: Forebyggende vedligeholdelse
5. Luftbremsediagram

Luft er overalt. Hydraulisk væske er det ikke. Tog, busser og traktorvogne bruger luftbremsesystemer, så de ikke behøver at stole på den hydrauliske væske i bilbremsesystemer, der kan løbe tør i tilfælde af lækage. Alle disse typer transport afvejes af tunge passager- eller fragtbelastninger, så sikkerhed er af største vigtighed. En hurtig lokomotiv, der var afhængig af hydrauliske bremser, ville blive til en dødbringende stålkugle, hvis bremsesystemet pludselig gik ud i en lækage.

Før luftbremser brugte tog et primitivt bremsesystem, der krævede en operatør, eller en bremseman, i hver bil til at anvende en håndbremse ved signaldirektøren eller ingeniøren. Dette ineffektive manuelle system blev erstattet af direkte luftbremsesystemer, der brugte en luftkompressor til at føre luft gennem et bremserør i luftbeholdere på hver bil. Da ingeniøren anvendte disse bremser, fyldtes røret med luft og pressede bremserne.

I 1869 indså en ingeniør ved navn George Westinghouse betydningen af ​​sikkerhed i den relativt nye jernbanesektor og opfandt den første triple-ventil luftbremsesystem til brug i jernbane. Westinghouse system fungerede på den modsatte måde af et direkte luftbremsesystem. Triple-ventilsystemet udførte tre funktioner, dermed navnet. Lad os se på disse funktioner.

1. Opladning: Systemet skal være under tryk med luft, inden bremserne løsner. I hvile forbliver bremserne aktiveret. Når systemet når sit driftstryk, frigøres bremserne og er klar til brug.
2. Anvendelse: Når bremserne anvendes, falder lufttrykket. Efterhånden som luftmængden aftager, tillader ventilen luft tilbage i reservoirbeholdere, mens bremserne bevæger sig til den påførte position.
3. Frigivelse: Når bremserne er anbragt, og luften slipper ud efter bremsning, frigøres det øgede tryk bremserne.

I stedet for at bruge kraft eller styret luft til at påføre bremserne meget som hydraulisk væske i vores biler, udfylder trippelventilsystemet en forsyningstank og bruger lufttryk til at frigøre bremserne. Med andre ord forbliver bremserne i et trippelventilsystem fuldt indkoblet, indtil der pumpes luft gennem hele systemet. Temmelig genial, i betragtning af om denne type system havde et fuldstændigt lufttab, ville bremserne gå i indgreb og stoppe toget. Tænk på det, når du zoomer ned på motorvejen og rammer bremsepedalen. Hvis bilens bremsevæske lækker ud, fungerer dine bremser ikke.

Trippelventilsystemet er det grundlæggende koncept, der arbejder i dagens luftbremsesystemer i tog, busser og traktorvogne. Lad os skifte gear og lære, hvordan luftbremser i vejkøretøjer fungerer i det næste afsnit

Løbende tog kunne have været undgået

Den 27. juni 1988 smækkede et pendeltog ind i et stationært tog på Gare de Lyon-stationen i Paris, Frankrig, og dræbte 56 mennesker og skadede 32 mere [kilde: AP, National Geographic]. Katastrofen opstod efter, at en række fejl forlod toget med en stærkt reduceret bremseevne. Efter at en passager uforvarende trak nødbremsen ved hendes udgang, lukkede føreren en bremseventil og troede, at systemet havde en luftlås. Efter at han frigav luften fra systemet, rullede toget frit, men de resterende biler, der havde et opladet system, havde ikke nok stopkraft. I panik fik chaufføren ikke aktiveret det elektriske nødbremsesystem, og toget kolliderede med et hviletog på stationen. Hvis ikke for en modig chauffør i det stationære tog, der blev indtil kollisionen og hjulpet med evakuering af passagerer, ville dødstallet have været meget højere [kilde: AP, National Geographic]

Før vi lærer om luftbremser i køretøjer, lad os se på, hvordan bremserne i din bil fungerer. Enhver, der har kørt en bil, ved, hvornår han eller hun skubber bremsepedalen mod gulvet, hvor bilen bremser og til sidst stopper. Men hvordan i verden kan vores fod stoppe en 3.000 pund (1.361 kg) bil, der kører ad vejen i høje hastigheder?

