ایمنی و فیلتراسیون در ترمزهای بادی و پنوماتیک

در خودروهای سنگین، سیستم هوای فشرده برای تولید توان پنوماتیک از کمپرسوری کمک می‌گیرد که با موتور به حرکت درمی‌آید. جریان هوا پس از عبور از فیلترها و خشک‌کن‌ها وارد مخازن ذخیره شده و نیروی مطمئن و پرفشاری را برای سیستم‌‌ ترمز، ترمز پارک و عملگرهای حیاتی ایمنی فراهم می‌کند.

سازوکارها یا مکانیزم‌های ایمنی

• مدارهای دوگانه: سیستم ترمز را به مدارهای مستقل جلو و عقب تقسیم می‌کند تا بروز اشکال در یک بخش سبب از دست رفتن کامل کنترل نشود.
• دریچه‌ها و شیرهای اطمینان: این شیرهای چندمداره برای جداسازی (ایزوله کردن) مدارهای سالم در صورت بروز نشتی شدید هوا در بخش دیگری از شبکه به کار می‌رود.
• پیچ‌های تخلیه و فشارشکن: در صورت بروز نقص فنی یا عملکرد نادرست گاورنر یا شیر تخلیه بار، فشار اضافی مخزن را به‌صورت خودکار تخلیه می‌کنند.
• ترمزهای فنری: از فنرهای مکانیکی قدرتمندی بهره می‌برد که در صورت افت فشار هوا به میزانی کمتر از حد مجاز و ایمن، به‌‌صورت خودکار درام‌های ترمز دستی را درگیر (قفل) می‌کنند.

عملکرد ترمز

پدال ترمز: وقتی راننده پدال را فشار می‌دهد، هوای فشرده از مخازن ذخیره مستقیماً به محفظه‌های ترمز چرخ منتقل می‌شود.

فعال‌سازی محفظه: هوای فشرده با وارد کردن فشار به دیافراگم لاستیکی، میل رابط سوپاپ و جغجغه ترمز را برای چرخاندن میل بادامک یا کالیپر به حرکت درمی‌آورد.

اصطکاک: لنت‌های ترمز را به کاسه (درام) یا به دیسک‌ها (روتورها) می‌فشارد تا وزن ناخالص چندین تنی خودرو را کاهش دهد.

سیستم پنوماتیک

یک سیستم پنوماتیک مجموعه‌ای است از اجزای به‌هم‌‌پیوسته که برای ایجاد حرکت مکانیکی و انجام کار از هوای فشرده یا گاز استفاده می‌کند. این سیستم نیروی موردنیاز دستگاه‌های کارخانه‌ا‌ها، ابزارهای سنگین و خطوط تولید خودکار را به‌شکلی مطمئن و کم‌هزینه تأمین می‌کند.

ترمزهای بادی و پنوماتیک در ماشین‌های سنگین

سیستم‌های پنوماتیک که اغلب در ماشین‌های سنگینی چون کشنده‌ها، اتوبوس‌ها و حمل و نقل ریلی به کار می‌رود پیچیدگی کمتری نسبت به سیستم‌های هیدرولیکی دارند. علاوه بر سیستم‌های ترمز بادی، محبوب‌ترین و ساده‌ترین سیستم پنوماتیک در ماشین‌های سنگین، سیستم تعلیق بادی است. علیرغم مزایا و سادگی مدارهای پنوماتیک در وسایل نقلیه، تمام اجزای پنوماتیک باید مقاوم و متناسب با استانداردهای خاص این بخش طراحی شوند.

