قدرت هوا

به گزارش پایگاه خبری «عصر خودرو»، در این نوشتار نگاهی کوتاه خواهیم داشت بر نحوه کلی عملکرد سیستم ترمز بادی یا نیوماتیکی در خودروهای سنگین و تجاری.

به دنیای نیوماتیک خوش آمدید
سیستم ترمز خودروهای سنگین از نظر ساختار کاملا مشابه خودروهای سواری بوده و شامل مجموعه دیسک و یا کاسه به همراه لنتها میشود اما از نظر تغذیه و راه اندازی کاملا با خودروهای سواری متفاوت است.
از حیث دسته بندی، سیستم ترمز نیوماتیکی را میتوان در دسته ترمزهای انبارهای قرار داد. پیش از آنکه به مبحث سیستم ترمز انبارهای بپردازیم، بهتر است که نگاهی به مکانیسم و نحوه عملکرد ترمزهای متداول در خودروهای سواری بپردازیم.
در خودروهای سواری، عمدتا از سیستم ترمز بوستری استفاده میشود. در سیستم ترمز بوستری، عامل محرک سیستم، نیروی ماهیچههای پای راننده است که بر پدال ترمز اعمال میشود. نیروی پای راننده از طریق سیلندر اصلی ترمز، به مایع ترمز وارد شده و مایع ترمز نیز این نیرو را به لنتها وارد میکند تا بدین ترتیب لنتها با مجموعه دیسک یا کاسه درگیر شده و شروع به تولید اصطکاک و کاهش سرعت خودرو کنند. طبیعتا نیروی پای راننده به تنهایی برای تولید فشار و ایجاد اصطکاک کافی برای متوقف کردن خودرو کافی نیست. بنابراین از یک تقویت کننده فشار به نام بوستر جهت افزایش نیروی پای راننده استفاده میشود. بوستر ترمز به صورت یک مجموعه بر روی سیلندر اصلی ترمز سوار شده و با کمک خلا منیفویلد پیشرانه، پای راننده را در افزایش فشار همراهی میکند. بنابراین سیستم ترمز یک خودروی سواری، سیستم ترمز هیدرولیکی با تقویت بوستری است که فشار مورد نیاز خود را از پای راننده دریافت کرده و آن را تقویت میکند.

سیستم ترمز انبارهای
ترمز انبارهای، ترمزی است که از فشار ذخیره شده در خود سیستم استفاده کرده و وابستگی به نیروی پای راننده ندارد. بنابراین نیازی به تقویت کننده یا بوستر نیز نداشته و پای راننده و پدال ترمز تنها نقش دستور دهنده را در این مدل سیستم ترمز بازی میکنند. فشار مورد نیاز ترمز انبارهای همواره توسط یک پمپ تامین میشود که این فشار درون یک انباره یا آکومولاتور ذخیره شده و توسط یک رگلاتور در حد ثابتی حفظ میگردد. این فشار هنگامی آزاد میشود که سیستم به آن نیاز داشته باشد تا بدین ترتیب به صورت یکنواخت و فزاینده از انباره وارد مدار شده و مجموعه را راه اندازی کند. ترمز انبارهای نسبت به مدل بوستری این مزیت را دارد که وابسته به فشار پای راننده نبوده و به دلیل ذخیره سازی فشار، سرعت پاسخ بسیار بالاتری دارد. همچنین از آنجایی که فشار سیستم همواره توسط رگلاتور محدود و ثابت میشود، نیروی ترمز دیگر به دور پیشرانه وابسته نیست و در هر شرایطی ترمز آماده پاسخ با حداکثر قدرت است.
 

