Vad gör en bromskammare? En guide till luft- och skivbromskammare

Vad gör en bromskammare?

En bromskammare konverterar tryckluftstryck till mekanisk tryckstångskraft som fysiskt ansätter ett fordons bromsar. När föraren trycker på bromspedalen kommer lufttrycket in i kammaren och trycker ett flexibelt membran mot en tryckstång, som sträcker sig utåt och aktiverar bromsmekanismen - antingen en S-cam och bromsbackar på en trumbroms, eller en bromsok på en skivbroms. Utan en fungerande bromskammare kan lufttrycket inte översättas till den kläm- eller friktionskraft som behövs för att bromsa eller stoppa fordonet.

På de flesta tunga lastbilar, släpvagnar och bussar fungerar bromskamrarna inom ett lufttrycksområde på ungefär 60 till 100 psi , där systemet vanligtvis upprätthåller 100 till 120 psi i luftbehållarna för att säkerställa en säkerhetsmarginal. En enkel kombinationskammare rymmer vanligtvis två separata funktioner i ett hus: en färdbromsdel som bromsar vid normal körning och en fjäderbromsdel som automatiskt ansätter parkerings- eller nödbromsen om lufttrycket sjunker för lågt. Denna dubbla design är det som gör att luftbromssystem kan "fail safe" - att förlora lufttrycket gör att bromsarna kopplas in snarare än att släppa.

Hur en bromskammare fungerar steg för steg

Att förstå den interna sekvensen hjälper till att förklara varför bromskamrar anses vara en av de mest säkerhetskritiska komponenterna på ett luftbromsat fordon.

Driftbromsapplikation

När föraren trycker på bromspedalen släpper fotventilen (trampans) ut tryckluft till färdbromssidan av kammaren. Lufttrycket trycker mot ett gummimembran, vilket tvingar tryckstången att skjuta ut. Tryckstången ansluter till en slackjusterare eller bromsok, roterar S-camen eller klämmer ihop bromsoket, vilket pressar bromsbackarna eller beläggen mot trumman eller rotorn.

Användning av fjäderbroms (parkeringsbroms).

Den bakre delen av en kombinationskammare innehåller en kraftfull spiralfjäder som hålls sammantryckt av lufttrycket under normal körning. När parkeringsbromsen är åtdragen eller lufttrycket sjunker under ungefär 20 till 45 psi , släpps fjädern och tvingar sin egen tryckstång utåt, vilket mekaniskt ansätter bromsarna även med noll luft i systemet. Det är därför ett fordon med ett stort luftläckage så småningom kommer att stanna av sig själv snarare än att rulla fritt.

Bromsfrigöring

Genom att släppa bromspedalen kan luft strömma ut från servicekammaren genom trampventilen. En returfjäder inuti kammaren drar sedan tryckstången tillbaka till sitt viloläge och släpper på trycket på bromsmekanismen så att hjulet kan rotera fritt igen.

Nyckelkomponenter inuti en bromskammare

Även om designen varierar något mellan tillverkare, delar nästan varje luftbromskammare samma kärna inre delar.

Vad är en skivbromskammare och hur är den annorlunda?

A skivbromskammare är ett luftbromsmanöverdon speciellt utformat och monterat för att fungera med en luftskivbroms (ADB) bromsok snarare än en trumbromss S-kam och skoenhet. Medan den grundläggande luft-till-mekaniska omvandlingsprincipen är identisk, skiljer flera praktiska skillnader skivbromsarna åt.

Kortare slaglängd

Luftskivbromsok inkluderar en intern automatisk justerare som kontinuerligt upprätthåller ett mycket litet, konsekvent löpspel mellan belägget och rotorn - vanligtvis runt 0,4 till 0,6 mm . På grund av detta använder skivbromsarna i allmänhet ett standardslag på ca 2,0 tum , jämfört med de 2,5-tums långslagskammare som vanligtvis krävs på trumbromsar för att kompensera för slitage av skor mellan justeringarna.

Direkt montering av bromsok

Snarare än att ansluta genom en extern slackjusterare och S-kamaxel, bultar en skivbromskammare vanligtvis direkt på bromsokhuset och verkar på en inre spak som driver en bro eller en kraftskruvmekanism och klämmer ihop beläggen på rotorn från båda sidor.

