Ce face o cameră de frână? Un ghid pentru camerele de frână cu aer și disc

Ce face o cameră de frână?

O cameră de frână se transformă presiunea aerului comprimat în forța mecanică a tijei de împingere care acționează fizic frânele unui vehicul. Când șoferul apasă pedala de frână, presiunea aerului intră în cameră și împinge o diafragmă flexibilă împotriva unei tije de împingere, care se extinde spre exterior și activează mecanismul de frână - fie o came S și saboți de frână pe o frână cu tambur, fie o pârghie de etrier pe o frână cu disc. Fără o cameră de frână funcțională, presiunea aerului nu are nicio modalitate de a se traduce în forța de strângere sau de frecare necesară pentru a încetini sau opri vehiculul.

La majoritatea camioanelor grele, remorcilor și autobuzelor, camerele de frână funcționează într-un interval de presiune a aerului de aproximativ 60 până la 100 psi , cu sistemul menținând de obicei 100 până la 120 psi în rezervoarele de aer pentru a asigura o marjă de siguranță. O singură cameră combinată găzduiește de obicei două funcții separate într-o singură carcasă: o secțiune de frână de serviciu care acționează frânele în timpul conducerii normale și o secțiune de frână cu arc care acționează automat frâna de parcare sau de urgență dacă presiunea aerului scade prea scăzut. Acest design dublu este ceea ce permite sistemelor de frânare cu aer să fie „sigure” - pierderea presiunii aerului face ca frânele să se cupleze mai degrabă decât să se elibereze.

Cum funcționează o cameră de frână pas cu pas

Înțelegerea secvenței interne ajută la explicarea de ce camerele de frână sunt considerate una dintre componentele cele mai critice pentru siguranță pe un vehicul cu frânare cu aer.

Aplicarea frânei de serviciu

Când șoferul apasă pedala de frână, supapa de picior (treapta) eliberează aer comprimat în partea frânei de serviciu a camerei. Presiunea aerului împinge o diafragmă de cauciuc, forțând tija de împingere să se extindă. Tija de împingere se conectează la un dispozitiv de reglare a slăbiciunii sau o pârghie a etrierului, rotind camera S sau strângând etrierul, care apasă saboții sau plăcuțele de frână pe tambur sau rotor.

Aplicare frână cu arc (frână de parcare).

Secțiunea din spate a unei camere combinate conține un arc elicoidal puternic care este ținut comprimat de presiunea aerului în timpul conducerii normale. Când frâna de parcare este activată sau presiunea aerului scade sub aproximativ 20 până la 45 psi , arcul este eliberat și forțează propria tija de împingere spre exterior, acționând mecanic frânele chiar și cu aer zero în sistem. Acesta este motivul pentru care un vehicul cu o scurgere majoră de aer se va opri în cele din urmă de la sine, mai degrabă decât să se rotească liber.

Eliberarea franei

Eliberarea pedalei de frână permite evacuarea aerului din camera de serviciu prin supapa pedalei. Un arc de revenire în interiorul camerei trage apoi tija de împingere înapoi în poziția de repaus, eliberând presiunea asupra mecanismului de frână, astfel încât roata să se poată roti liber din nou.

Componentăe cheie din interiorul camerei de frânare

Deși designul variază ușor între producători, aproape fiecare cameră de frână cu aer are aceleași părți interne de bază.

Ce este o cameră de frână cu disc și cum este diferită?

A camera de frana cu disc este un actuator de frână cu aer proiectat și montat special pentru a funcționa cu un etrier de frână cu aer cu disc (ADB), mai degrabă decât cu ansamblul S-cam și saboți al frânei cu tambur. În timp ce principiul de bază de conversie aer-mecanică este identic, mai multe diferențe practice deosebesc camerele de frână cu disc.

Lungime mai scurtă a cursei

Etrierele de frână cu disc cu aer includ un reglaj automat intern care menține în mod continuu un spațiu de rulare foarte mic și constant între plăcuță și rotor - de obicei în jurul 0,4 până la 0,6 mm . Din acest motiv, camerele de frână cu disc utilizează în general o cursă standard de aproximativ 2,0 inci , în comparație cu camerele cu cursă lungă de 2,5 inci necesare în mod obișnuit la frânele cu tambur pentru a compensa uzura saboților între ajustări.

Montare directă a etrierului

În loc să se conecteze printr-un dispozitiv de reglare a jocului extern și un arbore cu came S, o cameră de frână cu disc se înșurubează în mod obișnuit direct pe carcasa etrierului și acționează pe o pârghie internă care antrenează un pod sau un mecanism de șuruburi, strângând plăcuțele pe rotor din ambele părți.

