Frâne cu Aer vs Frâne Hidraulice: Care Este Diferența?

Diferența fundamentală este mediul de lucru și modul în care fiecare sistem cedează. Frânele hidraulice transmit presiunea piciorului prin lichid incompresibil direct la cilindrii roții sau etriere: apăsați pedala, lichidul se mișcă, frânele strâng. Frânele cu aer sunt pneumatice. Un compresor acționat de motor construiește o rezervă de aer comprimat în rezervoare, iar pedala de frână (o valvă de picior) doar dozează câtă din acea rezervă de aer ajunge la camerele de frână. Cea mai importantă distincție practică este că frânele cu aer sunt de siguranță (fail-safe): când presiunea aerului se pierde, arcuri puternice activează frânele și opresc vehiculul. Dacă pierdeți lichid într-un sistem hidraulic, puteți ajunge cu pedala în podea și fără niciun efect.

Această alegere unică de proiectare este motivul pentru care fiecare camion greu încărcat, autobuz de transport în comun și remorcă de autostradă folosește aer, în timp ce pick-up-ul și mașina dumneavoastră folosesc sisteme hidraulice.

Cum transmite fiecare sistem forța la roți

Frânele hidraulice se bazează pe un circuit închis, umplut cu lichid. Pedala împinge un piston al cilindrului principal, iar deoarece lichidul de frână nu se comprimă, această presiune apare aproape instantaneu la fiecare etrier. Un servofrână pe vid sau hidraulic multiplică efortul piciorului, astfel încât șoferul poate genera suficientă forță de strângere cu o apăsare ușoară a pedalei. Este simplu, ușor, rapid și autonom.

Frânele cu aer funcționează invers: forța este deja stocată, iar șoferul controlează doar valva. Un compresor de frână cu aer acționat prin curea sau angrenaj menține rezervoarele încărcate la aproximativ 120 psi. Când apăsați valva de picior (treadle valve), aerul curge prin valve releu către camerele de frână, unde o diafragmă împinge o tijă, rotește un reglor de joc și răsucește o came S care extinde saboții împotriva tamburului. Deoarece rezerva de aer este generată continuu și stocată, un sistem cu aer poate produce o forță de strângere uriașă și repetabilă fără a cere efort suplimentar din partea piciorului șoferului. Pentru lanțul complet de componente, consultați cum funcționează sistemele de frânare cu aer.

Comparație directă

De ce vehiculele grele folosesc aer

Mai mulți factori orientează vehiculele comerciale spre aer în locul lichidului:

• Parcare și frânare de urgență de siguranță. Frânele de resort sunt ținute dezactivate de presiunea aerului. Dacă o conductă se rupe sau sistemul pierde presiune, arcurile se activează automat. Un ansamblu de 40 de tone nu se poate baza pe un circuit hidraulic care cedează la o singură scurgere.
• Rezervă nelimitată. Compresorul reumple constant rezervoarele, astfel încât coborârile lungi și opririle bruște repetate nu epuizează mediul de frânare așa cum se poate întâmpla cu volumul fix al unui sistem hidraulic, care poate pierde eficiență sau fierbe.
• Cuplare ușoară la remorcă. Aerul se cuplează între tractor și remorcă prin racorduri rapide și conducte de aer care se conectează și deconectează în câteva secunde. Rularea de conducte hidraulice rigide către o remorcă interschimbabilă ar fi impracticabilă și periculoasă.
• Forță de strângere masivă și constantă. Presiunea aerului stocată, acționând pe diafragme mari ale camerelor, produce forța necesară pentru a opri punți complet încărcate, fără a cere forță fizică din partea șoferului.
• Redundanță. Camioanele folosesc un sistem dublu de frânare cu aer, cu circuite primar și secundar separate, astfel încât o defecțiune la unul lasă în continuare frânare utilizabilă la celălalt.

De ce mașinile rămân hidraulice

Vehiculele ușoare pur și simplu nu au nevoie de toate acestea. Sarcinile sunt suficient de mici încât presiunea lichidului plus un servofrână pe vid produc suficientă forță de oprire, iar sistemele hidraulice sunt mai ușoare, mai ieftine și răspund instantaneu, fără întârziere. Nu există remorcă de cuplat, nu este nevoie de un compresor care rulează continuu, iar un cilindru principal hidraulic modern cu dublu circuit oferă o redundanță față/spate adecvată pentru masa vehiculului. Adăugarea unui compresor, a rezervoarelor, a unui uscător și a unei rețele de valve pe o berlină ar adăuga greutate și complexitate fără niciun beneficiu real.

Există și o soluție intermediară: frânele aer-peste-hidraulic folosesc presiunea aerului pentru a acționa un cilindru principal hidraulic, o soluție comună la camioanele de tonaj mediu care doresc controlul de tip aer, dar cu roți hidraulice.

Compromisuri de reținut

Frânele cu aer nu sunt lipsite de dezavantaje. Reacționează cu o fracțiune de secundă mai lent, deoarece aerul trebuie să circule prin conducte și valve înainte ca presiunea să se acumuleze la cameră, motiv pentru care întârzierea de frânare și calculul distanței de oprire contează la examenul pentru permisul CDL. Vehiculul nu eliberează nici frânele de parcare până când sistemul nu se încarcă la aproximativ 120 psi, deci așteptați după pornire. Și pentru că aerul comprimat conține întotdeauna umiditate, apa se acumulează în rezervoare și trebuie evacuată. De aceea echipajele golesc rezervoarele și de aceea este montat un uscător de aer, pentru a elimina umiditatea înainte ca aceasta să ajungă în rezervoare. Dacă îl omiteți, riscați coroziune, blocarea valvelor prin înghețare și blocaje iarna.

Sistemele hidraulice au propria lor slăbiciune: lichidul absoarbe apă în timp, coborând punctul de fierbere și riscând pierderea de eficiență a frânelor sub căldură susținută. Dar pentru ciclul de utilizare al unei mașini de pasageri, acest lucru se gestionează ușor prin schimbări periodice de lichid.

Regulă generală: dacă vehiculul este suficient de greu încât necesită permis CDL, aproape sigur folosește frâne cu aer, tocmai pentru că un vehicul greu nu își poate permite să piardă toată frânarea în urma unei singure scurgeri.

Înțelegerea sistemului cu care lucrați schimbă totul în diagnosticare. Pe un sistem cu aer, presiunea scăzută, acumularea lentă sau un semnal de avertizare vă îndreaptă spre compresor, regulator sau o scurgere: începeți cu sistemul de frânare cu aer pierde presiune. Pe sisteme hidraulice urmăriți lichidul, garniturile și servofrânele. Aceeași sarcină, oprirea vehiculului, cu instalații complet diferite în spate.