محفظه شکست - به طور دقیق تر محفظه ترمز نامیده می شود - محرک پنوماتیکی است که فشار هوای فشرده را به نیروی مکانیکی لازم برای درگیر شدن با ترمزهای خودرو تبدیل می کند. به زبان ساده: هنگامی که راننده پدال ترمز را فشار می دهد، هوای فشرده وارد محفظه می شود، به دیافراگم فشار می آورد و میله ای را که کفش ها یا لنت های ترمز را فشار می دهد حرکت می دهد. بدون یک محفظه ترمز با عملکرد مناسب، کل سیستم ترمز خودکار بدون توجه به اینکه هر جزء دیگر چقدر خوب عمل می کند، توانایی خود را برای تولید نیروی توقف از دست می دهد.
این یک بخش جانبی نیست. در انتهای زنجیره تامین هوا قرار دارد و آخرین پیوند مکانیکی بین قصد راننده و کاهش سرعت فیزیکی است. در کامیونهای تجاری، تراکتور تریلرها و اتوبوسهای سنگین، محفظههای ترمز باید استانداردهای سختگیرانه فدرال را تحت مقررات FMCSA - به ویژه 49 CFR قسمت 393 - رعایت کنند، زیرا حتی یک کاهش کوچک در راندمان ضربه محفظه میتواند فواصل توقف را تا چندین فوت در سرعت بزرگراه افزایش دهد، حاشیهای که یک تصادف نزدیک را از هم جدا میکند.
برای اپراتورهای ناوگان، تکنسینهای تعمیر و نگهداری و مهندسین ایمنی خودرو، درک نحوه کار اتاقهای ترمز، زمانی که از کار میافتند، و چگونه در اکوسیستم گستردهتر ادغام میشوند. سیستم های ترمز خودکار دانش پایه است - نه خواندن پیش زمینه اختیاری.
همه محفظه های ترمز یکسان نیستند. نوع نصب شده به موقعیت محور، معماری ترمز خودرو، و اینکه آیا محفظه باید هر دو عملکرد ترمز سرویس و پارکینگ/اضطراری را انجام دهد بستگی دارد.
اتاق های ترمز سرویس ترمز معمولی و روزمره را کنترل می کنند. آنها دارای یک دیافراگم هستند و صرفاً بر اساس فشار هوای ورودی کار می کنند. هنگامی که هوا وارد می شود، دیافراگم خم می شود و میله فشار را به سمت بیرون هل می دهد. هنگامی که هوا آزاد می شود، یک فنر برگشتی میله رانده را به عقب می کشد. این اتاقک ها در محورهای فرمان جلو و گاهی در محورهای عقب یافت می شوند که عملکرد ترمز فنری ترکیبی به طور جداگانه انجام شود. اندازه اتاق های سرویس معمولی از نوع 6 تا نوع 36 متغیر است، که در آن عدد به ناحیه موثر دیافراگم در اینچ مربع اشاره دارد. محفظه نوع 30، یکی از رایج ترین محفظه ها در محورهای محرک، دارای 30 اینچ مربع از سطح دیافراگم موثر ، که در 100 psi فشار هوا 3000 پوند نیروی میله فشار وارد می کند.
محفظههای ترمز فنری - که اغلب به آنها محفظه پیگیبک یا ترکیبی گفته میشود - یک محفظه دوم در پشت اتاقک سرویس اضافه میکنند. این بخش عقب شامل یک فنر قوی است که توسط فشار هوا فشرده شده است. وقتی فشار هوا تقریباً به زیر میرسد 20-45 psi (آستانه دقیق بستگی به گاورنر خودرو و تنظیمات سوپاپ ترمز فنری دارد)، فنر آزاد می شود و ترمز را به صورت مکانیکی اعمال می کند. این طراحی به این معنی است که کاهش فشار هوا - ناشی از پارگی شیلنگ، خرابی کمپرسور، یا خاموش شدن عمدی سیستم - به طور خودکار ترمزها را درگیر می کند. این یک مکانیسم ایمن است که طبق قانون در تمام محورهای عقب خودروهای تجاری ترمز هوا در ایالات متحده الزامی است.
