Havalı Frenler Nasıl Çalışır?

Yıkık bir kamyon şirketinde liman işçisi olarak işteki ilk haftanız olduğunu hayal edin. Herkes karşı kıyıya gitmekte olan devasa bir çekici-römork kamyonun arkasına son kargo paletini yüklemeyi bitirmeye çalışıyor. Aniden, ustabaşılardan biri, başka bir sürücünün yükleme iskelesine geri dönebilmesi için kamyonlardan birini yoldan çekmenizi söylüyor. Böyle bir aracı kullanmayı bildiğinizi varsayarsak, ustabaşı yoluna devam eder, ancak siz duraklarsınız - çünkü bilmiyorsunuz.

Üstleri memnun etmeye ve ehliyetinizin olmadığını görmezden gelmeye çalışarak taksiye atlıyorsunuz, kapıyı kapatıyorsunuz ve anahtarı çeviriyorsunuz. Dizel motor marş basmadan önce, ön panelde akıllara durgunluk veren bir zil sesi ve yanıp sönen ışıkla irkilirsiniz. Motoru çalıştırıyorsunuz, ancak sesli uyarı ve ışık dikkatinizi çekmeye devam ediyor.

Daha önce bir vites değiştirme kullandınız , bu yüzden hallettiğinizi düşünüyorsunuz. Duyusal aşırı yüklenmeye rağmen, debriyaja basarsınız , düşük vites olduğunu düşündüğünüz vitesi alırsınız ve debriyajı gevşetirsiniz. Beklediğiniz gibi yalpalamak yerine şiddetli bir patlama ile karşılaşıyorsunuz, motor ölüyor ve neredeyse ön camdan fırlıyorsunuz.

Kamyonu yanlış vitese taktığınızı düşünerek motoru yeniden çalıştırıyorsunuz ve doğru olduğunu düşündüğünüzü seçiyorsunuz. Yine de, sesli uyarı ve ışık kabinin içinde hasara neden olur. Belki acil durum freni hala devrededir. Normalde bir arabada göreceğiniz herhangi bir fren kolu veya kolu görmüyorsunuz , bu yüzden debriyajı bırakıp bir şans daha vermeye karar veriyorsunuz.

Sizi utandıracak kadar, aynı şey olur. Gözünüzün ucuyla aynı ustabaşının yükleme iskelesinden size bağırdığını görüyorsunuz. Sinirli bir şekilde kabinden atlarsınız ve kaşlarını çatan gözetmen size doğru koşarken şaşkınlık içinde ellerinizi havaya kaldırırsınız.

Havalı fren dünyasına hoş geldiniz. Bu makalede, havalı frenlerin ve bileşenlerinin nasıl çalıştığını, havalı fren sisteminin bakımının nasıl yapıldığını ve o kamyonu neden hareket ettiremediğinizi öğreneceksiniz. Şimdi, George Westinghouse'un sizi bu duruma nasıl soktuğunu görelim.

1. George Westinghouse ve Havalı Fren Tarihi
2. Frenleri Anlamak
3. Kamyon ve Otobüslerde Hava Freni Bileşenleri
4. Havalı Frenler: Önleyici Bakım
5. Havalı Fren Şeması

Hava her yerde. Hidrolik sıvı değil. Trenler, otobüsler ve çekici-römorklar havalı fren sistemleri kullanır, böylece araba fren sistemlerinde bir sızıntı durumunda tükenebilecek hidrolik sıvıya güvenmek zorunda kalmazlar. Tüm bu taşıma türleri, ağır yolcu veya kargo yükleri tarafından ağırlaştırılır, bu nedenle güvenlik son derece önemlidir. Hidrolik frenlere dayanan hızlı bir lokomotif , fren sistemi aniden bir sızıntı yaparsa ölümcül bir çelik mermiye dönüşebilirdi.

