CFM i pojemność skokowa sprężarki powietrza: poradnik zakupowy

Sprężarki powietrza do ciężarówek dobiera się według pojemności skokowej - objętości powietrza zasysanej przez tłoki na obrót - którą katalogi północnoamerykańskie podają jako CFM (stopy sześcienne na minutę) przy określonej prędkości obrotowej sprężarki, a katalogi europejskie jako litry na minutę. Klasyczny ciągnik dalekobieżny jest zwykle dobrze obsłużony przez klasę 12-16 CFM, natomiast pojazdy specjalne i autobusy miejskie z pneumatycznie sterowaną zabudową, drzwiami i zawieszeniem zazwyczaj potrzebują 18-30 CFM lub więcej. Celem nie jest największa pompa, jaką da się przykręcić - to jednostka, która utrzymuje układ naładowany, spędzając większość czasu pracy bez obciążenia.

Co faktycznie oznacza wartość CFM

Podana wartość CFM to objętość dostarczanego powietrza przy prędkości odniesienia - zwykle 1250 obr./min mierzone na sprężarce, nie na wale korbowym. Ponieważ większość jednostek napędzanych przez koła zębate obraca się z prędkością równą lub nieco wyższą niż silnik, rzeczywista wydajność przy prędkości autostradowej jest wyższa niż wartość katalogowa, a przy biegu jałowym znacznie niższa. Dlatego zbyt mała sprężarka daje o sobie znać przy jeździe start-stop i pracy z WOM znacznie wcześniej niż na autostradzie.

Dostawcy europejscy podają tę samą wielkość jako litry na minutę przy własnej prędkości odniesienia, więc przelicz wartości, zanim uznasz jedną jednostkę za „większą” od drugiej. Liczba cylindrów to powiązane, ale odrębne zagadnienie: duża jednostka jednocylindrowa może mieć wyższy przepływ niż mały bliźniak - zobacz sprężarki jedno- a dwucylindrowe, jak te dwa rozwiązania wypadają pod względem nagrzewania się i pracy ciągłej.

Klasy wydajności i ich przybliżone odpowiedniki

Kolumna cm³ na obrót ma charakter nominalny, wyliczony z przepływu znamionowego przy prędkości odniesienia; służy wyłącznie do porównywania jednostek z katalogów podających różne jednostki miary.

Dopasowanie wydajności do zastosowania

Hamowanie rzadko stanowi całe obciążenie. Każde urządzenie sterowane pneumatycznie w podwoziu - przełącznik osi, klapa tylna, wywrot skrzyni, fotel, drzwi, zawieszenie przyklękające - pobiera powietrze z tych samych zbiorników, a każde z nich wydłuża czas, w którym sprężarka jest obciążona.

Pojemność zbiorników i wydajność działają razem. FMVSS 121 wymaga łącznej pojemności zbiorników co najmniej dwunastokrotnie większej niż łączna objętość komór hamulca roboczego, więc pojazd o większej liczbie osi lub większych komorach potrzebuje zarówno więcej pojemności magazynowej, jak i mocniejszej pompy do jej uzupełnienia po zadziałaniu hamulców.

Cykl pracy to liczba, która naprawdę się liczy

Wyłączenie regulatora zwykle mieści się w paśmie 120-135 psi, a załączenie w paśmie 100-110 psi, więc sprężarka obciąża się za każdym razem, gdy ciśnienie spadnie do punktu załączenia, i odciąża się przy wyłączeniu. Odsetek czasu pracy spędzonego pod obciążeniem to cykl pracy, a docelowa wartość robocza to poniżej ok. 25%. Powyżej tej wartości temperatura tłoczenia rośnie w kierunku często przywoływanego pułapu ok. 400°F (ok. 200°C), przy którym olej zaczyna się zwęglać w głowicy cylindra i przewodzie tłocznym. Osad węglowy ogranicza przepływ, co dalej podnosi temperaturę - pętla kończąca się awarią sprężarki i zanieczyszczonym osuszaczem. Zanim obwinisz pojemność, sprawdź, czy regulator wyłącza się tam, gdzie powinien; jednostka, która nigdy się nie odciąża, pracuje ze 100-procentowym cyklem niezależnie od tego, jaką ma wydajność CFM.