فنر داخل محفظه ترمز فنری در زیر قرار دارد 1800 تا 2400 پوند نیروی پیش بارگذاری . این فنری نیست که بتوان آن را به طور تصادفی از هم جدا کرد - استفاده نادرست از محفظه ترمز فنری در قفس باعث صدمات مرگبار شده است. بیشتر سازندگان یک هشدار را مستقیماً روی محفظه مهر می زنند و دستورالعمل های OSHA به طور خاص تلاش برای جدا کردن محفظه ترمز فنری بدون پیچ و مهره قفس مناسب را ممنوع می کند.
| ویژگی | اتاق ترمز سرویس | محفظه ترمز فنری |
|---|---|---|
| روش فعال سازی | فشار هوا در | فشار هوا خارج می شود (فشار اعمال می شود) |
| عملکرد ایمن خرابی | هیچ کدام | بله - در مورد از دست دادن هوا اعمال می شود |
| عملکرد ترمز دستی | خیر | بله |
| موقعیت محور مشترک | محور فرمان جلو | محورهای محرک عقب / تریلر |
| نیروی پیش بارگذاری فنر | N/A | 1800-2400 پوند |
| خطر ایمنی جداسازی قطعات | پایین | شدید - پیچ قفس مورد نیاز است |
محفظه ترمز به صورت مجزا عمل نمی کند. این یک گره در داخل یک گره است که به دقت مهندسی شده است سیستم ترمز خودکار که شامل کمپرسور هوا، خشک کن هوا، مخازن، گاورنر، شیر پایه (شیر آج)، شیرهای رله، دریچه های تعدیل کننده ABS، تنظیم کننده های شل، کفشک های ترمز یا کالیپرهای دیسکی، و سخت افزار انتهای چرخ می باشد. هر مؤلفه باید مطابق با مشخصات عمل کند تا سیستم توقف های ایمن و قابل تکرار را ارائه دهد.
جریان سیگنال در یک سیستم ترمز هوایی معمولی به این صورت عمل می کند:
محفظه ترمز مولد نیروی فیزیکی در مرحله 5 است. اگر نیروی کمتری نسبت به طراحی شده ارائه دهد - به دلیل ساییدگی دیافراگم، ضربه بیش از حد میله فشار یا خوردگی داخلی - هر جزء قبلی درست عمل می کند در حالی که خروجی ترمز واقعی کاهش می یابد. به همین دلیل است که شرایط محفظه یک نقطه بازرسی مستقل است، نه فقط یک پیامد فرضی فشار هوای خوب.
از بین تمام اندازهگیریهایی که در طول بازرسی ترمز انجام میشود، ضربه میله فشاری است که مستقیماً نشان میدهد که آیا محفظه ترمز واقعاً نیروی ترمز را به چرخ میرساند یا خیر. سکته مغزی به عنوان فاصله ای که میله فشار از موقعیت استراحت تا موقعیت کاملاً اعمال شده خود طی می کند، زمانی که فشار هوا در یک مقدار خاص اعمال می شود اندازه گیری می شود - معمولاً 90 psi برای بررسی برنامه استاندارد خدمات.
معیارهای خارج از سرویس FMCSA تحت اتحاد ایمنی وسایل نقلیه تجاری (CVSA) حداکثر ضربه مجاز را بر اساس نوع اتاق مشخص می کند. تجاوز از این محدودیتها یک وضعیت خودکار خارج از سرویس است:
هنگامی که میله فشاری فراتر از محدوده ضربه موثر حرکت می کند، به منطقه ای حرکت می کند که زاویه بین میله فشار و بازوی تنظیم کننده شل نامطلوب می شود. هندسه مزیت مکانیکی کاهشی ایجاد می کند، به این معنی که گشتاور ترمز واقعی تولید شده در چرخ به طور قابل توجهی کاهش می یابد، حتی اگر فشار هوا در یک گیج طبیعی به نظر برسد. یک وسیله نقلیه می تواند داشته باشد 100 psi در باک و هنوز هم ترمز به شدت مختل شده است اگر سکته مغزی خارج از مشخصات باشد.
علل اولیه سکته بیش از حد، سایش لنتهای ترمز (که فاصله بین لنت و درام را افزایش میدهد)، تنظیمکننده شلی خودکار که به درستی جبران نمیشود، یا تنظیمکننده شلی دستی که پس از سرویس ترمز مجدداً تنظیم نشده است، است. در همه موارد، خود محفظه ترمز ممکن است به خوبی کار کند - مشکل سکته مغزی در بالادست در اتصال مکانیکی یا در سطح اصطکاک منشا می گیرد.