Havalı frenlerden önce, trenler , her vagonda bir operatörün veya frencinin, tren müdürünün veya mühendisinin sinyaliyle bir el freni uygulamasını gerektiren ilkel bir fren sistemi kullanıyordu. Bu verimsiz manuel sistem, havayı bir fren borusundan her arabadaki hava tanklarına beslemek için bir hava kompresörü kullanan doğrudan havalı fren sistemleri ile değiştirildi. Mühendis bu frenleri uyguladığında boru havayla doluyor ve frenleri sıkıyordu.

1869'da George Westinghouse adlı bir mühendis, nispeten yeni demiryolu endüstrisinde güvenliğin önemini fark etti ve vagon kullanımı için ilk üç valfli havalı fren sistemini icat etti. Westinghouse'un sistemi, doğrudan havalı fren sisteminin tersi şekilde çalıştı. Üçlü valf sistemi üç işlevi yerine getirdi, dolayısıyla adı. Şimdi bu fonksiyonlara bir göz atalım.

Arabalarımızdaki hidrolik sıvıya çok benzeyen frenleri uygulamak için kuvvet veya yönlendirilmiş hava kullanmak yerine, üçlü valf sistemi bir besleme deposunu doldurur ve frenleri serbest bırakmak için hava basıncını kullanır. Başka bir deyişle, üçlü valf sistemindeki frenler, sistem boyunca hava pompalanana kadar tam olarak devrede kalır. Bu tür bir sistemin tamamen hava kaybına uğradığını düşünürsek, frenler devreye girer ve treni durdurur. Otobanda zum yaparken ve fren pedalına bastığınızda bunu düşünün. Arabanızın fren hidroliği dışarı sızarsa, frenleriniz çalışmaz .

Üç valf sistemi, günümüzün tren, otobüs ve çekici-römorklardaki havalı fren sistemlerinde çalışan temel konsepttir. Bir sonraki bölümde vites değiştirelim ve karayolu taşıtlarında havalı frenlerin nasıl çalıştığını öğrenelim.

Kaçak Tren Önlenebilirdi

27 Haziran 1988'de Fransa'nın Paris kentindeki Gare de Lyon istasyonunda bir banliyö treni duran bir trene çarparak 56 kişiyi öldürdü ve 32 kişiyi daha yaraladı [kaynak: AP , National Geographic]. Felaket, bir dizi hatanın treni büyük ölçüde azaltılmış bir frenleme yeteneğiyle terk etmesinden sonra meydana geldi. Bir yolcu inerken yanlışlıkla acil durum frenini çektikten sonra sürücü, sistemde hava kilidi olduğunu düşünerek bir fren valfini kapattı. Sistemdeki havayı serbest bıraktıktan sonra, tren serbestçe yuvarlandı, ancak şarjlı sisteme sahip kalan arabaların yeterli durma gücü yoktu. Sürücü panik içinde elektrikli acil fren sistemini çalıştıramadı ve tren istasyonda duran bir trenle çarpıştı. Çarpışmaya kadar kalan ve yolcu tahliyesine yardımcı olan sabit trende cesur bir sürücü olmasaydı, ölüm sayısı çok daha yüksek olurdu [kaynak: AP , National Geographic ]

Karayolu araçlarındaki havalı frenleri öğrenmeden önce , arabanızdaki frenlerin nasıl çalıştığına bir göz atalım . Araba kullanan herkes , fren pedalına zemine doğru bastığında arabanın yavaşladığını ve sonunda durduğunu bilir. Ama nasıl oluyor da ayağımız yolda yüksek hızlarda giden 3.000 pound (1.361 kg) bir arabayı durdurabilir?