Răspuns mai rapid, mai consistent

Deoarece nu există nicio slăbiciune înainte ca plăcuțele să intre în contact cu rotorul, camerele de frână cu disc tind să producă un răspuns mai imediat și mai consistent al frânei pe durata de viață a camerei, în timp ce răspunsul frânei cu tambur poate varia ușor, deoarece dispozitivul de reglare a jocului compensează uzura saboților în timp.

Tabel de comparație: Camera de frână cu disc vs Camera de frână cu tambur (S-Cam).

Dimensiuni comune ale camerei de frână și numere de tip

Camerele de frână sunt identificate printr-un număr „Tip” care corespunde suprafeței efective a diafragmei în inci pătrați – nu diametrului său fizic exterior. Un număr de tip mai mare produce mai multă forță de ieșire la aceeași presiune a aerului, motiv pentru care pozițiile de osie mai grele folosesc de obicei camere mai mari.

Cele mai moderne camerele de frână cu disc cu aer se încadrează în gama de tip 20 până la tip 24 , care oferă suficientă forță de strângere pentru etrier, menținând în același timp camera suficient de compactă pentru a se potrivi în plicul de montare mai strâns din jurul unui ansamblu de frână cu disc.

Semne ale unei camere de frână defectuoase

Camerele de frână sunt expuse la presiune constantă ciclică, resturi de drum, umiditate și variații de temperatură, astfel încât uzura este inevitabilă pe durata de viață a unui vehicul. Atenție la aceste semne de avertizare:

• Scurgeri de aer vizibile sau un șuierat care provine din carcasa camerei sau din inelul de prindere.
• Aplicarea sau eliberarea lentă a frânei, sugerând o diafragmă deteriorată sau trecerea aerului restricționată.
• Cursa tijei de împingere depășește, deseori, limita specificată de producător 2 până la 2,5 inci in functie de tipul camerei.
• Rugina vizibilă, coroziune sau crăpare pe carcasă, în special în jurul cusăturii inelului de prindere.
• O frână de parcare care nu reușește să țină vehiculul pe o pantă, indicând un arc de putere slab sau rupt.
• Uzura neuniformă a frânei sau tragerea într-o parte la frânare, ceea ce poate indica o performanță slabă a unei camere în raport cu celelalte.

O diafragmă ruptă este unul dintre cele mai frecvente puncte de defecțiune și de obicei provoacă o scădere imediată, vizibilă a presiunii aerului, împreună cu o pierdere completă a forței de frânare la acea poziție a roții - ceea ce face o reparație prioritară, mai degrabă decât ceva de amânat. Înregistrările de întreținere a flotei arată în mod constant ruptura diafragmei și coroziunea inelului de cleme ca fiind cele două cauze principale ale înlocuirii neprogramate a camerei de frână.

Ghid de inspecție și întreținere

Deoarece camerele de frână sunt clasificate ca componente critice pentru siguranță, majoritatea flotelor urmează un program de inspecție structurat, mai degrabă decât să aștepte defecțiuni vizibile.

Verificarea cursei tijei de împingere

Tehnicienii măsoară cât de departe se extinde tija de împingere când frânele sunt aplicate complet la aproximativ 90 până la 100 psi. Deplasarea excesivă dincolo de cursa nominală a camerei indică de obicei un dispozitiv de reglare a jocului uzat, o frână nereglată sau uzura camerei interne și este unul dintre cele mai frecvente elemente semnalate în timpul unei inspecții rutiere ale Alianței pentru Siguranța Vehiculelor Comerciale (CVSA).

Testarea scurgerilor

O soluție de apă și săpun aplicată în jurul inelului de prindere și a fitingurilor pentru conducta de aer va bule vizibil dacă aerul iese. Multe flote efectuează, de asemenea, un test static de pierdere de aer, urmărind ca presiunea sistemului să se mențină constantă într-un timp stabilit cu frânele aplicate și motorul oprit.

Frecvența de inspecție recomandată

Majoritatea programelor de întreținere recomandă o inspecție completă a camerei de frână la fiecare interval de întreținere preventivă (PM). , de obicei la fiecare 25.000 până la 30.000 de mile pentru camioanele de peste drum, cu o verificare vizuală în timpul fiecărei inspecții înainte de călătorie.

Considerații privind înlocuirea și note de siguranță

Înlocuirea unei camere de frână - în special a unei camere de frână cu arc (frână de parcare) - necesită precauții specifice din cauza energiei mecanice stocate în interiorul arcului de putere.

