Föreställ dig att det är din första vecka på jobbet som hamnarbetare på ett nedgånget lastbilsföretag. Alla springer runt och försöker lasta den sista lastpallen på baksidan av en enorm traktor-släpbil på väg mot den motsatta kusten. Plötsligt säger en av förmännen åt dig att flytta en av lastbilarna ur vägen så att en annan förare kan backa upp till lastkajen. Förutsatt att du vet hur man kör ett sådant fordon, fortsätter förmannen att gå, men du pausar -- för det gör du inte.
För att försöka glädja de högre och bortse från att man inte har lastbilskörkort hoppar man in i hytten, stänger dörren och vrider om nyckeln. Innan dieselmotorn drar igång blir du överraskad av en bedövande summer och blinkande ljus på instrumentbrädan. Du tänder motorn, men summern och ljuset fortsätter att fånga din uppmärksamhet.
Du har kört ett stick shift tidigare, så du tror att du har det täckt. Trots den sensoriska överbelastningen trycker du in kopplingen, tar tag i vad du tror är lågväxeln och lättar ur kopplingen. Istället för att luta fram som du förväntar dig, möts du med en våldsam smäll, motorn dör och du kastas nästan genom vindrutan.
Du startar om motorn, tror att du lägger lastbilen i fel växel och väljer det du tror är rätt. Ändå orsakar summern och ljuset förödelse inne i hytten. Kanske är nödbromsen fortfarande på. Du ser inte något bromshandtag eller spak som du normalt sett i en bil, så du bestämmer dig för att bara släppa kopplingen och ge den ett nytt försök.
Till din förlägenhet händer samma sak. I ögonvrån ser du samma förman skrika åt dig från lastkajen. Frustrerad hoppar du ut ur hytten och kastar upp händerna i förvirring, medan den smygande arbetsledaren joggar mot dig.
Välkommen till en värld av luftbromsar. I den här artikeln kommer du att lära dig hur luftbromsar och deras komponenter fungerar, hur du underhåller ett luftbromssystem och varför du inte kunde flytta den lastbilen. Låt oss sedan se hur George Westinghouse fick dig i den här situationen.
Innehåll
Luft finns överallt. Hydraulvätska är det inte. Tåg, bussar och släpvagnar använder luftbromsar så att de inte behöver förlita sig på hydraulvätskan i bilars bromssystem, som kan ta slut i händelse av en läcka. Alla dessa typer av transporter tyngs av tunga passagerar- eller lastlaster, så säkerheten är av yttersta vikt. Ett fartlokomotiv som förlitade sig på hydrauliska bromsar skulle förvandlas till en dödlig stålkula om bromssystemet plötsligt fick en läcka.
Innan luftbromsar använde tågen ett primitivt bromssystem som krävde en operatör, eller bromsman, i varje vagn för att ansätta en handbroms efter signal från tågdirektören eller ingenjören. Detta ineffektiva manuella system ersattes av direkta luftbromsar , som använde en luftkompressor för att mata luft genom ett bromsrör till lufttankar på varje bil. När ingenjören använde dessa bromsar fylldes röret med luft och klämde ihop bromsarna.
År 1869 insåg en ingenjör vid namn George Westinghouse vikten av säkerhet i den relativt nya järnvägsindustrin och uppfann den första trippelventilen luftbromssystem för rälsvagnsanvändning. Westinghouses system fungerade på motsatt sätt av ett direkt luftbromssystem. Trippelventilsystemet utförde tre funktioner, alltså dess namn. Låt oss ta en titt på dessa funktioner.
Istället för att använda kraft eller riktad luft för att ansätta bromsarna ungefär som hydraulvätska i våra bilar, fyller trippelventilsystemet en förrådstank och använder lufttryck för att lossa bromsarna. Med andra ord förblir bromsarna i ett trippelventilsystem helt inkopplade tills luft pumpas genom systemet. Ganska genialt, med tanke på om den här typen av system hade helt luftförlust så skulle bromsarna koppla in och stoppa tåget. Tänk på det när du zoomar ner på motorvägen och trycker på bromspedalen. Om din bils bromsvätska läckte ut, skulle dina bromsar inte fungera.