Başlangıç ​​olarak, farklı fren türlerini tartışalım ve ardından farklı bileşenleri keşfedebiliriz. Trenler, çekici-römork kamyonlar, otobüsler ve arabalar dahil olmak üzere her dönen araç, iki tip sistemden birini içerir. Hafif hizmet kamyonlarında ve binek araçlarda bulunan hidrolik frenler , frenlerini çalıştırmak için hidrolik sıvı veya yağ kullanır. Bir sonraki bölümde inceleyeceğimiz havalı frenler, frenlerini çalıştırmak için havayı kullanır. Farklara bakalım.

Bir hidrolik sistemde sıvı, genel olarak ana silindir olarak adlandırılan bir haznede depolanır . Fren pedalına bastığınızda, sıvı, fren hortumlarından veya hatlarından her bir tekerleğe monte edilmiş pistonlara pompalanır . Bu fren pistonları ya genişleyen ve bir fren kampanası içinde sürtünmeye neden olan iki fren pabucuna ya da bir fren rotorunu sıkıştıran bir fren balatasına karşı iter . Aşağıda bir hidrolik disk fren sistemindeki bileşenler bulunmaktadır.

[kaynak: Frenler ]

İşte bazı parçaların bir disk frene nasıl oturduğuna bir bakış.

Disk frenlerden önce, arabalar kampanalı frenlere güveniyordu . Temel mekanikler aynıydı, ancak kampanalı frenler, rotor yerine göbeğe monte edilmiş bir kampananın içine yerleştirilmiş fren pabuçları kullanıyordu. Disk frenler, daha kolay soğutuldukları ve kavramak için daha fazla yüzey alanına sahip oldukları için durma gücünü artırır. Ayrıca, fren balataları aşındıkça oluşan ve frenleme kabiliyetini azaltan fren tozu, kampanalı frenlere göre disk frenlerde daha kolay havalandırılır. Disk frenler ve kampanalı frenler hakkında daha fazla bilgi için Disk Frenlerin Nasıl Çalıştığını ve Kampanalı Frenlerin Nasıl Çalıştığını okuyun .

Artık trenlerdeki ve arabalardaki frenlerin temellerini anladığımıza göre, büyük kuleler ve otobüsler hakkında konuşalım.

Temel frenleri, kamyonlarda ve otobüslerde bulunan en yaygın havalı fren sistemleridir ve vagonlarda olduğu gibi çalışır . Üçlü valf prensibini kullanarak, fren borularının veya hava hatlarının içinde hava birikir ve frenleri serbest bırakır. Havalı frenlerle donatılmış karayolu araçlarının neredeyse tamamı, basınçtaki kısmi bir artışın frenlerde orantılı bir serbest bırakma gerektirdiğini kademeli bir serbest bırakma sistemine sahiptir.

Aşağıdaki bileşenler, bir kamyon veya otobüsteki temel havalı fren sistemine özeldir:

Rölantide (ayak frenden çekili ve aracın hava sistemi şarjlı), hava basıncı diyaframı aşar veya s-kam kapalı konumdadır, bu da fren sisteminin serbest kalmasına neden olur. Fren pedalına basar basmaz hava basıncı düşer, s-cam döner ve fren pabuçları kampanaya doğru yayılır. Kompresör, rezervuar tanklarını yeniden doldurur ve pedalın geri çekilmesine izin verdiğinizde, hava basıncı orijinal durumuna geri döner.

Acil durum havalı frenleri , standart havalı fren sistemlerini tamamlar ve ön paneldeki bir düğme çekilerek etkinleştirilebilir (girişte gördüğümüz ışığın yanında). Hava frenli bir aracı sürmeden önce, sistemi hava ile doldurmak için acil durum freni düğmesine basmalısınız. Acil durum sistemi basınç altında olduğu sürece, acil durum freni boşta kalacaktır. Sistemde kaçak varsa, basınç acil durum frenini devreye sokmaya yetecek kadar düşebilir. Ek olarak, ağır kamyonlarda genelliklefrenleme sürecine yardımcı olan bir egzoz freni bulunur, ancak bu, havalı fren sistemine değil motora bağlıdır.