دیافراگم داخل محفظه ترمز یک جزء لاستیکی قالب گیری شده است که باید در طول عمر مفید خود هزاران بار خم شود و در عین حال مهر و موم هوا را حفظ کند. این در محیطی از گرما، رطوبت، ازن، مواد شیمیایی جاده و دوچرخه ثابت مکانیکی عمل می کند. حالت های شکست چندین هستند و هر کدام یک الگوی علائم قابل تشخیص را ایجاد می کنند.
لاستیک به ویژه در محیط های نزدیک تجهیزات الکتریکی یا مناطق مرتفع با غلظت ازن بالا مستعد حمله ازن است. ازن زنجیره های پلیمری را در لاستیک می شکند و باعث ایجاد ترک های سطحی می شود که در نهایت از طریق دیافراگم پخش می شود. ترک برداشتن ازن در مراحل اولیه مانند ترک خوردن سطح ریز به نظر می رسد. ترک پیشرفته منجر به نشت سوراخ سوزنی می شود که حتی با رها شدن ترمز صدای خش خش مداوم ایجاد می کند. نشتی وسیله نقلیه بیش از 4 psi در دقیقه در تست استاتیکی پارک شده و خاموش موتور احتمالاً نشتی دیافراگم یا سوپاپ در جایی از مدار دارد.
لبه بیرونی دیافراگم بین محفظه جلو و عقب محفظه توسط یک حلقه گیره نگه داشته می شود. اگر حلقه خورده شود یا پیچ های محفظه شل شوند - یک مشکل شناخته شده در اتاقک هایی که در معرض نمک سنگین جاده قرار دارند - دیافراگم می تواند تا حدی از شیار گیره جدا شود. این یک مسیر نشتی بزرگ به جای سوراخ ایجاد می کند و فشار اعمال ترمز به سرعت کاهش می یابد. در موارد شدید، میله فشاری می تواند به طور کامل از تنظیم کننده شل خارج شود و در نتیجه ترمز کامل در آن چرخ از بین برود.
یک خشک کن هوا که به درستی کار می کند، آب مایع را از سیستم ترمز خارج می کند. هنگامی که خشک کن از کار می افتد یا ماده خشک کن آن اشباع می شود، آب وارد خطوط تغذیه می شود و در پایین ترین نقاط سیستم - از جمله محفظه های محفظه ترمز - جمع می شود. آب ایستاده در داخل محفظه باعث خوردگی محفظه، تخریب دیافراگم می شود و در آب و هوای سرد می تواند میله فشار را در موقعیت منجمد کند. میله فشار یخ زده به این معنی است که ترمز یا گیر کرده است - که باعث کشیده شدن و خطر آتش سوزی ترمز می شود - یا گیر کرده و رها می شود و ترمز را به طور کامل در انتهای آن محور از بین می برد. سیستم ترمز خودکار قابلیت اطمینان به شدت به نگهداری خشک کن هوا به عنوان یک اقدام پیشگیرانه در برابر آلودگی محفظه بستگی دارد.
محفظه های ترمز جایگزین باید با مشخصات اصلی برای نوع محفظه، ضربه و پیکربندی نصب مطابقت داشته باشند. نصب یک محفظه کم اندازه، حداکثر نیروی خروجی را کاهش می دهد. نصب یک محفظه بزرگ بر روی محوری که برای آن طراحی نشده است می تواند به تنظیم کننده شل و اجزای s-cam فشار بیاورد و منجر به سایش زودرس یا خرابی ساختاری سخت افزار ترمز پایه شود.
پارامترهای کلیدی مشخصات که باید هنگام تعویض محفظه ترمز مطابقت داشته باشند:
محفظههای ضربهای بلند - که در خطوط تولید اکثر تولیدکنندگان با نوار رنگ زرد یا علامت "LS" مشخص شدهاند - برای سیستمهای ترمز دیسکی یا کاربردهایی طراحی شدهاند که مجموع حرکت مکانیکی بیشتر از تنظیمات ترمز درام استاندارد است. مخلوط کردن یک محفظه ضربهای بلند با یک تنظیمکننده شلی کوتاه کالیبرهشده برای سفر استاندارد، هندسه کاربرد را از بین میبرد و میتواند از رها شدن کامل ترمزها جلوگیری کند، وضعیتی که بدون بررسی کامل جاده پس از نصب تقریباً غیرقابل تشخیص است.