ترمزهای نیوماتیکی چگونه عمل میکنند؟
سیستم ترمز نیوماتیکی، نوعی ترمز انبارهای محسوب میشود که از فشار هوای ذخیره سازی شده در مخزن استفاده میکند. ترمزهای نیوماتیکی امروزی، ترمزهای سه زمانه هستند که وارون سایر سیستمهای ترمز عمل میکنند.
بر خلاف یک ترمز عادی، ترمز نیوماتیکی سه زمانه در حالت عادی که فشاری در سیستم وجود ندارد، لنتها را درگیر میکند. بنابراین خودرو قادر به حرکت نیست تا هنگامی که فشار افزایش پیدا کند و لنتها را خلاص کند. فشار به وسیله یک کمپرسور که توسط میللنگ به گردش درمیآید افزایش یافته و درون تانکهای هوا ذخیره میشود تا هنگامی که به حداکثر برسد و رگلاتور ورودی را ببندد. این مرحله، مرحله شارژ نامیده شده و کمپرسور زیر بار قرار دارد و در عموم خودروهای سنگین ممکن است تا 2 دقیقه نیز زمان ببرد. رطوبت شکل گرفته ناشی از عمل کمپرس هوا نیز توسط یک رطوبتگیر جذب میشود. پس از شارژ شدن سیستم، رگلاتور ورودی منبع را قطع کرده و کمپرسور بدون آنکه فشار سیستم را افزایش دهد کار کرده و به صورت هرز میچرخد. با شارژ شدن مخازن، فشار بر روی عملگرهای ترمز وارد شده و لنتها خلاص میشوند و خودرو آماده حرکت است.
عملگرهای ترمز در حقیقیت عبارتند از یک مجموعه کاسه و دیافراگم که به آنها اتاقک ترمز گفته میشود. هنگامی که فشار هوا بر دیافراگم اتاقک ترمز وارد میشود، دیافراگم و صفحه آن فشرده شده و موجب حرکت میله رابط ترمز و میله پیچشی موسوم به میله S میشود. این عمل آزاد شدن لنتها را به همراه دارد. هر چرخ، اتاقک ترمز و میله بندی مستقل خود را دارد که بر روی اکسلها قابل مشاهده هستند.
در حین حرکت تا هنگامی که فشار در حداکثر است، اتاقکهای ترمز فشرده بوده و لنتها خلاص است در نتیجه خودرو آزادانه حرکت میکند. هنگامی که راننده پدال ترمز را فشار دهد، شیر کنترل ترمز که در پشت پدال قرار دارد عمل کرده و شروع به آزاد کردن فشار میکند. آزاد شدن فشار باعث افت فشار مخزن و در نتیجه افت فشاری میشود که بر اتاقکهای ترمز اعمال میشود. در نتیجه دیافراگم اتاقکها به آرامی باز شده و لنتها درگیر میشوند. هرچه راننده بیشتر پدال را فشار دهد، فشار هوا بیشتر آزاد شده و ترمزها قویتر عمل میکنند. با رها شدن پدال، رگلاتور راه مخزن را باز میکند تا کمپرسور مجددا زیر بار رفته و فشار را افزایش دهد تا لنتها خلاص شوند.
 

چرا از ترمزهای نیوماتیکی در خودروهای سنگین استفاده میشود؟
ترمز نیوماتیکی همان مزایایی را دارد که بالاتر برای سیستم ترمز انبارهای نام بردیم. سرعت پاسخ سیستم بالاست، وابستگی به فشار پای راننده وجود ندارد و در هر شرایطی قادر است حداکثر نیروی ترمزی را فراهم کند. ترمز نیوماتیک یک مزیت بزرگ دیگر نیز دارد و آن عدم وجود مایع هیدرولیک است. این موضوع خصوصا هنگامی که در حال حمل دهها تن بار باشیم بسیار اهمیت دارد چرا که یک نشتی کوچک منجر به بروز فاجعه خواهد شد. در حالیکه ترمز نیوماتیکی همواره خود را از در دسترسترین ماده موجود شارژ و تغذیه میکند یعنی هوایی که ما را در بر گرفته است.

 با وجود مکانیسم کلی ساده سیستم، ترمز بادی از نظر مداری بسیار پیچیده است

 اتاقک های ترمز بر روی اکسل خودروهای سنگین قابل مشاهده اند

کنترل نشتی اهمیت بسیار بالایی در سیستم ترمز نیوماتیک دارد

سرعت پاسخ بالای سیستم ترمز بادی در ترکیب با سیستمهای هوشمند فعال، ایمنی بالایی را فراهم میکنند

فشار سیستم در مخازن ذخیره میشود تا لنتها را خلاص نگه دارد

نویسنده: عارف منظری