CFM và dung tích máy nén khí: Hướng dẫn chọn mua cho xe tải

Máy nén khí xe tải được chọn theo dung tích - thể tích khí mà piston quét được mỗi vòng quay - mà các catalogue Bắc Mỹ công bố dưới dạng CFM (feet khối/phút) ở một tốc độ máy nén nhất định, còn catalogue châu Âu công bố dưới dạng lít/phút. Một đầu kéo đường dài thông thường thường được đáp ứng tốt bởi loại máy trong khoảng 12-16 CFM, trong khi xe tải chuyên dụng và xe buýt nội đô vận hành thân xe, cửa và hệ treo bằng khí thường cần 18-30 CFM trở lên. Mục tiêu không phải là máy bơm lớn nhất có thể lắp vừa: đó là một máy giữ hệ thống luôn nạp đủ trong khi phần lớn thời gian vận hành ở trạng thái không tải.

Thông số CFM thực sự đo lường điều gì

Con số CFM được công bố là thể tích khí cấp ra ở một tốc độ tham chiếu - thường là 1.250 vòng/phút đo tại máy nén, không phải tại trục khuỷu. Vì hầu hết các máy dẫn động bằng bánh răng quay ở tốc độ bằng hoặc hơi cao hơn tốc độ động cơ, lưu lượng thực tế ở vòng tua đường trường cao hơn con số trong catalogue, còn lưu lượng ở chế độ không tải thấp hơn đáng kể. Đó là lý do một máy nén cận biên bộc lộ vấn đề trong quá trình dừng-chạy liên tục và làm việc với PTO từ rất lâu trước khi bộc lộ trên đường cao tốc.

Các nhà cung cấp châu Âu công bố cùng thông số này bằng lít/phút ở tốc độ tham chiếu riêng của họ, vì vậy hãy quy đổi trước khi kết luận máy nào "lớn hơn" máy nào. Số xy-lanh là một câu hỏi liên quan nhưng riêng biệt: một máy đơn xy-lanh lớn có thể cho lưu lượng cao hơn một máy hai xy-lanh nhỏ, vì vậy hãy đọc dung tích thay vì đếm số lỗ xy-lanh - xem máy nén khí đơn xy-lanh so với hai xy-lanh để biết hai loại này so sánh thế nào về nhiệt và độ bền khi hoạt động liên tục.

Các cấp công suất và giá trị tương đương gần đúng

Cột cc/vòng là giá trị danh định, được suy ra từ lưu lượng định mức ở tốc độ tham chiếu; chỉ dùng nó để so sánh các máy giữa các catalogue công bố đơn vị khác nhau.

Chọn công suất phù hợp với ứng dụng

Hệ thống phanh hiếm khi là toàn bộ tải trọng. Mọi phụ kiện dùng khí nén trên khung gầm - dịch chuyển cầu xe, cửa sau, đổ thùng, ghế ngồi, cửa, hệ treo hạ thấp - đều lấy khí từ cùng các bình chứa, và mỗi thứ đều kéo dài thời gian máy nén chịu tải.

Dung lượng lưu trữ và công suất cấp khí phối hợp với nhau. FMVSS 121 yêu cầu tổng dung tích bình chứa tối thiểu bằng mười hai lần tổng dung tích các bầu phanh dịch vụ, vì vậy một chiếc xe có nhiều trục hơn hoặc bầu phanh lớn hơn cần cả dung tích lưu trữ lớn hơn lẫn máy bơm mạnh hơn để nạp lại sau mỗi lần tác động.

Chu kỳ làm việc mới là con số thực sự quan trọng

Áp suất ngắt của bộ điều áp thường nằm trong khoảng 120-135 psi và áp suất đóng lại trong khoảng 100-110 psi, vì vậy máy nén chịu tải mỗi khi áp suất giảm qua ngưỡng đóng và ngừng tải trở lại khi đạt ngưỡng ngắt. Tỷ lệ thời gian vận hành ở trạng thái chịu tải chính là chu kỳ làm việc, và mục tiêu làm việc là dưới khoảng 25%. Vượt quá mức đó, nhiệt độ xả tăng lên gần ngưỡng thường được nêu là khoảng 400°F (khoảng 200°C), nơi dầu bắt đầu hóa than trong nắp xy-lanh và đường xả. Carbon làm hạn chế lưu lượng, khiến nhiệt độ tăng thêm - một vòng lặp kết thúc bằng máy nén hỏng và bộ sấy bị nhiễm bẩn. Trước khi đổ lỗi cho công suất, hãy xác nhận bộ điều áp ngắt đúng ở mức cần thiết; một máy không bao giờ ngừng tải sẽ chạy ở chu kỳ làm việc 100% bất kể nó có công suất CFM bao nhiêu.

