Przegrzewanie sprężarki hamulca pneumatycznego: przyczyny, uszkodzenia i naprawa

Sprężarka hamulca pneumatycznego przegrzewa się z jednego z dwóch powodów: pracuje pod obciążeniem znacznie dłużej, niż powinna, albo ciepło, które normalnie wytwarza, nie może uciec. Sprężanie samo w sobie wytwarza ciepło — podniesienie powietrza atmosferycznego do pełnego ciśnienia roboczego około 120 psi (8,3 bar) generuje go sporo — więc sprężarka zależy od chłodziwa silnika przepływającego przez głowicę oraz od długiego przewodu tłocznego działającego jak wymiennik ciepła. Gdy cykl pracy rośnie, przepływ chłodziwa spada lub droga tłoczenia się ogranicza, temperatura głowicy rośnie, olej smarujący zamienia się w nagar, a jednostka rozpoczyna powolne samozniszczenie, które zwykle kończy się olejem w układzie powietrznym.

Trzy kontrole ujawniają przyczynę: odczyt temperatury tłoczenia, ocena cyklu pracy i przegląd wnętrza przewodu tłocznego. Pracuj w tej kolejności — zanim poczujesz zapach gorącego oleju lub znajdziesz nagar przy wlocie osuszacza powietrza, uszkodzenie już się zaczęło.

Ile ciepła to za dużo?

Temperatura tłoczenia to liczba robocza. Powietrze wychodzące z głowicy powinno pozostać poniżej granicy podanej przez producenta dla danej jednostki, a zanim przebędzie przewód tłoczny do osuszacza, powinno oddać dużą część tego ciepła. Powyżej granicy konstrukcyjnej olej silnikowy się rozkłada i osadza nagar na zaworach tłocznych i w przewodzie.

Test w terenie: po pracy pojazdu wykonaj odczyty termowizyjne przy porcie tłocznym, w połowie długości przewodu i przy wlocie osuszacza. Powinieneś zobaczyć wyraźny spadek wzdłuż przewodu. Jeśli przewód jest niemal tak gorący przy osuszaczu jak przy sprężarce, a korpus osuszacza parzy zamiast być ciepły, masz problem z ciepłem.

Przyczyna 1: nadmierny cykl pracy

Cykl pracy to procent czasu pracy silnika, który sprężarka spędza pod obciążeniem, a nie odciążona. Dobrze utrzymany pojazd znajduje się wyraźnie poniżej 25 procent. Powyżej tego poziomu sprężarka nigdy nie ma wystarczająco dużo czasu bez obciążenia, aby oddać ciepło, a temperatury rosną przez całą zmianę. To, co podnosi cykl pracy, rzadko jest samą sprężarką:

• Wycieki powietrza przy złączkach, przewodach, uszczelkach głowic sprzęgających, siłownikach hamulcowych i portach wylotowych zaworów.
• Obciążenia osprzętu — zawieszenie pneumatyczne, fotele, klaksony, nadwozia wywrotki, WOM napędzany powietrzem.
• Częste użycia hamulca w pracy w wywozie odpadów, transporcie miejskim i dostawach.
• Usterki regulatora. Regulator, który wyłącza się zbyt późno lub nigdy się nie wyłącza, utrzymuje pompę w pracy. Wyłączenie normalnie następuje przy około 120–135 psi z włączeniem przy około 100–110 psi.
• Usterki odciążnika. Jeśli sprężarka nie może się odciążyć, buduje ciśnienie bez przerwy — schemat stojący za sprężarką powietrza pracującą stale.

Zanim uznasz coś za usterkę, wykonaj test spadku ciśnienia: zbuduj do wyłączenia, zatrzymaj silnik, następnie obserwuj spadek ciśnienia przy zwolnionych hamulcach i ponownie przy załączonych. Ostrzeżenie niskiego ciśnienia włącza się dopiero przy około 60 psi, więc pojazd może mocno przeciekać, a lampka wciąż się nie zapali podczas krótkiego testu.

Przyczyna 2: utrata chłodzenia

Większość sprężarek ciężarowych jest chłodzona cieczą, dzieląc chłodziwo silnika przez przewody wlotowy i wylotowy lub kołnierz montażowy. Awarie chłodzenia objawiają się zapadniętymi lub załamanymi przewodami, kamieniem i osadem w kanałach głowicy, poduszkami powietrznymi pozostałymi po serwisie chłodziwa (sprężarka zamontowana wysoko na silniku często jest ostatnim miejscem, z którego powietrze się odpowietrza), zdegradowanym chłodziwem lub — w jednostkach chłodzonych powietrzem — żeberkami zapakowanymi filmem oleju i brudu.

Szybka kontrola: przy nagrzanym silniku dotknij oba przewody chłodziwa. Jeśli jeden jest gorący, a drugi bliski temperatury otoczenia, przepływ nie zachodzi. Przepłucz lub wymień przewody i potwierdź drożność kanałów głowicy przed montażem czegokolwiek nowego.