Til at begynde med, lad os diskutere de forskellige typer bremser, og så kan vi udforske de forskellige komponenter. Hvert rullende køretøj, inklusive tog, traktor-anhængervogne, busser og biler, indeholder en af ​​to typer systemer. Hydraulisk bremser, findes i lette lastbiler og personbiler, bruger hydraulisk væske eller olie til at betjene deres bremser. Luftbremser, som vi nedbryder i næste afsnit, bruger luft til at betjene deres bremser. Lad os se på forskellene.

I et hydraulisk system opbevares væske i et reservoir, der ofte benævnes en master cylinder. Når du skubber på bremsepedalen, pumpes væske gennem bremseslanger eller -ledninger i stempler monteret på hvert hjul. Disse bremsestempel skubber enten mod to bremsesko, som udvider sig og forårsager friktion inden i bremsetromle, eller imod en bremseklods, som klemmer ned på en bremserotor. Nedenfor er komponenterne i et hydraulisk skivebremsesystem.

• Bremsebeholder: Indeholder hydraulisk bremsevæske
• Hovedcylinder: Enhed, der pumper væsken fra reservoiret til bremselinier, der kører gennem hele køretøjet
• Bremselinjer: Flettede slanger af gummi eller stål, der løber fra mastercylinderen til hver bremsekaliper
• Bremsekaliper: Et stålhus, der monteres på et fast punkt i bremserotoren, der indeholder et stempel og bremseklodser
• Bremsestempel: En rund stang, der strækker sig og skubber mod en bremseklods, når hydraulisk væske føres fra mastercylinderen
• Bremseklods: En metalunderstøtningspude med et semi-metallisk overlay, der griber fat i stålrotoren
• Bremserotor: En stålskive monteret på hvert hjul og hub, som puderne griber fat for at forhindre hjulene i at rotere

[kilde: Bremser]

Her er et kig på, hvordan nogle af delene passer inden i en skivebremse.

Før skivebremser var bilerne afhængige af tromlebremser. De vigtigste mekanikere var de samme, men tromlebremser brugte bremsesko sat inde i en tromle, der var monteret på navet, kontra en rotor. Skivebremser øger stopkraften, da de lettere afkøles og har mere overfladeareal til at gribe fat i. Derudover udluftes bremsestøv, der dannes, når bremseklodderne slides og mindsker bremseevnen, lettere med skivebremser end med tromlebremser. For mere information om skivebremser og tromlebremser, skal du læse Hvordan skivebremser fungerer og hvordan tromlebremser fungerer.

Nu hvor vi forstår grundlæggende elementer i bremser i tog og biler, lad os tale om de store rigge og busserne.

Diagram over luftbremsekomponenter

Fundament bremser er de mest almindelige luftbremsesystemer, der findes i lastbiler og busser, og fungerer på samme måde som i jernbanevogne. Ved hjælp af triple-ventilprincippet opbygges luft inde i bremserørene eller luftledningerne, hvilket frigør bremserne. Næsten alle vejkøretøjer udstyret med luftbremser har en gradueret frigørelsessystem hvor en delvis stigning i tryk dikterer en proportional frigørelse i bremser.

Følgende komponenter er eksklusivt til et grundlæggende luftbremsesystem i en lastbil eller en bus:

• Luftkompressor: Pumper luften ind i lagertanke, der skal bruges i bremsesystemet
• Luftkompressor guvernør: Styrer udskærings- og udkoblingspunktet for luftkompressoren for at opretholde en bestemt mængde luft i tanken eller tanke
• Luftbeholdertanke: Hold trykluft eller trykluft, der skal bruges af bremsesystemet
• Tøm ventiler: Frigør ventiler i de lufttanke, der bruges til at tømme luften, når køretøjet ikke er i brug
• Fodeventil (bremsepedal): Når de er nedtrykt, frigives der luft fra reservoirbeholdere
• Bremsekamre: Cylindrisk beholder, der indeholder en slap justering, der bevæger en membran- eller kammekanisme
• Stødstang: En stålstang svarende til et stempel, der forbinder bremsekammeret med den svage justering. Når de er nedtrykt, frigøres bremserne. Hvis de forlænges, anvendes bremserne.
• Slappe justeringer: En arm forbinder skubbestangen til bremsens kam for at justere afstanden mellem bremseskoene
• Brems S-cam: En s-formet knast, der skubber bremsesko fra hinanden og mod bremsetromlen
• Bremsesko: Stålmekanisme med foring, der forårsager friktion mod bremsetromlen
• Returner foråret: En stiv fjeder forbundet til hver af bremseskoene, der returnerer skoene til den åbne position, når de ikke spredes med s-cam eller membranen.