اجزای اصلی سیستم ترمزهای بادی عبارت است از:

کمپرسور: برای ایجاد و حفظ فشار هوا

مخزن‌ها: برای ذخیره‌سازی هوای فشرده

شیر پایی[1]: برای خارج کردن هوای فشرده از مخزن‌ها در زمان‌های نیاز به گرفتن ترمز

محفظه‌های ترمز[2]: برای انتقال نیروی هوای فشرده به اتصالات مکانیکی

کفشک و کاسه یا دیسک‌ و لنت ترمزها: برای ایجاد اصطکاک لازم جهت متوقف کردن وسیله نقلیه

گرچه سیستم‌های ترمز بادی امروزه چیدمان‌های بسیار متنوعی دارند که گاهی تا۵۰ قطعه هم می‌رسد، اما همگی براساس اصول یکسانی کار می‌کنند. در کنار سیستم ترمز بادی، یکی دیگر از سیستم‌های پنوماتیک رایج در ماشین‌های سنگین، سیستم تعلیق بادی است. تعلیق بادی جایگزین فنرهای فولادی متداول در وسایل نقلیه سنگینی چون اتوبوس و کامیون و برخی وانت‌ همه‌جا رو(شاسی) می‌شود. سیستم‌های تعلیق بادی از سیستم‌های ترمز بادی ساده‌ترند و به قطعات و اتصالات کمتری نیاز دارند.

تفاوت سیستم‌های پنوماتیک و هیدرولیک

سیستم‌های پنوماتیک در مقایسه با سیستم‌های هیدرولیک در وسایل نقلیه چندین مزیت دارند. به عنوان مثال با نصب کمپرسور هوا روی وسیله نقلیه، منبع هوا نامحدود است و حتی در صورت بروز نشتی‌های جزئی نیز سیال عامل سیستم تمام نمی‌شود و بازگرداندن و تعمیرات آن سریع‌تر است. در واقع، سرهم کردن (مونتاژ) یا جدا کردن در سیستم اتصالات پنوماتیک بسیار ساده‌تر از سرهم کردن یا جداکردن اتصالات هیدرولیکی است. از طرفی در سیستم‌های هیدرولیکی ریسک ورود هوا به درون سیال وجود ندارد.

در نهایت، هوای فشرده کاربردهای جانبی بیشتری نسبت به روغن دارد، به عنوان مثال در کامیون‌های با ترمزهای هیدرولیکی هم برای تنظیم صندلی، بوق بادی یا پوشش برزنتی کشویی بدنه از سیستم هوای فشرده استفاده می‌شود. ترمزهای بادی حتی با نشتی زیاد هم مؤثر عمل می‌کنند و قادرند وسیله نقلیه را با خیال راحت متوقف کنند. از آنجایی هم که نگهداری آن‌ها آسان است و به ابزارهای زیادی نیاز ندارد، ترمزهای بادی رایج‌ترین سیستم‌های ترمز با هوای فشرده هستند.

در وسایل نقلیه سنگین، سیستم‌های ایمنی و فیلتراسیون ارتباط نزدیکی با هم دارند زیرا عملکرد مکانیکی مطمئن، ترمزهای فعال و سلامت عملگرها مستقیما به تمیزی هوا و سیالات وابسته است. فیلتراسیون از عملگرها، تجهیزات الکترونیکی و محیط‌های کنترلیِ حیاتی ایمنی در برابر خرابی زودرس یا آلودگی محافظت می‌کند.

فیلتراسیون و سیستم پنوماتیک خودروهای سنگین

فیلتراسیون در سیستم‌های پنوماتیک خودروهای سنگین آلودگی، رسوبات روغن و رطوبت را از هوای فشرده حذف می‌کند. این فرآیند از اجزای حیاتی خودرو مانند ترمزهای بادی، سیستم تعلیق و دسته دنده در برابر خوردگی، یخ‌زدگی و سایش زودرس محافظت می‌کند. پیشگیری از ورود آلودگی که سبب تجمع رسوب و چسبندگی سوپاپ، کندی واکنش و یخ‌زدگی لوله‌ها در هوای سرد می‌شود جلوگیری می‌شود. اجزای مهم فیلتراسیون:

کمپرسور هوا: با کشیدن هوای محیط به درون فیلتر، از ورود ذرات گرد و غبار و آلودگی به ساختمان پمپ جلوگیری می‌کند.

خشک‌کن هوای کارتریجی: رطوبت، بخار آب و ذرات معلق روغن را با استفاده از نمگیر‌ها جذب می‌کند تا از سیستم در برابر آسیب‌های ناشی از آن‌ها محافظت کند.

مخازن خشک و مرطوب: هوای تصفیه‌شده ابتدا به مخزن مرطوب می‌رود تا رسوبات را جذب کند و سپس به مخازن سرویس خشک هدایت می‌شود.

