Ile powietrza zużywa ciężarówka podczas hamowania?

Zdecydowane, pełne hamowanie robocze w typowym pięcioosiowym zestawie ciągnik-naczepa zużywa około 1-3 stóp sześciennych wolnego powietrza i obniża ciśnienie w zbiorniku o około 10-15 psi. Zwykłe hamowania podczas jazdy - 10-25 psi na pedale - kosztują znacznie mniej, często jedną trzecią tej wartości lub mniej. Ponieważ w pełni naładowany system utrzymuje się przy ciśnieniu bliskim 120 psi i ma objętość zbiorników wielokrotnie większą niż same komory hamulcowe, zbiorniki wciąż zawierają wystarczająco dużo powietrza na kilka kolejnych pełnych hamowań, nawet gdyby sprężarka całkowicie przestała produkować powietrze.

Co faktycznie zużywa powietrze przy jednym hamowaniu

Hamulce pneumatyczne to system pneumatyczny: naciśnięcie pedału napełnia stronę roboczą każdej komory hamulcowej wraz z całym okablowaniem pneumatycznym między zaworami przekaźnikowymi a tymi komorami. Napełniana objętość zależy od tego, jak daleko przemieszcza się każdy popychacz, zanim okładziny zetkną się z bębnem - nie od siły naciśnięcia. Ciśnienie determinuje siłę i masę zużytego powietrza; skok determinuje objętość.

Przybliżona objętość wypierana na komorę, przy uwzględnieniu efektywnej powierzchni membrany i realistycznego skoku roboczego:

Dziesięć komór w trzyosiowym ciągniku i dwuosiowej naczepie może dać łącznie od 400 do 550 cali sześciennych objętości komór, a przewody zasilające mogą dodać kolejne 30-60 procent w długim zestawie. Napełnienie tego przy ciśnieniu np. 60 psi oznacza przemieszczenie rzędu 1,5-2,5 stopy sześciennej wolnego powietrza. Przy lekkim hamowaniu 15 psi zachodzi ten sam skok, ale masa powietrza pobierana ze zbiorników jest znacznie mniejsza.

Dlatego regulacja hamulców objawia się jako problem z powietrzem. Komory pracujące z długim skokiem regulatorów luzu, przekroczonym poza limit regulacji, wypierają większą objętość przy każdym hamowaniu, więc sprężarka pracuje ciężej na zjeździe górskim, niż powinna. Regulacja to problem zaopatrzenia w powietrze, zanim jeszcze stanie się problemem drogi hamowania.

Dlaczego pełne hamowanie obniża wskazanie manometru tylko o 10-15 psi

W Stanach Zjednoczonych norma FMVSS 121 wymaga, aby łączna objętość zbiorników roboczych i zasilających wynosiła co najmniej dwanaście razy więcej niż łączna objętość wszystkich komór hamulca roboczego. To właśnie ten stosunek sprawia, że hamulce pneumatyczne umożliwiają wielokrotne zatrzymania.

Przeliczmy to na wyidealizowanym systemie 12:1 naładowanym do 120 psi, czyli około 135 psi bezwzględnego. Otwarcie komór na zbiorniki sprawia, że to samo powietrze wypełnia teraz trzynaście części zamiast dwunastu. Ciśnienie bezwzględne ustala się blisko 125 psi, co odpowiada mniej więcej 110 psi na manometrze - spadek o około 10 psi przy pełnym hamowaniu. Rzeczywiste systemy tracą nieco więcej z powodu objętości okablowania, temperatury i zasilania naczepy, więc 10-15 psi to uczciwa wartość praktyczna.

Prześledźmy dalej, ile hamowań pozostaje w rezerwie, jeśli sprężarka przestanie dostarczać powietrze:

Przy ciśnieniu około 60 psi włącza się lampka i brzęczyk ostrzegawczy niskiego ciśnienia, a wraz z dalszym spadkiem ciśnienia w przedziale 20-45 psi hamulce sprężynowe uruchamiają się samoczynnie. Te hamowania rezerwowe mają umożliwić bezpieczne zatrzymanie na poboczu, a nie dojazd do następnego zjazdu.