Ved tomgang (fod fra bremsen og ladet køretøjs luftsystem) overvinder lufttrykket membranen, eller s-cam er i lukket position, hvilket resulterer i et frigivet bremsesystem. Så snart du trykker ned bremsepedalen, falder lufttrykket, drejer s-cam og spreder bremseskoene mod tromlen. Kompressoren genpåfylder reservoirbeholdere, og når du lader pedalen trække tilbage, øges lufttrykket tilbage til den oprindelige tilstand.

Emergency luftbremser komplementerer standard luftbremsesystemer og kan aktiveres ved at trække en knap på instrumentbrættet (i nærheden af ​​det med det lys, vi så i introduktionen). Inden du kan køre et køretøj med luftbremser, skal du trykke på nødbremseknappen for at fylde systemet med luft. Så længe nødsystemet er under tryk, forbliver nødbremsen fri. Hvis systemet har en lækage, kan trykket falde nok til at aktivere nødbremsen. Derudover er tunge lastbiler ofte udstyret med en udstødningsbremse der hjælper bremseprocessen, men dette er afhængig af motoren, ikke luftbremsesystemet.

Vi har lært, hvordan luftbremser fungerer. Lad os nu se, hvordan vedligeholdelse kan forhindre bremsesvigt i det næste afsnit.

Hvad er den lyd?

Har du nogensinde spekuleret på, hvorfor lastbiler og busser lyder de sjove skrigende og susende lyde? Den knirkende er, at luften slipper ud efter bremsning, og ppssss-lyden er den automatiske omgå sikkerhedsventiler på arbejdet og sikre, at lufttrykket forbliver på det rigtige niveau. Da en hovedfordel ved luftbremsesystemer er deres evne til at bruge luft til at betjene, sparker kompressoren konstant og starter for at fylde reservoirerne med trykluft. Når kompressoren bygger for meget luft, åbnes ventilerne og frembringer så højt sus.

Dårlig vedligeholdelse af luftbremser kan føre til ulykker. Andy Sacks / Getty Images

Hver stat i USA har specifikke retningslinjer for betjening af et køretøj med luftbremser. Testene for at få et kørekort er krævende, ligesom trinnene til at vedligeholde et sådant køretøj. Her er nogle af de trin, du vil tage, før du kører ud på vejen:

• Sørg for, at det minimale driftstryk for et køretøjs luftbremsesystemer ikke er mindre end 85 psi (pund pr. Kvadrat tomme) for en bus og 100 psi for en lastbil.
• Kontroller, at det ikke tager mere end to minutter, før lufttrykket stiger fra 85 psi til 100 psi ved 600 til 900 o / min. (Dette kaldes opbygning af lufttryk.)
• Bekræft, at det korrekte udkoblede regulatortryk for luftkompressoren er mellem 120 psi og 135 psi. Udskæringstrykket er 20 psi til 25 psi under udskæringstrykket.

Du ønsker også at se efter vand i luftbremsesystemet, et biprodukt af den kondenserede luft. Luftbremselinjer kan ikke lide vand, især i koldere klimaer, hvor is kan forhindre luft i at nå bremsemekanismen og få hjulet til at låse sig. For at forhindre dette problem har mange af de moderne systemer automatiske drænventiler installeret i hver luftbeholder.

Luftkoblinger kan også udgøre et problem. Slidte gummipakninger får luft til at slippe ud. Mens kompressoren kan overvinde en lille lækage, kan kompressorer, der er for hårde, føre til fejl. Igen, som vi har lært, er lufttab ikke nødvendigvis en dårlig ting, men det vil betyde, at du sidder fast. For lastbilchauffører er det sandsynligvis ikke, at det bliver strandet midt i et bjergpas.

Bremsefølsomhed, et andet biprodukt af luftbremser, kan føre til ulykker, især for uerfarne chauffører. Luftbremsesystemer er designet til at arbejde på køretøjer, der bærer tunge belastninger. Har du nogensinde spekuleret på, hvor alle disse dobbelte glidemærker på motorvejen kommer fra? Det er et produkt af lette eller tomme trailere, der låser baghjulene. Den største frygt for en lastbilchauffør er sandsynligvis knivkniven. Det er aldrig godt, når bagenden af ​​traileren kryber op langs kabinen. Lastbiler, der kører i regn og sne, kan let knive, hvis der bruges for meget bremse.