اهمیت کیفیت هوا

ایمنی ترمز: هوای کثیف یا مرطوب سبب خرابی سوپاپ‌های پنوماتیک و یخ‌زدگی لوله‌های ترمز در هوای سرد می‌شود.

طول عمر سیستم: به دام انداختن ذرات ریز، ساییدگی داخلی را در عملگرها و واحدهای کنترل متوقف می‌کند.

کنترل رطوبت: کمپرسورها در حالت طبیعی گرما و میعان تولید می‌کنند پس حذف آب، مخازن را تمیز نگه می‌دارد.

فیلترها

فیلترهای کارتریجی خشک‌کن (هوا): از دانه‌های نم‌گیر برای کشیدن آب لوله هوا استفاده می‌کند. این کارتریج‌ها رطوبت، آیروسل‌ها، و ذرات معلق هوای فشرده را جذب می‌کنند.

فیلترهای کنترل پنوماتیک: از واحدهای کنترل الکترونیکی-پنوماتیکی حساس و واحدهای ترمز ای بی اس (ABS)  و ای بی اس (EBS) (سیستم‌های ترمز ضدقفل/ الکترونیکی) در برابر ذرات و آلودگی‌ها محافظت می‌کند.

فیلترهای هیدرولیک و فرمان: مدارهای هیدرولیک ماشین‌های سنگین و فرمان‌های برقی (خودکار) را از براده‌های فلزی و سایش ذرات پاک می‌کند.

فیلترهای روغن موتور و انتقالی: به همراه سوپاپ اطمینان جریان فرعی داخلی و مانع برگشت که فشار روغن را ثابت نگه می‌دارند و از استارت خشک یا گرفتگی‌های فاجعه‌بار سیستم انتقال قدرت در شیب‌های تند یا با بارهای سنگین جلوگیری می‌کنند.

فیلترهای هوای کابین: از ورود گازهای خروجی سمی، گرد و غبار ریز و مواد حساسیت‌زا به فضای کابین جلوگیری می‌کنند. این امر به هوشیاری، سلامتی و حتی دید بهتر راننده در ساعات کار طولانی کمک می‌کند.

فیلترهای آبگیر روغن: میست روغن کمپرسور را پیش از اینکه سوپاپ‌ها را بپوشاند و آب‌بندهای لاستیکی را از کار بیندازد می‌گیرد.

فیلترهای ذرات با اتصال خطی ممتد: ذرات گرد و غبار جامد و زنگ‌زدگی‌های مخازن هوا را به جذب و فیلتر می‌کند.

زمان تعویض فیلترهای پنوماتیک

فیلتر پنوماتیک معیوب یا مسدود جریان هوا را محدود می‌کند و سبب ورود بخار آب و رطوبت و ذرات معلق به سیستم هوای وسیله نقلیه می‌شود. مهم‌ترین علائم هشداردهنده خرابی فیلتر پنوماتیک عبارت است از:

تخلیه مکرر مخزن هوا: اگر هنگام بازکردن شیرهای تخلیه، متوجه آب بیش از حد یا رسوب غلیظ روغن بشوید.

افزایش کند فشار: اگر گیج هوای داشبورد بسیار طول بکشد تا به فشارهای عملیاتی ایمن برسد.

تأخیر در سیستم ترمز: اگر ترمزهای بادی کند شده یا هنگام آزادسازی با تأخیر مواجه می‌شوند.

نشت هوا با صدای بلند: اگر شیرهای سفت یا خورده شده بر اثر هوای کثیف مدام صدای هیس بدهند.

یخ زدن لوله‌ها: اگر لوله‌های هوا در زمستان به دلیل رطوبت بیش از حد به‌سرعت یخ زده و بگیرند.

فعالیت زیاد کمپرسور: اگر کمپرسور هوا مدام روشن و خاموش شده و گرمای بیش از حد تولید کند.

نشتی شیر تخلیه: اگر از شیر تخلیه خشک کن هوا، میست سنگین روغن یا پودر خشک‌کن روی زمین بپاشد.

[1] Foot valve

[2] Brake chambers