Snabbare, mer konsekvent svar

Eftersom det inte finns något spel att ta upp innan beläggen kommer i kontakt med rotorn, tenderar skivbromskamrarna att ge en mer omedelbar och konsekvent bromsrespons över kammarens livslängd, medan trumbromsresponsen kan variera något eftersom slackjusteraren kompenserar för skoslitage över tiden.

Jämförelsetabell: Skivbromskammare vs trumbroms (S-Cam) kammare

Vanliga bromskammarstorlekar och typnummer

Bromskamrar identifieras med ett "Typ"-nummer som motsvarar membranets effektiva yta i kvadrattum - inte dess fysiska ytterdiameter. Ett större typnummer ger mer utgående kraft vid samma lufttryck, varför tyngre axelpositioner vanligtvis använder större kammare.

Mest modernt luftskivbromskamrar faller i intervallet typ 20 till typ 24 , vilket ger tillräckligt med klämkraft för bromsoket samtidigt som kammaren hålls tillräckligt kompakt för att passa det tätare monteringshöljet runt en skivbromsenhet.

Tecken på en sviktande bromskammare

Bromskamrarna utsätts för konstant tryckcykling, vägskräp, fukt och temperatursvängningar, så slitage är oundvikligt under ett fordons livslängd. Håll utkik efter dessa varningsskyltar:

• Synligt luftläckage eller ett väsande ljud som kommer från kammarhuset eller klämringen.
• Långsam bromsansättning eller frigöring, vilket tyder på ett skadat membran eller begränsad luftpassage.
• Tryckstångsrörelse som överskrider tillverkarens angivna gräns, ofta 2 till 2,5 tum beroende på kammartyp.
• Synlig rost, korrosion eller sprickor på höljet, särskilt runt klämringens söm.
• En parkeringsbroms som inte lyckas hålla fordonet i en lutning, vilket indikerar en svag eller trasig kraftfjäder.
• Ojämnt bromsslitage eller dragning åt ena sidan under bromsning, vilket kan peka på att en kammare fungerar dåligt i förhållande till de andra.

Ett brustet membran är en av de vanligaste felpunkterna och orsakar vanligtvis ett omedelbart, märkbart fall i lufttrycket tillsammans med en fullständig förlust av bromskraft vid det hjulläget - vilket gör det till en prioriterad reparation snarare än något att skjuta upp. Underhållsjournaler visar konsekvent membranbrott och klämringskorrosion som de två främsta orsakerna till oplanerat byte av bromskammare.

Riktlinjer för inspektion och underhåll

Eftersom bromskamrar är klassificerade som säkerhetskritiska komponenter följer de flesta flottor ett strukturerat inspektionsschema snarare än att vänta på synliga fel.

Push Rod Travel Check

Tekniker mäter hur långt tryckstången sträcker sig när bromsarna är helt ansatta vid cirka 90 till 100 psi. Överdriven rörelse bortom kammarens nominella slaglängd indikerar vanligtvis en sliten slackjusterare, en ojusterad broms eller inre kammarslitage, och är en av de vanligaste föremålen som flaggas under en vägkontroll för Commercial Vehicle Safety Alliance (CVSA).

Läcktestning

En tvål-och-vattenlösning som appliceras runt klämringen och luftledningskopplingarna kommer att bubbla synligt om luft strömmar ut. Många flottor utför också ett statiskt luftförlusttest, och ser till att systemtrycket håller stabilt under en viss tid med bromsarna åtdragna och motorn avstängd.

Rekommenderad inspektionsfrekvens

De flesta underhållsprogram rekommenderar en fullständig inspektion av bromskammaren varje gång intervall för förebyggande underhåll (PM). , typiskt var 25 000 till 30 000 mil för terränggående lastbilar, med en visuell kontroll under varje inspektion före resan.

Överväganden vid byte och säkerhetsanvisningar

Att byta ut en bromskammare - särskilt en fjäderbroms (parkeringsbroms) kammare - kräver särskilda försiktighetsåtgärder på grund av den lagrade mekaniska energin inuti kraftfjädern.

