Hamulce pneumatyczne a hydrauliczne: na czym polega różnica?

Kluczowa różnica polega na medium roboczym i sposobie, w jaki każdy układ ulega awarii. Hamulce hydrauliczne przenoszą siłę nacisku stopy poprzez nieściśliwy płyn bezpośrednio do cylinderków lub zacisków hamulcowych: naciskasz pedał, płyn się przemieszcza, hamulce zaciskają. Hamulce pneumatyczne są pneumatyczne. Sprężarka napędzana silnikiem gromadzi zapas sprężonego powietrza w zbiornikach, a pedał hamulca (zawór nożny) po prostu dozuje, ile z tego zmagazynowanego powietrza dociera do komór hamulcowych. Największa praktyczna różnica polega na tym, że hamulce pneumatyczne są bezpieczne w razie awarii: gdy ciśnienie powietrza spada, mocne sprężyny zaciągają hamulce i zatrzymują pojazd. Utrata płynu w układzie hydraulicznym może skończyć się pedałem dociśniętym do podłogi i brakiem reakcji.

Ten pojedynczy wybór konstrukcyjny jest powodem, dla którego każda załadowana ciężarówka, autobus miejski i naczepa dalekobieżna jeździ na powietrzu, podczas gdy twój pickup i samochód osobowy - na hydraulice.

Jak każdy układ przekazuje siłę do kół

Hamulce hydrauliczne opierają się na zamkniętym obwodzie wypełnionym płynem. Pedał wciska tłoczek pompy hamulcowej głównej, a ponieważ płyn hamulcowy się nie ściska, to ciśnienie pojawia się niemal natychmiast przy każdym zacisku. Wspomaganie podciśnieniowe lub hydrauliczne wzmacnia siłę nogi kierowcy, dzięki czemu przy lekkim nacisku na pedał można wytworzyć wystarczającą siłę docisku. Jest to rozwiązanie proste, lekkie, szybkie i samowystarczalne.

Hamulce pneumatyczne działają odwrotnie: siła jest już zmagazynowana, a kierowca kontroluje tylko zawór. Napędzana paskiem lub przekładnią zębatą sprężarka hamulca pneumatycznego utrzymuje zbiorniki naładowane do około 120 psi. Gdy naciskasz zawór nożny, powietrze przepływa przez zawory przekaźnikowe do komór hamulcowych, gdzie membrana przesuwa popychacz, obraca regulator luzu i skręca krzywkę S, która rozpycha szczęki na bęben. Ponieważ zapas powietrza jest generowany w sposób ciągły i magazynowany, układ pneumatyczny może wytworzyć ogromną, powtarzalną siłę docisku bez dodatkowego wysiłku nogi kierowcy. Pełny łańcuch podzespołów opisano w artykule jak działają układy hamulcowe pneumatyczne.

Porównanie obok siebie

Dlaczego pojazdy ciężkie używają powietrza

Kilka czynników skłania pojazdy komercyjne do wyboru powietrza zamiast płynu:

• Bezpieczne postojowe i awaryjne hamowanie. Hamulce sprężynowe są utrzymywane zwolnione przez ciśnienie powietrza. Jeśli przewód pęknie lub układ się rozładuje, sprężyny zaciągają się automatycznie. 40-tonowy pojazd nie może polegać na obwodzie płynowym, który przestaje działać przy pojedynczym wycieku.
• Nieograniczony zapas. Sprężarka nieustannie uzupełnia zbiorniki, więc długie zjazdy i powtarzające się gwałtowne hamowania nie wyczerpują medium hamującego w sposób, w jaki stały wolumen płynu może się przegrzać lub zawrzeć.
• Łatwe sprzęganie naczepy. Powietrze łączy się między ciągnikiem a naczepą przez złącza gladhand i przewody powietrzne, które podłącza się i odłącza w kilka sekund. Prowadzenie sztywnych przewodów hydraulicznych do wymiennej naczepy byłoby niepraktyczne i niebezpieczne.
• Ogromna, stabilna siła docisku. Zmagazynowane ciśnienie powietrza działające na duże membrany komór wytwarza siłę potrzebną do zatrzymania w pełni załadowanych osi, bez wymagania od kierowcy siły fizycznej nóg.
• Redundancja. Ciężarówki korzystają z podwójnego układu hamulcowego pneumatycznego z oddzielnymi obwodami głównym i pomocniczym, więc awaria w jednym nadal pozostawia sprawne hamowanie w drugim.

Dlaczego samochody pozostają przy hydraulice

Pojazdy lekkie po prostu tego nie potrzebują. Obciążenia są na tyle małe, że ciśnienie płynu wraz ze wspomaganiem podciśnieniowym daje wystarczającą siłę hamowania, a układy hydrauliczne są lżejsze, tańsze i reagują natychmiast, bez opóźnienia. Nie ma naczepy do sprzęgania, nie ma potrzeby ciągle pracującej sprężarki, a nowoczesna dwuobwodowa pompa hamulcowa hydrauliczna zapewnia odpowiednią redundancję przód/tył dla danej masy pojazdu. Dodanie sprężarki, zbiorników, osuszacza i sieci zaworów do sedana zwiększyłoby masę i złożoność bez realnej korzyści.

Istnieje rozwiązanie pośrednie: hamulce pneumatyczno-hydrauliczne wykorzystują ciśnienie powietrza do uruchamiania hydraulicznej pompy hamulcowej głównej, powszechne w pojazdach średniej ładowności, które chcą sterowania w stylu pneumatycznym z hydraulicznymi końcówkami kół.

Kompromisy, o których warto pamiętać

Hamulce pneumatyczne nie są pozbawione wad. Reagują ułamek sekundy wolniej, ponieważ powietrze musi przepłynąć przez przewody i zawory, zanim ciśnienie zbuduje się w komorze, dlatego opóźnienie hamowania i obliczenia drogi hamowania mają znaczenie na egzaminie na uprawnienia CDL. Pojazd nie zwolni też hamulców postojowych, dopóki układ nie naładuje się do około 120 psi, więc po uruchomieniu trzeba poczekać. A ponieważ sprężone powietrze zawsze niesie wilgoć, w zbiornikach gromadzi się woda, którą trzeba spuszczać. Dlatego ekipy spuszczają zbiorniki, a osuszacz powietrza jest montowany, by usuwać wilgoć, zanim dotrze do zbiorników. Pominięcie tego kroku sprowadza korozję, zamarzanie zaworów i zimowe blokady.

Układy hydrauliczne mają własną słabość: płyn z czasem wchłania wodę, obniżając jego temperaturę wrzenia i ryzykując zanik skuteczności hamulców pod wpływem długotrwałego ciepła. Ale w cyklu pracy samochodu osobowego łatwo to opanować okresową wymianą płynu.

Ogólna zasada: jeśli pojazd jest na tyle ciężki, że wymaga uprawnień CDL, niemal na pewno jeździ na hamulcach pneumatycznych, właśnie dlatego, że ciężki pojazd nie może pozwolić sobie na utratę całego hamowania przez jeden wyciek.

Zrozumienie, z jakim układem masz do czynienia, zmienia wszystko w diagnostyce. W układzie pneumatycznym niskie ciśnienie, wolne narastanie lub sygnał ostrzegawczy kierują cię ku sprężarce, regulatorowi lub wyciekowi: zacznij od artykułu utrata ciśnienia w układzie hamulcowym pneumatycznym. W hydraulice szukasz płynu, uszczelek i wspomagania. To samo zadanie - zatrzymanie pojazdu - ale zupełnie inna instalacja za nim stoi.