مدرن سیستم های ترمز خودکار در خودروهای تجاری سنگین به طور فزاینده ای از کنترل های الکترونیکی استفاده می شود که سیگنال های پنوماتیکی را که به هر محفظه ترمز می رسد تعدیل می کنند. گسترده ترین ABS - سیستم ترمز ضد قفل - است که از سنسورهای سرعت چرخ برای تشخیص قفل شدن قریب الوقوع استفاده می کند و به شیر تعدیل کننده ABS دستور می دهد تا جریان هوا را به محفظه آسیب دیده چرخه کند.
محفظه ترمز باید بتواند به این رویدادهای دوچرخه سواری سریع پاسخ دهد. محفظه ای با فنر برگشتی سفت یا کند، میله فشاری تا حدی مسدود شده، یا دیافراگم خراب، تاخیر پاسخ را وارد چرخه ABS می کند. از آنجایی که مدولاتورهای ABS در چرخه هستند تا 10 هرتز (10 بار در ثانیه) در طول توقف حداکثر تلاش بر روی سطوح صاف، حتی تاخیرهای مکانیکی کوچک در پاسخ محفظه، توانایی سیستم را برای حفظ کنترل جهت کاهش می دهد.
فراتر از ABS، سیستمهای کنترل پایداری الکترونیکی (ESC) در کامیونهای مدرن بهطور انتخابی از محفظههای ترمز جداگانه برای مقابله با نوسان تریلر، تمایلات واژگونی یا شرایط کمفرمان/بی فرمانی که توسط حسگرهای ژیروسکوپی خودرو شناسایی میشوند، استفاده میکنند. در این سناریوها، محفظه ترمز باید دقیقاً اعمال شود و بدون هیسترزیس مکانیکی کاملاً آزاد شود. محفظه ای که کشش را نشان می دهد - جایی که میله فشاری با آزاد شدن هوا به طور کامل جمع نمی شود - گشتاور ترمز انگلی ایجاد می کند که الگوریتم ESC آن را در نظر نمی گیرد و رفتار غیرقابل پیش بینی خودرو را در طول مداخلات پایداری ایجاد می کند.
هنگام تشخیص عیوب ABS یا ESC، کدهای خطای الکترونیکی که به خطاهای سنسور سرعت چرخ یا ناهنجاریهای پاسخ محور اشاره میکنند باید همیشه شامل بازرسی فیزیکی محفظههای ترمز روی محور پرچمدار باشد. حسگرهای الکترونیکی علائم را تشخیص می دهند. علت مکانیکی اغلب در محفظه، تنظیم کننده شل یا ترمز پایه است.
هیچ فاصله زمانی تعویض جهانی برای محفظه های ترمز وجود ندارد زیرا عمر مفید به شدت به محیط، فرکانس اعمال، تمیزی سیستم هوا و کیفیت قطعه اصلی بستگی دارد. با این حال، برنامههای تعمیر و نگهداری که تنها به فواصل زمانی مبتنی بر زمان متکی هستند - به جای بازرسی مبتنی بر شرایط - در مقایسه با برنامههایی که شامل بررسیهای فیزیکی مستقیم در هر سرویس PM هستند، به طور مداوم عملکرد ضعیفی دارند.
بازرسی کامل محفظه ترمز در هر سرویس نگهداری پیشگیرانه باید شامل موارد زیر باشد:
ناوگانی که در ایالت های شمالی با قرار گرفتن در معرض شدید نمک جاده ای کار می کنند باید افزایش دفعات بازرسی را در طول ماه های زمستان و فصول انتقالی، زمانی که اوج خوردگی ناشی از نمک به اوج می رسد، در نظر بگیرند. داده های برنامه های بازرسی کنار جاده ای CVSA به طور مداوم این را نشان می دهد نقص سیستم ترمز - از جمله مسائل مربوط به اتاق - تقریباً 44٪ از تمام تخلفات خودروهای خارج از سرویس را تشکیل می دهد. ، آن را با اختلاف قابل توجهی به بزرگترین دسته نقص مکانیکی تبدیل می کند.