1. Întotdeauna blocați frâna cu arc folosind șurubul de fixare încorporat al camerei înainte de a o deconecta, deoarece arcul de putere comprimat se poate elibera cu suficientă forță pentru a provoca răni grave.
2. Potriviți numărul de tip al camerei de înlocuire și lungimea cursei exact cu specificațiile inițiale pentru acea poziție a axei.
3. Inspectați și, dacă este necesar, înlocuiți suportul de montare și banda de prindere, deoarece coroziunea în aceste zone este o cauză comună a defecțiunilor repetate.
4. După instalare, efectuați o verificare completă a cursei tijei de împingere și un test de scurgere înainte de a repune vehiculul în funcțiune.
5. Nu încercați niciodată să dezasamblați o secțiune a camerei de frână cu arc pe teren; acestea sunt proiectate pentru a fi înlocuite ca o unitate etanșă din cauza pericolului reprezentat de arcul intern.

Majoritatea camerelor de frână OEM și post-producător au o durată de viață estimată de aproximativ 5 până la 7 ani sau 250.000 până la 500.000 de mile în condiții normale de funcționare, deși climatele aspre, expunerea la sare de drum și ciclurile frecvente de funcționare oprire și deplasare pot scurta acest interval considerabil.

Cum afectează dimensiunea camerei forța de frânare

Fizica de bază din spatele camerei de frână este simplă: forța de ieșire este egală cu presiunea aerului înmulțită cu aria efectivă a diafragmei. Această relație explică de ce selectarea numărului corect de tip pentru fiecare poziție a osiei este la fel de importantă ca și starea mecanică a camerei.

De exemplu, a Camera de tip 30 la 100 psi poate genera teoretic în jur 3.000 de kilograme de forță inițială a tijei de împingere (30 inci pătrați x 100 psi), în timp ce o cameră mai mică de tip 12 sub aceeași presiune produce doar aproximativ 1.200 de lire sterline. În practică, forța utilizabilă este mai mică decât această cifră teoretică, deoarece arcul de retur intern și geometria diafragmei absorb o parte din această forță pe măsură ce tija de împingere se extinde prin cursa sa, dar diferența relativă dintre dimensiunile camerei rămâne proporțională.

Acesta este și motivul pentru care camerele subdimensionate sau nepotrivite reprezintă o problemă de siguranță: instalarea unei camere mai mici decât cea specificată pentru o anumită osie poate lăsa frâna să nu poată genera o forță de strângere adecvată la rotor sau tambur, chiar dacă camera în sine pare să funcționeze normal. În schimb, o cameră supradimensionată poate aplica mai multă forță decât etrierul sau hardware-ul frânei de fundație a fost proiectat pentru a se descurca, accelerând uzura plăcuțelor, rotoarelor sau saboților de frână.

Întrebări frecvente

Poate fi folosită o cameră de frână cu disc pe un sistem de frână cu tambur sau invers?

In general nu. Deși ambele tipuri de camere utilizează același principiu aer-mecanic, lungimea cursei, modelul șuruburilor de montare și geometria pârghiei sunt potrivite cu designul specific al frânei, astfel încât schimbarea între aplicațiile cu disc și tambur fără aprobarea producătorului poate duce la o cursă inadecvată sau o forță de strângere necorespunzătoare.

De ce camerele de frână cu arc arată mai mari decât camerele de service?

O cameră de frână cu arc combinată găzduiește două secțiuni într-o singură unitate - camera cu diafragmă de serviciu și secțiunea mai mare de frână cu arc în spatele acesteia - astfel încât carcasa generală este mai lungă decât o cameră numai pentru service pentru a găzdui arcul de putere necesar pentru parcare și frânare de urgență.

Ce se întâmplă dacă o cameră de frână se defectează complet în timpul conducerii?

O defecțiune a unei singure camere are ca rezultat, de obicei, o forță de frânare redusă la acea poziție a roții, mai degrabă decât pierderea totală a frânării, deoarece majoritatea vehiculelor grele au mai multe camere de frânare care funcționează independent pe diferite osii. Cu toate acestea, mărește semnificativ distanța de oprire și ar trebui tratată ca o stare imediată de nefuncționare.

Referințe

• Federal Motor Carrier Safety Administration (FMCSA) - Standarde de inspecție a sistemului de frânare pentru vehicule comerciale
• Commercial Vehicle Safety Alliance (CVSA) - Criterii standard nord-americane de ieșire din serviciu pentru sistemele de frânare
• SAE International - Design și standarde de performanță a actuatorului de frână cu aer
• Administrația Națională pentru Siguranța Traficului pe Autostrăzi (NHTSA) - Standard federal de siguranță a vehiculelor cu motor 121 (sisteme de frânare cu aer)