Trippelventilsystemet är grundkonceptet i dagens luftbromssystem i tåg, bussar och släpvagnar. Låt oss växla och lära oss hur luftbromsar i väggående fordon fungerar i nästa avsnitt
Förrymt tåg kunde ha undvikitsDen 27 juni 1988 slog ett pendeltåg in i ett stillastående tåg vid Gare de Lyon-stationen i Paris, Frankrike, och dödade 56 personer och skadade 32 till [källa:AP, National Geographic]. Katastrofen inträffade efter att en rad misstag lämnade tåget med en kraftigt reducerad bromsförmåga. Efter att en passagerare oavsiktligt drog i nödbromsen när hon gick ut stängde föraren en bromsventil och trodde att systemet hade ett luftlås. Efter att han släppt ut luften från systemet rullade tåget fritt, men de återstående bilarna som hade ett laddat system hade inte tillräckligt med stoppkraft. I panik misslyckades föraren med att aktivera det elektriska nödbromssystemet och tåget kolliderade med ett vilande tåg vid stationen. Om inte för en modig förare i det stillastående tåget som stannade fram till kollisionen, och hjälpte till med passagerarevakuering, skulle dödssiffran ha varit mycket högre [källa:AP, National Geographic]
Innan vi lär oss om luftbromsar i vägfordon, låt oss titta på hur bromsarna i din bil fungerar. Alla som har kört bil vet när han eller hon trycker på bromspedalen mot golvet saktar bilen in och stannar till slut. Men hur i hela friden kan vår fot stoppa en bil på 3 000 pund (1 361 kg) som färdas längs vägen i höga hastigheter?
Till att börja med, låt oss diskutera de olika typerna av bromsar och sedan kan vi utforska de olika komponenterna. Varje rullande fordon, inklusive tåg, dragbilar, bussar och bilar innehåller en av två typer av system. Hydraulisk bromsar , som finns i lätta lastbilar och personbilar, använder hydraulolja eller olja för att manövrera sina bromsar. Luftbromsar, som vi kommer att dela upp i nästa avsnitt, använder luft för att manövrera sina bromsar. Låt oss titta på skillnaderna.
I ett hydraulsystem lagras vätska i en behållare som vanligtvis kallas en huvudcylinder . När du trycker på bromspedalen pumpas vätska genom bromsslangar eller ledningar till kolvar monterade på varje hjul. Dessa bromskolvar trycker antingen mot två bromsbackar , som expanderar och orsakar friktion inuti en bromstrumma , eller mot en bromsbelägg , som klämmer fast på en bromsrotor . Nedan visas komponenterna i ett hydrauliskt skivbromssystem.
[källa:Bromsar]
Här är en titt på hur några av delarna passar in i en skivbroms.
Innan skivbromsar förlitade sig bilar på trumbromsar. Den huvudsakliga mekaniken var densamma, men trumbromsar använde bromsbackar inuti en trumma som var monterad på navet, kontra en rotor. Skivbromsar ökar bromskraften, eftersom de är lättare att kyla och har mer yta att greppa. Dessutom ventileras bromsdamm, som bildas när bromsbeläggen slits och minskar bromsförmågan, lättare med skivbromsar än med trumbromsar. För mer information om skivbromsar och trumbromsar, läs Hur skivbromsar fungerar och hur trumbromsar fungerar.
Nu när vi förstår grunderna för bromsar i tåg och bilar, låt oss prata om de stora riggarna och bussarna.
Fundament Bromsar är de vanligaste luftbromssystemen som finns i lastbilar och bussar och fungerar på samma sätt som i järnvägsvagnar. Med hjälp av trippelventilsprincipen samlas luft inuti bromsrören eller luftledningarna, vilket släpper bromsarna. Praktiskt taget alla väggående fordon utrustade med luftbromsar har ett graderat frigöringssystem där en partiell tryckökning kräver ett proportionellt frisläppande av bromsar.