خطر ناشی از فنر داخلی در محفظه ترمز فنری تئوری نیست. حوادث مستند از جراحات و تلفات ناشی از واحدهایی که به درستی جدا نشده اند به اولین پذیرش فناوری ترمز فنری برمی گردد. فنر انرژی معادل یک ضربه مکانیکی قابل توجه را ذخیره می کند و اگر به طور ناگهانی آزاد شود - همانطور که وقتی محفظه بریده می شود یا حلقه گیره تحت بار فنر از کار می افتد - انرژی آزاد شده اجزای محفظه را با نیروی کشنده پرتاب می کند.
روش صحیح هنگام تعویض محفظه ترمز فنری:
بسیاری از حوزه های قضایی، دفع محفظه های ترمز فنری را به عنوان اجزای مکانیکی خطرناک تنظیم می کنند. پرتاب یک محفظه ترمز فنری بدون قفس در یک سطل قراضه عمومی برای هر کسی که ضایعات را در پایین دست حمل می کند، خطر ایجاد می کند. مسئول سیستم ترمز خودکار خدمات شامل دفع مناسب است، نه فقط نصب مناسب.
ترمزهای دیسکی با هوا در خودروهای تجاری در دو دهه گذشته به کار گرفته شده اند، که ناشی از مقاومت در برابر محو شدن آنها در کاربردهای مکرر سنگین است - نوعی ترمزگیری که یک کامیون بارگیری شده در پایین آمدن درجه کوه انجام می دهد. نقش محفظه ترمز در سیستم ترمز دیسکی کمی با نقش آن در سیستم ترمز درام متفاوت است و تفاوت ها بر مشخصات و نصب محفظه تأثیر می گذارد.
در تنظیم ترمز درام، میله فشار محفظه به یک تنظیم کننده شل وصل می شود که یک محور s-cam را می چرخاند. s-cam چرخان کفش های ترمز را به سمت بیرون در برابر سطح داخلی درام پخش می کند. مزیت مکانیکی ایجاد شده توسط هندسه تنظیم کننده شل به s-cam، نیروی میله فشار محفظه را به نیروی اعمال کفش قابل توجهی تقویت می کند. یک محفظه نوع 30 در 100 psi که 3000 پوند نیروی میله فشاری ایجاد می کند و از طریق نسبت تنظیم کننده شل 5.5 به 1 و هندسه s-cam کار می کند، می تواند بیش از حد تولید کند. 15000 پوند نیروی تماس کفش به درام در هر چرخ در سیستم هایی که به خوبی نگهداری می شوند.
در سیستم های ترمز دیسکی هوا، میله فشار محفظه یک محرک مکانیکی (معمولاً یک اهرم یا مکانیزم گوه ای) در داخل محفظه کالیپر کار می کند که لنت های ترمز را به داخل روتور هدایت می کند. محفظههای ترمز دیسکی اغلب از طرحهای طولانی مدت استفاده میکنند، زیرا نیاز سفر محرک با پیکربندی درام متفاوت است. عدم وجود مکانیزم s-cam به این معنی است که تقویت نیرو ناشی از مزیت مکانیکی داخلی کولیس است تا تنظیم کننده شل خارجی، اما مشخصات نیروی خروجی محفظه همچنان باید با الزامات ورودی طراحی کولیس مطابقت داشته باشد. محفظههای ناهماهنگ در سیستمهای ترمز دیسکی باعث ایجاد نیروی گیره ناکافی یا اضافه بار کولیس میشود - هیچ کدام در موارد ایمنی حیاتی قابل قبول نیستند. سیستم ترمز خودکار .
تجربه در تعمیر و نگهداری ناوگان مجموعه ای از خطاهای تشخیصی مکرر را نشان می دهد که منجر به خرابی های از دست رفته یا تعویض غیر ضروری محفظه می شود. شناخت این الگوها هم نتایج ایمنی و هم کارایی مصرف قطعات را بهبود می بخشد.