Przyczyna 3: ograniczony przewód tłoczny

Przewód tłoczny między sprężarką a osuszaczem powietrza jest w takim samym stopniu wymiennikiem ciepła co rurą. Jest celowo długi i poprowadzony w ruchomym powietrzu, aby sprężone powietrze ostygło, a wilgoć skropliła się przed osuszaczem. Typowe usterki:

• Nagromadzenie nagaru zwężające przekrój, najgorsze przy końcu sprężarki i na zagięciach.
• Przewód skrócony lub o zbyt małej średnicy po wcześniejszej naprawie, przez co gorące powietrze dociera do osuszacza nieschłodzone.
• Przewód gumowy tam, gdzie wymagana jest stal lub przewód wzmocniony wysokotemperaturowo — izoluje zamiast promieniować ciepło.
• Zapadnięcia i niskie punkty zatrzymujące wodę, która zamarza zimą i blokuje przewód.
• Załamania lub zgniecenia od podwozia lub zabudowy.

Każde ograniczenie podnosi ciśnienie, przeciw któremu pracuje sprężarka, i zatrzymuje ciepło przy głowicy. To ciepło zamienia w nagar więcej oleju, który osadza więcej nagaru, co dalej ogranicza przepływ — pętla kończąca się sprężarką hamulca pneumatycznego przepompowującą olej.

Przyczyna 4: zużycie wewnętrzne i zaopatrzenie w olej

• Niski lub zanieczyszczony poziom oleju. Większość sprężarek jest smarowana olejem silnikowym; ograniczony przewód doprowadzający, zapchany kanał lub zdegradowany olej głodzi łożyska, a tarcie zamienia się w ciepło.
• Zużyte pierścienie i cylinder. Przedmuch obniża wydajność, co wydłuża czas budowania ciśnienia i podnosi cykl pracy.
• Nagar na zaworach tłocznych. Zanagarowane zawory przepuszczają wstecz, więc to samo powietrze jest sprężane wielokrotnie zamiast opuścić głowicę.
• Uszkodzenie uszczelki głowicy między kanałami chłodziwa a powietrza, co wprowadza chłodziwo do układu powietrznego i jednocześnie niszczy chłodzenie.
• Poślizg paska w jednostkach napędzanych paskiem, generujący ciepło przy kole pasowym i obniżający wydajność.

Co robi przegrzewanie dalej w układzie

Powietrze docierające do osuszacza zbyt gorące nie ostygło i nie skropliło wilgoci, więc złoże osuszające nie może spełnić swojej roli, a wilgoć przechodzi do zbiorników. Gorące powietrze niszczy też wkład i znacznie skraca jego żywotność. Opary oleju, które przetrwają przejazd, powlekają złoże osuszające i zawory dalej w układzie, powodując zaklejone zawory przekaźnikowe i szybkiego zwalniania, spuchnięte uszczelki i wolne zwalnianie hamulców — patrz osuszacze powietrza dla ciężarówek.

Sekwencja diagnostyczna

1. Zmierz. Odczyty termowizyjne przy porcie tłocznym, w połowie przewodu i przy wlocie osuszacza po normalnym cyklu pracy; porównaj z podaną granicą dla sprężarki.
2. Sprawdź cykl pracy. Wiele sterowników silnika (ECM) podaje go bezpośrednio; w innym wypadku obserwuj cykliczność regulatora przez kilka minut i oszacuj udział pracy pod obciążeniem.
3. Test szczelności. Zbuduj do wyłączenia, zatrzymaj silnik, obserwuj wskazania przy zwolnionych i załączonych hamulcach. Nadmierny spadek oznacza, że najpierw trzeba szukać wycieków.
4. Zweryfikuj chłodzenie. Oba przewody chłodziwa przepływają, brak załamań, brak poduszek powietrznych, chłodziwo w dobrym stanie; wyczyść żeberka w jednostkach chłodzonych powietrzem.
5. Sprawdź przewód tłoczny. Sprawdź przekrój pod kątem nagaru i potwierdź, że długość, średnica i materiał odpowiadają specyfikacji.
6. Zweryfikuj regulator i odciążnik. Wyłączenie w oknie 120–135 psi, włączenie przy około 100–110 psi i czyste odciążenie przy wyłączeniu.
7. Oceń sprężarkę dopiero po powyższych krokach, a następnie zdecyduj między serwisem a wymianą.

Wymień przegrzaną sprężarkę bez ustalenia przyczyny przegrzania, a kupisz drugą awarię w tym samym harmonogramie.

Zapobieganie

Przegrzewanie to w dużej mierze usterka kontrolowana przez konserwację. Usuwaj wycieki na bieżąco, wymieniaj wkład osuszacza zgodnie z harmonogramem, spuszczaj wodę ze zbiorników, utrzymuj chłodziwo w normie i sprawdzaj przewód tłoczny przy każdym serwisie sprężarki lub osuszacza. W pojazdach z rzeczywiście wysokim zapotrzebowaniem na powietrze — wywóz odpadów, transport miejski, intensywna praca z zawieszeniem pneumatycznym — dobierz sprężarkę o wydajności odpowiadającej obciążeniu, zamiast eksploatować cały dzień na granicy niedowymiarowaną jednostkę.