Följande komponenter är exklusiva för ett grundluftbromssystem i en lastbil eller en buss:
Vid tomgång (foten av bromsen och fordonets luftsystem laddat), övervinner lufttrycket membranet eller så är s-cam i stängt läge, vilket resulterar i ett frigjort bromssystem. Så fort du trampar ned bromspedalen minskar lufttrycket, vrider s-cam och sprider bromsbackarna mot trumman. Kompressorn fyller på reservoartankarna och när du låter pedalen dras in ökar lufttrycket tillbaka till det ursprungliga tillståndet.
Nödsituation luftbromsar kompletterar vanliga luftbromsar och kan aktiveras genom att dra i en knapp på instrumentbrädan (nära den med ljuset som vi såg i inledningen). Innan du kan köra ett fordon med luftbromsar måste du trycka in nödbromsknappen för att fylla systemet med luft. Så länge som nödsystemet är trycksatt förblir nödbromsen fri. Om systemet har en läcka kan trycket minska tillräckligt för att aktivera nödbromsen. Dessutom är tunga lastbilar ofta utrustade med en avgasbroms som underlättar bromsprocessen, men det är beroende av motorn, inte luftbromssystemet.
Vi har lärt oss hur luftbromsar fungerar. Låt oss nu titta på hur underhåll kan förhindra bromsfel i nästa avsnitt.
Vad är det för ljud?Har du någonsin undrat varför lastbilar och bussar gör de där roliga gnisslande och väsande ljuden? Det gnisslande är luften som kommer ut efter inbromsning och ppssss-ljudet är de automatiska bypass-säkerhetsventilerna på jobbet, se till att lufttrycket förblir på rätt nivå. Eftersom en huvudsaklig fördel med luftbromsar är deras förmåga att använda luft för att fungera, startar kompressorn hela tiden för att fylla på reservoarerna med tryckluft. När kompressorn bygger upp för mycket luft öppnas ventilerna och producerar det där höga väsandet.
Varje stat i USA har specifika riktlinjer för att köra ett fordon med luftbromsar. Testerna för att få ett kommersiellt körkort är krävande, liksom stegen för att underhålla ett sådant fordon. Här är några steg du vill ta innan du ger dig ut på vägen:
Du vill också titta efter vatten i luftbromssystemet, en biprodukt av den kondenserade luften. Luftbromsledningar gillar inte vatten, särskilt i kallare klimat där is kan blockera luft från att nå bromsmekanismen och få hjulet att låsa sig. För att förhindra detta problem har många av de moderna systemen automatiska dräneringsventiler installerade i varje lufttank.
Luftkopplare kan också utgöra ett problem. Slitna gummitätningar gör att luft kommer ut. Medan kompressorn kan övervinna en liten läcka, kan köra kompressorer för hårt leda till fel. Återigen, som vi har lärt oss, är luftförlust inte nödvändigtvis en dålig sak, men det kommer att betyda att du har fastnat. För lastbilschaufförer är det förmodligen inte på resplanen att bli strandsatt mitt i ett bergspass.
Bromskänslighet, en annan biprodukt av luftbromsar, kan leda till olyckor, särskilt för oerfarna förare. Luftbromssystem är utformade för att fungera på fordon som bär tunga laster. Har du någonsin undrat var alla dessa dubbla sladdmärken på motorvägen kommer ifrån? Det är en produkt av lätta eller tomma släp som låser sina bakhjul. Förmodligen den värsta rädslan för en lastbilschaufför är jackknifing. Det är aldrig bra när den bakre delen av släpet kryper upp längs hytten. Lastbilar som färdas i regn och snö kan lätt fälla ut om man bromsar för mycket.
De flesta moderna fordon med luftbromsar använder ett dubbelt system . I huvudsak har sådana utrustade fordon två system om ett skulle misslyckas. Låsningsfria bromsar finns nu i traktor-släpriggar och fungerar ungefär på samma sätt som ABS-system som finns i personbilar.
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. Detta diagram ger både en närbild och ett exempel på var bromsarna är placerade i ditt fordon.
Originally Published:Jun 2, 2008