1. Fäst alltid fjäderbromsen med kammarens inbyggda låsbult innan du kopplar bort den, eftersom den komprimerade kraftfjädern kan släppa med tillräckligt mycket kraft för att orsaka allvarlig skada.
2. Matcha ersättningskammarens typnummer och slaglängd exakt till den ursprungliga specifikationen för det axelläget.
3. Inspektera och, om det behövs, byt ut monteringsfästet och klämbandet, eftersom korrosion i dessa områden är en vanlig orsak till upprepade fel.
4. Efter installationen, utför en fullständig körstångskontroll och läckagetest innan fordonet åter tas i bruk.
5. Försök aldrig att demontera en fjäderbromskammarsektion på fältet; dessa är utformade för att bytas ut som en förseglad enhet på grund av faran från den inre fjädern.

De flesta OEM- och eftertillverkares bromskamrar har en förväntad livslängd på ungefär 5 till 7 år eller 250 000 till 500 000 miles under normala driftsförhållanden, även om hårt klimat, exponering för vägsalt och frekventa stopp-och-körcykler kan förkorta det intervallet avsevärt.

Hur kammarstorleken påverkar bromskraften

Den grundläggande fysiken bakom en bromskammare är okomplicerad: utgående kraft är lika med lufttryck multiplicerat med membranets effektiva area. Detta förhållande förklarar varför valet av rätt typnummer för varje axelposition är lika viktigt som kammarens mekaniska tillstånd.

Till exempel, en Typ 30 kammare vid 100 psi kan teoretiskt generera runt 3 000 pund initial tryckstångskraft (30 kvadrattum x 100 psi), medan en mindre typ 12-kammare under samma tryck endast producerar cirka 1 200 pund. I praktiken är den användbara kraften lägre än denna teoretiska siffra eftersom den inre returfjädern och membrangeometrin absorberar en del av den kraften när tryckstången sträcker sig genom sitt slag, men den relativa skillnaden mellan kammarstorlekarna förblir proportionell.

Detta är också anledningen till att underdimensionerade eller felaktiga kammare är ett säkerhetsproblem: att installera en mindre kammare än vad som anges för en given axel kan göra att bromsen inte kan generera tillräcklig klämkraft vid rotorn eller trumman, även om själva kammaren verkar fungera normalt. Omvänt kan en överdimensionerad kammare anbringa mer kraft än bromsoket eller fundamentets bromsutrustning var utformad för att hantera, vilket accelererar slitaget på belägg, rotorer eller bromsbackar.

Vanliga frågor

Kan en skivbromskammare användas på ett trumbromssystem, eller vice versa?

Generellt nej. Även om båda kammartyperna använder samma luft-till-mekaniska princip, är slaglängden, monteringsbultsmönstret och spakgeometrin anpassade till den specifika bromsdesignen, så att byte mellan skiv- och trummaapplikationer utan tillverkarens godkännande kan resultera i otillräcklig slaglängd eller felaktig klämkraft.

Varför ser fjäderbromskamrar större ut än kammare för endast service?

En kombinerad fjäderbromskammare innehåller två sektioner i en enhet - servicemembrankammaren och den större fjäderbromssektionen bakom den - så det övergripande huset är längre än en endast servicekammare för att rymma kraftfjädern som behövs för parkering och nödbromsning.

Vad händer om en bromskammare går sönder helt under körning?

Ett fel i en enda kammare resulterar vanligtvis i minskad bromskraft vid det hjulläget snarare än total bromsförlust, eftersom de flesta tunga fordon har flera oberoende bromskamrar över olika axlar. Det ökar dock stoppsträckan avsevärt och bör behandlas som ett omedelbart urdriftstillstånd.

Referenser

• Federal Motor Carrier Safety Administration (FMCSA) - Standarder för inspektion av kommersiella fordons bromssystem
• Commercial Vehicle Safety Alliance (CVSA) - North American Standard Out-of-Service-kriterier för bromssystem
• SAE International - Luftbromsställdonets design och prestandastandarder
• National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) - Federal Motor Vehicle Safety Standard 121 (Air Brake Systems)