Πνευματικά vs Υδραυλικά Φρένα: Ποια είναι η Διαφορά;

Η βασική διαφορά είναι το μέσο εργασίας και το πώς αστοχεί το καθένα σύστημα. Τα υδραυλικά φρένα μεταδίδουν την πίεση του ποδιού σας μέσω ασυμπίεστου υγρού απευθείας στους κυλίνδρους τροχών ή τις δαγκάνες: πατάτε το πεντάλ, το υγρό κινείται, τα φρένα σφίγγουν. Τα πνευματικά φρένα είναι πνευματικά. Ένας συμπιεστής κινούμενος από τον κινητήρα δημιουργεί ένα απόθεμα πεπιεσμένου αέρα σε δεξαμενές, και το πεντάλ φρένου (μια βαλβίδα ποδιού) απλώς δοσομετρεί πόσος από αυτόν τον αποθηκευμένο αέρα φτάνει στους θαλάμους φρένων. Η μεγαλύτερη πρακτική διαφορά είναι ότι τα πνευματικά φρένα είναι ασφαλή σε βλάβη: όταν χάνεται η πίεση αέρα, ισχυρά ελατήρια ενεργοποιούν τα φρένα και σταματούν το όχημα. Χάστε υγρό σε υδραυλικό σύστημα και μπορεί να καταλήξετε με πεντάλ στο πάτωμα και τίποτα να μη συμβαίνει.

Αυτή η μοναδική σχεδιαστική επιλογή είναι ο λόγος που κάθε φορτωμένο νταλίκα, λεωφορείο μαζικής μεταφοράς και ρυμουλκούμενο αυτοκινητοδρόμου χρησιμοποιεί αέρα, ενώ το ημιφορτηγό και το αυτοκίνητό σας χρησιμοποιούν υδραυλικά.

Πώς κάθε σύστημα μεταφέρει δύναμη στους τροχούς

Τα υδραυλικά φρένα βασίζονται σε ένα κλειστό κύκλωμα γεμάτο υγρό. Το πεντάλ σπρώχνει ένα έμβολο του κύριου κυλίνδρου, και επειδή το υγρό φρένων δεν συμπιέζεται, αυτή η πίεση εμφανίζεται σχεδόν άμεσα σε κάθε δαγκάνα. Ένας ενισχυτής κενού ή υδραυλικός πολλαπλασιάζει την προσπάθεια του ποδιού σας ώστε ένας οδηγός να μπορεί να παράγει αρκετή δύναμη σύσφιξης με ελαφριά πίεση πεντάλ. Είναι απλό, ελαφρύ, γρήγορο και αυτόνομο.

Τα πνευματικά φρένα λειτουργούν αντίστροφα: η δύναμη είναι ήδη αποθηκευμένη, και ο οδηγός ελέγχει μόνο τη βαλβίδα. Ένας κινούμενος από ιμάντα ή γρανάζι συμπιεστής πνευματικού φρένου διατηρεί τις δεξαμενές φορτισμένες στα περίπου 120 psi. Όταν πατάτε τη βαλβίδα ποδιού (treadle), ο αέρας ρέει μέσω βαλβίδων ρελέ προς τους θαλάμους φρένων, όπου ένα διάφραγμα σπρώχνει μια ράβδο ώθησης, περιστρέφει έναν ρυθμιστή χαλαρότητας και συστρέφει ένα S-cam που ανοίγει τα σιαγόνια ενάντια στο τύμπανο. Επειδή η παροχή αέρα παράγεται συνεχώς και αποθηκεύεται, ένα πνευματικό σύστημα μπορεί να παράγει τεράστια, επαναλαμβανόμενη δύναμη σύσφιξης χωρίς να ζητά τίποτα επιπλέον από το πόδι του οδηγού. Για την πλήρη αλυσίδα εξαρτημάτων, δείτε πώς λειτουργούν τα πνευματικά συστήματα φρένων.

Σύγκριση δίπλα-δίπλα

Γιατί τα βαριά οχήματα χρησιμοποιούν αέρα

Αρκετοί παράγοντες ωθούν τα εμπορικά οχήματα προς τον αέρα αντί του υγρού:

• Ασφαλής στάθμευση και πέδηση έκτακτης ανάγκης. Τα φρένα ελατηρίου κρατούνται αποδεσμευμένα από την πίεση αέρα. Αν σπάσει μια γραμμή ή το σύστημα αδειάσει, τα ελατήρια ενεργοποιούνται αυτόματα. Ένα φορτηγό 40 τόνων δεν μπορεί να βασίζεται σε υδραυλικό κύκλωμα που πεθαίνει με μία διαρροή.
• Απεριόριστη παροχή. Ο συμπιεστής γεμίζει συνεχώς τις δεξαμενές, οπότε μεγάλες κατηφόρες και επαναλαμβανόμενα δυνατά φρεναρίσματα δεν εξαντλούν το μέσο πέδησης όπως μπορεί να εξασθενήσει ή να βράσει ο σταθερός όγκος ενός υδραυλικού συστήματος.
• Εύκολη σύνδεση ρυμουλκούμενου. Ο αέρας συνδέεται μεταξύ ελκυστήρα και ρυμουλκούμενου μέσω gladhands και γραμμών αέρα που συνδέονται και αποσυνδέονται σε δευτερόλεπτα. Το να τρέχετε άκαμπτες υδραυλικές γραμμές σε ένα ανταλλάξιμο ρυμουλκούμενο θα ήταν ανέφικτο και επικίνδυνο.
• Τεράστια, σταθερή δύναμη σύσφιξης. Η αποθηκευμένη πίεση αέρα που δρα σε μεγάλα διαφράγματα θαλάμου παράγει τη δύναμη που χρειάζεται για να σταματήσει πλήρως φορτωμένους άξονες, χωρίς να απαιτεί ωμή δύναμη ποδιού από τον οδηγό.
• Πλεονασμός. Τα φορτηγά λειτουργούν με διπλό σύστημα πνευματικών φρένων με ξεχωριστά πρωτεύοντα και δευτερεύοντα κυκλώματα, οπότε μια βλάβη στο ένα αφήνει ακόμη χρησιμοποιήσιμη πέδηση στο άλλο.