اگر ضربه بیش از حد باعث تعویض محفظه شود بدون اینکه تنظیم کننده شلی خودکار را از نظر سایش داخلی یا خرابی کلاچ یک طرفه بررسی کنید، محفظه جدید همان ضربه بیش از حد را در عرض چند روز یا چند هفته نشان خواهد داد. هنگامی که دیافراگم محفظه هوا تست میکند، تنظیمکننده شل، نه محفظه، محتملتر علت اصلی مشکل سکته مغزی است.
تکنسین هایی که فشار ترمز را در یک اتصالات گلدست بررسی می کنند و ترمزها را "خوب" اعلام می کنند، عملکرد محفظه ترمز را بررسی نمی کنند. فشار هوا تأیید می کند که طرف عرضه عملکردی دارد. در مورد اینکه آیا دیافراگم آن فشار را به حرکت میله فشاری مناسب تبدیل می کند یا اینکه ضربه در محدوده مشخصات قرار می گیرد چیزی نمی گوید. اندازه گیری ضربه فیزیکی با خط کش یا نشانگر ضربه تنها چک معتبر است.
اگر وسیله نقلیه در حین ترمز به یک طرف بکشد، بررسی غریزی اغلب اجزای انتهای چرخ است - کالیپر، لنت، درام. اما یک محفظه ترمز با دیافراگم تا حدی از کار افتاده یا یک میله فشاری که در وسط حرکت به هم متصل می شود، دقیقاً همان علامت کشش را ایجاد می کند و هیچ یک از شواهد واضح بصری انتهای چرخ را ندارد. اندازهگیری ضربه روی تمام محفظهها در یک محور معین، در مقایسه از یک طرف به طرف دیگر، اغلب نیروی اعمال نامتقارن را نشان میدهد که کشش را توضیح میدهد.
محفظه ترمز نصب شده بر روی یک براکت خورده ممکن است تحت اعمال ترمز جابجا شود و زاویه میله فشاری به تنظیم کننده شل را تغییر دهد و باعث اتصال یا سایش زودرس پین یوک شود. یکپارچگی براکت نصب یک نگرانی ثانویه نیست - این به طور مستقیم بر هندسه کل مکانیسم اعمال ترمز تأثیر می گذارد. تعویض یک محفظه روی یک براکت آسیب دیده بدون آدرس دادن به براکت، یک مشکل مکرر ایجاد می کند.
در ایالات متحده، محفظه های ترمز مورد استفاده در وسایل نقلیه موتوری تجاری باید استاندارد فدرال ایمنی وسایل نقلیه موتوری (FMVSS) شماره 121 را داشته باشند که بر سیستم های ترمز هوایی حاکم است. این استاندارد الزامات عملکرد - فواصل توقف، زمانبندی راهاندازی، قابلیت حفظ استاتیک - را به جای مشخصات سطح قطعه مشخص میکند، اما محفظه ترمز باید قابلیت پشتیبانی از انطباق در سطح سیستم را داشته باشد.
قسمت 393.47 FMCSA محدودیتهای تنظیم ترمز (به طور مؤثر محدودیت حرکت) را مشخص میکند که مستقیماً بر حرکت محفظه ترمز در سرویس نظارت میکند. تخطی از این محدودیت ها در حین بازرسی کنار جاده منجر به تعیین فوری خارج از سرویس می شود. در بررسی جاده بینالمللی CVSA در سال 2023، 22.9 درصد از وسایل نقلیه تجاری بازرسی شده خارج از سرویس قرار گرفتند. ، با تخلفات مربوط به ترمز که بزرگترین دسته مکانیکی را نشان می دهد.
اتاق های جایگزین نیز باید دارای گواهینامه مناسب باشند. در بازارهای آمریکای شمالی، اتاقهای تولیدکنندگان معتبر دارای علامتهای انطباق SAE J1469 هستند که نشان میدهد اتاقک استانداردهای ابعادی و عملکردی پذیرفته شده در صنعت را برآورده میکند. استفاده از اتاقک های بدون گواهی یا تقلبی - یک مشکل مستند در زنجیره تامین قطعات - آستانه های ناشناخته خرابی را در یک جزء حیاتی ایمنی معرفی می کند. تفاوت هزینه بین یک اتاق تایید شده و یک اتاق مشکوک ممکن است باشد 15 تا 40 دلار در هر واحد ; دیفرانسیل بدهی در صورت خرابی ترمز بسیار بزرگتر است.