Máy nén quá nhỏ gây ra điều gì cho phần còn lại của hệ thống

• Áp suất luôn thấp hơn ngưỡng ngắt khi làm việc và bộ điều áp hiếm khi ngừng tải.
• Bộ sấy khí phải trải qua chu kỳ nạp gần như liên tục, không thể tái sinh hạt hút ẩm, và bắt đầu để lọt hơi ẩm xuống phía sau.
• Nhiệt độ vòng bít và xy-lanh tăng lên, dầu lẫn theo khí tăng, và dầu xuất hiện trong bình chứa và thân van.
• Carbon tích tụ trong đường xả và cửa vào bộ sấy.
• Quá trình phục hồi sau sự cố khí thấp diễn ra chậm - thiết bị cảnh báo kích hoạt quanh mức 60 psi và lò xo phanh tác động ở khoảng 20-45 psi, và việc nạp trở lại hệ thống đầy đủ gần 120 psi mất nhiều thời gian hơn mức cần thiết.

Nếu đó là hiện tượng bạn đang gặp phải, hãy xác minh đó thực sự là do công suất chứ không phải điều gì rẻ hơn trước. Máy nén chạy liên tục thường do hệ thống rò rỉ, bộ sấy bão hòa hoặc van xả bị kẹt hơn là do máy bơm thực sự quá nhỏ.

Không có máy nén nào đủ lớn để thắng được một hệ thống rò rỉ. Khắc phục rò rỉ trước, rồi mới chọn công suất theo nhu cầu.

Vì sao lớn hơn không tự động là tốt hơn

Dung tích thêm không miễn phí. Nó tăng tải ký sinh và tiêu hao nhiên liệu, tăng mô-men xoắn qua bánh răng dẫn động và giá lắp, và đẩy nhiều hơi dầu và độ ẩm hơn mỗi phút vào bộ sấy khí. Tăng công suất mà không tăng dung lượng sấy và xả khí chỉ đơn giản là chuyển điểm hỏng xuống phía dưới, sang lõi lọc. Một máy lớn hơn cũng có thể yêu cầu tốc độ cấp dầu cao hơn và đầu làm mát bằng nước trong khi máy cũ dùng làm mát bằng khí. Hãy điều chỉnh tăng đồng bộ trên toàn bộ mạch nạp khí, hoặc giữ nguyên công suất mà nhà sản xuất gốc đã chọn.

Danh sách kiểm tra thông số trước khi đặt hàng

1. Dung tích định mức ở tốc độ đã nêu, so sánh với con số OE của chính động cơ đó chứ không chỉ theo mẫu xe.
2. Kiểu dẫn động và lắp đặt: bánh răng dẫn động then hoa hay bắt bu-lông, kiểu mặt bích và vòng tròn bu-lông, dẫn động bằng đai hay ly hợp.
3. Làm mát: đầu làm mát bằng khí hay bằng nước, và vị trí, ren cổng nước làm mát.
4. Bôi trơn: cấp dầu áp lực từ động cơ hay tự bôi trơn, cùng vị trí cổng cấp và xả dầu.
5. Cách bố trí van xả: van xả tích hợp trong nắp máy so với đường ống bộ điều áp bên ngoài, và kích thước ren đường tín hiệu.
6. Kích thước và hướng cổng cho cửa vào, cửa xả và tín hiệu điều áp - một máy đúng CFM nhưng cửa xả hướng sai chiều biến việc thay thế linh kiện thành một công việc gia công.
7. Tra cứu chéo theo động cơ và mã OE, vì cùng một khung gầm thường được chế tạo với hai hoặc ba lựa chọn máy nén. Các nhà cung cấp uy tín công bố dung tích cạnh bảng tra cứu chéo; ví dụ dòng máy nén phanh khí nén chuẩn OE của VADEN liệt kê công suất cùng các mã Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse và mã OEM của xe tải.

Kiểm tra nhanh trước khi chi tiền

Thực hiện bài kiểm tra nạp khí: với các bình chứa đã xả hết và động cơ chạy ở vòng tua giới hạn tối đa, FMVSS 121 yêu cầu áp suất dịch vụ tăng từ 85 lên 100 psi trong khoảng 25 giây. Sau đó kiểm tra rò rỉ tĩnh khi tắt động cơ và hệ thống đã nạp đầy - giới hạn tiêu chuẩn là 2 psi/phút đối với xe đơn và 3 psi/phút đối với xe đầu kéo-rơ moóc khi nhả phanh, và 3 và 4 psi/phút tương ứng khi phanh đang tác động. Một chiếc xe không đạt bài kiểm tra nạp khí nhưng đạt kiểm tra rò rỉ thực sự thiếu công suất máy bơm. Một chiếc xe không đạt kiểm tra rò rỉ sẽ không bao giờ giữ được áp suất dù bạn lắp gì vào.