Γιατί τα αυτοκίνητα παραμένουν υδραυλικά

Τα ελαφριά οχήματα απλά δεν χρειάζονται όλα αυτά. Τα φορτία είναι αρκετά μικρά ώστε η πίεση υγρού συν ένας ενισχυτής κενού να παράγουν άφθονη δύναμη πέδησης, και τα υδραυλικά συστήματα είναι ελαφρύτερα, φθηνότερα και ανταποκρίνονται άμεσα χωρίς καθυστέρηση. Δεν υπάρχει ρυμουλκούμενο για σύνδεση, καμία ανάγκη για συνεχώς λειτουργούντα συμπιεστή, και ένας σύγχρονος διπλού κυκλώματος υδραυλικός κύριος κύλινδρος δίνει επαρκή πλεονασμό εμπρός/πίσω για τη μάζα που αφορά. Η προσθήκη συμπιεστή, δεξαμενών, ξηραντήρα και ενός δικτύου βαλβίδων σε ένα σεντάν θα προσέθετε βάρος και πολυπλοκότητα χωρίς πραγματικό όφελος.

Υπάρχει μια ενδιάμεση λύση: τα πνευματικά-υδραυλικά φρένα χρησιμοποιούν πίεση αέρα για να ενεργοποιήσουν έναν υδραυλικό κύριο κύλινδρο, κάτι συνηθισμένο σε φορτηγά μεσαίου βάρους που θέλουν έλεγχο τύπου αέρα με υδραυλικά άκρα τροχών.

Πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα που πρέπει να έχετε υπόψη

Τα πνευματικά φρένα δεν είναι απαλλαγμένα από μειονεκτήματα. Αντιδρούν λίγο πιο αργά επειδή ο αέρας πρέπει να ταξιδέψει μέσω γραμμών και βαλβίδων πριν χτιστεί πίεση στον θάλαμο, γι' αυτό η καθυστέρηση φρένων και τα μαθηματικά απόστασης πέδησης έχουν σημασία στην εξέταση CDL. Το όχημα επίσης δεν θα απελευθερώσει τα φρένα στάθμευσης μέχρι το σύστημα να φορτιστεί στα περίπου 120 psi, οπότε περιμένετε μετά την εκκίνηση. Και επειδή ο πεπιεσμένος αέρας πάντα φέρει υγρασία, το νερό συσσωρεύεται στις δεξαμενές και πρέπει να απομακρύνεται. Γι' αυτό τα πληρώματα αποστραγγίζουν τις δεξαμενές και γι' αυτό τοποθετείται ξηραντήρας αέρα για να αφαιρεί την υγρασία πριν φτάσει στις δεξαμενές. Παραλείψτε το και προκαλείτε διάβρωση, πάγωμα βαλβίδων και μπλοκάρισμα τον χειμώνα.

Τα υδραυλικά συστήματα έχουν τη δική τους αδυναμία: το υγρό απορροφά νερό με τον καιρό, μειώνοντας το σημείο βρασμού του και ρισκάροντας brake fade υπό παρατεταμένη θερμότητα. Αλλά για τον κύκλο λειτουργίας ενός επιβατικού αυτοκινήτου, αυτό διαχειρίζεται εύκολα με περιοδικές εκπλύσεις υγρού.

Γενικός κανόνας: αν το όχημα είναι αρκετά βαρύ ώστε να χρειάζεται CDL, σχεδόν σίγουρα χρησιμοποιεί πνευματικά φρένα, ακριβώς επειδή ένα βαρύ όχημα δεν μπορεί να αντέξει να χάσει όλη την πέδηση από μία διαρροή.

Η κατανόηση του ποιο σύστημα δουλεύετε αλλάζει τα πάντα στη διάγνωση. Σε πνευματικό σύστημα, χαμηλή πίεση, αργή φόρτιση, ή ένα προειδοποιητικό βομβητή σας κατευθύνουν προς τον συμπιεστή, τον ρυθμιστή, ή μια διαρροή: ξεκινήστε με το πνευματικό σύστημα φρένων χάνει πίεση. Σε υδραυλικά κυνηγάτε υγρό, τσιμούχες και ενισχυτές. Ίδια δουλειά, να σταματήσετε το όχημα, με εντελώς διαφορετική υδραυλική εγκατάσταση πίσω της.