Co jeszcze zużywa powietrze

Hamowanie robocze często nie jest największym odbiorcą powietrza w pracującej ciężarówce. W zależności od specyfikacji te same zbiorniki zasilają:

• Przedmuch osuszacza powietrza - każde odcięcie regulatora zrzuca objętość przedmuchu do atmosfery, więc więcej cykli oznacza więcej zmarnowanego powietrza
• Zawieszenie pneumatyczne - zawory poziomujące stale spuszczają i uzupełniają powietrze na nierównym terenie i przy każdym rozładunku
• Zawieszenie kabiny i fotela, sygnały pneumatyczne i siłowniki klimatyzacji
• Powietrze przełączania biegów w skrzyniach z reduktorem i dzielnikiem
• Odbiorniki dodatkowe - sterowanie PTO, przesuwne siodła, klapy wywrotki, podnoszenie osi kierowanej, sprzęgła wentylatora sterowane powietrzem
• Wycieki, które w starszych zestawach często przewyższają sumę wszystkiego powyższego

Ze względu na to wspólne zapotrzebowanie układ zbiorników utrzymuje zbiornik zasilający (mokry) przed zbiornikami głównego i pomocniczego obwodu roboczego, z zaworami zabezpieczającymi, dzięki którym awaria odbiornika pomocniczego nie może opróżnić obwodów hamulcowych.

Wydajność sprężarki i cykl pracy

Sprężarki w pojazdach ciężkich zwykle mieszczą się w klasie 12-30 CFM przy zadanej prędkości obrotowej silnika, choć istnieją zarówno mniejsze, jak i znacznie większe jednostki. Regulator obciąża sprężarkę przy około 100-110 psi i odciąża ją przy około 120-135 psi, więc jednostka pompuje do zbiorników tylko przez część czasu.

Przydatnym wskaźnikiem jest cykl pracy: procent czasu pracy, w którym sprężarka faktycznie wytwarza powietrze. Szczelny, prawidłowo dobrany system zwykle mieści się wygodnie poniżej około 25 procent. Utrzymujący się powyżej tego poziomu cykl pracy jest klasyczną przyczyną wysokich temperatur tłoczenia, osadów węgla w przewodzie tłocznym oraz przenoszenia oleju do osuszacza i zbiorników. Montaż większej sprężarki, aby to naprawić, leczy jedynie objaw.

Jak rozpoznać, że ciężarówka zużywa zbyt dużo powietrza

Dwa pomiary odróżniają normalne zużycie od usterki. Pierwszy to nieszczelność. Przy wyłączonym silniku, zaklinowanym pojeździe i ciśnieniu około 90 psi obserwuj manometry przez minutę:

Drugi pomiar to narastanie ciśnienia. Przy podwyższonych obrotach biegu jałowego ciśnienie powinno wzrosnąć z około 85 do 100 psi w ciągu mniej więcej 45 sekund w sprawnym systemie dwuobwodowym; norma FMVSS 121 ustala ostrzejszy wymóg 25 sekund przy maksymalnej regulowanej prędkości silnika. Powolne narastanie przy akceptowalnym poziomie wycieków wskazuje na sprężarkę, zawór odciążający lub zwężony przewód tłoczny. Szybkie narastanie przy nadmiernych wyciekach wskazuje na okablowanie pneumatyczne, a rozwiązaniem jest wyizolowanie nieszczelnego obwodu krok po kroku, a nie wymiana części na podstawie domysłów.

Zasada praktyczna: jeśli sprężarka cykluje częściej niż kilka razy na milę stałej jazdy autostradowej, masz do czynienia z wyciekiem lub zablokowanym odbiornikiem - nie z problemem zużycia powietrza spowodowanym hamowaniem.

Praktyczne wnioski dla kierowców i flot

Na spadkach korzystaj z hamulca silnikowego lub retardera do kontroli prędkości, a hamulce robocze zachowaj na wyraźne, zdecydowane hamowania zamiast ciągłego lekkiego przyhamowywania. Utrzymuj regulatory luzu w normie, aby każde hamowanie wypierało tylko taką objętość, do jakiej zostały zaprojektowane. Spuszczaj zbiorniki zgodnie z harmonogramem, aby zawierały powietrze, a nie wodę. I traktuj każdą zmianę rytmu cyklowania - odstępu między kolejnymi załączeniami regulatora - jako wczesne ostrzeżenie warte sprawdzenia, zanim decyzję podejmie za ciebie brzęczyk niskiego ciśnienia.