De fleste moderne køretøjer med luftbremser bruger a dobbelt system. I det væsentlige har sådanne udstyrede køretøjer to systemer, i tilfælde af at en skulle svigte. Anti-lock bremser kan nu findes i traktor-trailer rigge og fungerer på samme måde som ABS-systemer findes i personbiler.

Grundlæggende set er luftbremser effektive og pålidelige. Hold imidlertid ikke vejret, hvis du håber at finde dem i din bil snart. Luftbremsesystemer optager for meget plads og opmærksomhed til at blive betragtet som praktisk i biler. Bare se på en Peterbilt-lastbil, da den gryder ned ad landevej. Har du set de store tanke gemt bag brændstoftankene? Prøv at finde et sted for dem, der er under hætten på en Honda Civic.

Hvis du gerne vil lære mere om luftbremser og læse nogle relaterede artikler, kan du udforske linkene på næste side.

Dårlig vedligeholdelse fører til løbsk lastbil

Den 25. april 1996 kolliderede en Mack cementbil fra 1988 med en lille Subaru sedan i Plymouth Meeting, Pa. Da chaufføren af ​​cementbilen nærmede sig et kryds ved enden af ​​en ned ad bakke, ramte hans bremser, og lastbilen tønde ind i krydset, rammer Subaru og dræber dens chauffør. National Transportation Safety Board undersøgte hændelsen og fandt flere problemer med lastbilen, især vendte bremselinjer og en sekundær systemsvigt. Disse to emner efterlod trucken kun med anslået 17 procent til 21 procent af dets samlede bremseevne. Desværre havde føreren ingen idé om, at han havde en bremsefejl. Dårlig vedligeholdelse resulterede i en meningsløs død, der kunne have været undgået. [kilde: NTSB]

Luftbremsekomponenter

Lad os nu sætte delene sammen for at se, hvordan luftbremser fungerer som en helhed. Dette diagram giver både et nærbillede og et eksempel på, hvor bremserne er placeret i dit køretøj.

relaterede artikler

• Sådan fungerer bremser
• Sådan fungerer anti-lock bremser
• Sådan fungerer bremserne
• Sådan fungerer trommelbremser.
• Sådan fungerer kraftbremser
• Hvad er de forskellige typer bremsevæske?
• Når jeg sætter min bil i parken, hvad forhindrer det virkelig i at bevæge sig?

Flere gode links

• U.S. National Transport Safety Board
• Den amerikanske afdeling for transport (DOT)

Kilder

• Associeret presse. "Endnu et dødbringende parisisk togkræft." The New York Times. 7. august 1988. (20. maj 2008) http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=940DEFDA1638F934A3575BC0A96E948260
• Californiens afdeling af motorkøretøjer. "Californiens kommercielle driverhåndbog Afsnit 5: Luftbremser." 1. januar 2006. (21. maj 2008) http://www.dmv.ca.gov/pubs/cdl_htm/sec5_a.htm
• Carly, Larry. "Bremse (enhed)." MSN Encarta. 2008. (17. maj 2008) http://encarta.msn.com/text_761555435___3/Brake_(device).html
• CDX Online eTextbook. "Bremsesystemer." (24. maj 2008) http://www.cdxetextbook.com/brakes/brakes.html
• CDX Online eTextbook. "Udstødningsbremser." (24. maj 2008) http://www.cdxetextbook.com/brakes/brake/systems/exhaustbrake.html
• Connor, Piers R. Railroad.net. "Luftbremser." (18. maj 2008) http://www.railroad.net/articles/railfanning/airbrakes/index.php
• National Geographic Channel. "Sekunder fra katastrofe; løbetog." (21. maj 2008) http://channel.nationalgeographic.com/series/seconds-from-disaster/2389/Overview
• National Transport Safety Board. "Highway Accident Report PB97-916202." 17. oktober 1997. (19. maj 2008) http://ntl.bts.gov/lib/9000/9700/9762/HAR9702S.pdf
• San Diego Railway Museum. "Tog luftbremsebeskrivelse og historie." (18. maj 2008) http://www.sdrm.org/faqs/brakes.html
• Thomson, Clive. Canadian Underwriter. "Sæt bremserne på luftbremsesvigt." Maj 2007. (20. maj 2008) http://www.canadianunderwriter.ca/Issues/ISarticle.asp?id=187245&story_id=25097143856&issue=05012007&PC=