Co zbyt mała sprężarka robi z resztą układu

• Ciśnienie pod obciążeniem utrzymuje się poniżej wartości wyłączenia i regulator rzadko się odciąża.
• Osuszacz powietrza doświadcza niemal ciągłego cyklu ładowania, nie może zregenerować sorbentu i zaczyna przepuszczać wilgoć dalej w układzie.
• Rośnie temperatura pierścieni i cylindra, zwiększa się przenoszenie oleju, a olej pojawia się w zbiornikach i korpusach zaworów.
• Osad węglowy gromadzi się w przewodzie tłocznym i na wlocie osuszacza.
• Powrót do sprawności po zdarzeniu niskiego ciśnienia jest wolny - sygnał ostrzegawczy uruchamia się ok. 60 psi, a hamulce sprężynowe załączają się w przedziale 20-45 psi, a powrót do w pełni naładowanego układu blisko 120 psi trwa dużo dłużej niż powinien.

Jeśli takie zachowanie próbujesz wyeliminować, najpierw upewnij się, że to kwestia wydajności, a nie coś tańszego do naprawienia. Sprężarka pracująca bez przerwy znacznie częściej wynika z nieszczelnego układu, nasyconego osuszacza lub zablokowanego rozprężnika niż z rzeczywiście zbyt małej pompy.

Żadna sprężarka nie jest wystarczająco duża, by wygrać z nieszczelnym układem. Najpierw usuń nieszczelności, dopiero potem dobieraj wydajność do zapotrzebowania.

Dlaczego większa nie zawsze znaczy lepsza

Dodatkowa pojemność skokowa nie jest darmowa. Zwiększa obciążenie pasożytnicze i zużycie paliwa, podnosi moment obrotowy przekazywany przez przekładnię napędową i mocowanie oraz wtłacza więcej pary olejowej i wilgoci na minutę do osuszacza powietrza. Zwiększenie wydajności bez zwiększenia pojemności osuszacza i przepustowości regeneracji po prostu przenosi awarię dalej, na wkład. Większa jednostka może też wymagać wyższego natężenia smarowania olejem i chłodzonej cieczą głowicy tam, gdzie poprzednia była chłodzona powietrzem. Dopasuj zwiększenie wydajności do całego obwodu ładowania albo zostaw wydajność na poziomie ustalonym przez producenta OE.

Lista kontrolna karty katalogowej przed zamówieniem

1. Znamionowa pojemność skokowa przy podanej prędkości, porównana z wartością OE dla danego silnika, a nie tylko dla modelu ciężarówki.
2. Napęd i mocowanie: wielowypustowe lub kołnierzowe koło napędowe, wzór kołnierza i rozstaw śrub, napęd paskowy lub sprzęgłowy.
3. Chłodzenie: głowica chłodzona powietrzem czy cieczą, położenie i gwint przyłącza chłodziwa.
4. Smarowanie: zasilane ciśnieniowo z silnika czy samosmarne, plus położenie przyłączy dopływu i spustu oleju.
5. Układ rozprężnika: zintegrowany rozprężnik w głowicy czy zewnętrzna instalacja regulatora, oraz rozmiar gwintu przewodu sygnałowego.
6. Rozmiary i orientacja przyłączy wlotu, tłoczenia i sygnału regulatora - jednostka o prawidłowym CFM, ale ze źle skierowanym tłoczeniem, zamienia wymianę części w robotę ślusarską.
7. Zamiennik po numerze silnika i OE, ponieważ ten sam pojazd bazowy jest często budowany z dwoma lub trzema opcjami sprężarki. Poważni dostawcy publikują pojemność skokową obok zamiennika - katalog VADEN, obejmujący sprężarki hamulcowe klasy OE, na przykład podaje wydajność obok numerów Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse i producentów ciężarówek.

Szybki sprawdzian przed wydaniem pieniędzy

Wykonaj test narastania ciśnienia: przy opróżnionych zbiornikach i silniku na maksymalnych dopuszczalnych obrotach FMVSS 121 wymaga wzrostu ciśnienia roboczego z 85 do 100 psi w ok. 25 sekund. Następnie sprawdź nieszczelność statyczną przy wyłączonym silniku i naładowanym układzie - limity normy wynoszą 2 psi na minutę dla pojedynczego pojazdu i 3 psi na minutę dla zestawu z hamulcami zwolnionymi, oraz odpowiednio 3 i 4 psi na minutę z hamulcami załączonymi. Pojazd, który nie przechodzi testu narastania, ale przechodzi test nieszczelności, rzeczywiście ma za słabą pompę. Ten, który nie przechodzi testu nieszczelności, nigdy nie utrzyma ciśnienia, bez względu na to, co się w nim zamontuje.