Havalı frenlerin nasıl çalıştığını öğrendik. Şimdi bir sonraki bölümde bakımın nasıl fren arızasını önleyebileceğine bakalım.

Bu ses ne?

Kamyon ve otobüslerin neden bu komik gıcırdama ve tıslama seslerini çıkardığını hiç merak ettiniz mi? Gıcırtı, frenden sonra kaçan havadır ve ppssss sesi, hava basıncının doğru seviyede kalmasını sağlayan otomatik bypass emniyet valflerinin iş başındadır. Havalı fren sistemlerinin ana avantajı, çalışmak için hava kullanma yetenekleri olduğundan, kompresör, rezervuarları basınçlı hava ile doldurmak için sürekli olarak tekme ve tekme yapar. Kompresör çok fazla hava oluşturduğunda, valfler açılır ve bu yüksek tıslamayı üretir.

ABD'deki her eyalette havalı frenli bir aracın çalıştırılması için özel yönergeler vardır . Ticari bir ehliyet almak için yapılan testler ve böyle bir aracın bakımını yapma adımları zorludur. Yola çıkmadan önce atmanız gereken bazı adımlar şunlardır:

Ayrıca , yoğunlaştırılmış havanın bir yan ürünü olan havalı fren sisteminde su olup olmadığını da izlemek isteyeceksiniz . Havalı fren hatları, özellikle buzun havanın fren mekanizmasına ulaşmasını engelleyebileceği ve tekerleğin kilitlenmesine neden olabileceği daha soğuk iklimlerde suyu sevmez. Bu sorunu önlemek için modern sistemlerin birçoğunda her bir hava tankına otomatik tahliye vanaları takılmıştır.

Hava kuplörleri de sorun yaratabilir. Aşınmış kauçuk contalar havanın kaçmasına neden olur. Kompresör küçük bir sızıntının üstesinden gelebilirken, kompresörleri çok fazla çalıştırmak arızaya neden olabilir. Yine, öğrendiğimiz gibi, hava kaybı mutlaka kötü bir şey değildir, ancak bu, sıkışıp kaldığınız anlamına gelir. Kamyon sürücüleri için, bir dağ geçidinin ortasında mahsur kalmak muhtemelen seyahat programında değildir.

Havalı frenlerin bir diğer yan ürünü olan fren hassasiyeti, özellikle tecrübesiz sürücüler için kazalara neden olabilir. Havalı fren sistemleri, ağır yük taşıyan araçlarda çalışmak üzere tasarlanmıştır. Otoyoldaki tüm bu çift kayma izlerinin nereden geldiğini hiç merak ettiniz mi? Bu, arka tekerleklerini kilitleyen hafif veya boş römorkların bir ürünüdür. Bir kamyon şoförü için muhtemelen en büyük korku çakıcıdır. Römorkun arka ucunun kabinin yanına doğru kayması asla iyi değildir. Yağmurda ve karda hareket eden kamyonlar çok fazla frene basıldığında kolaylıkla çakabilir.

Havalı frenli modern araçların çoğu ikili sistem kullanır . Özünde, bu tür donanımlı araçlar, birinin arızalanması durumunda iki sisteme sahiptir. Kilitlenme önleyici frenler artık çekici-römork teçhizatlarında bulunabilir ve binek araçlarda bulunan ABS sistemleriyle hemen hemen aynı şekilde çalışır.

Temel olarak, havalı frenler verimli ve güvenilirdir. Ancak, onları yakın zamanda arabanızda bulmayı umuyorsanız, nefesinizi tutmayın. Havalı fren sistemleri, otomobillerde pratik olarak düşünülemeyecek kadar fazla yer ve dikkat kaplar. Eyaletler arası yoldan geçerken bir Peterbilt kamyonuna bakın. Yakıt depolarının arkasına gizlenmiş büyük tankları gördünüz mü? Honda Civic'in kaputunun altındakiler için bir yer bulmaya çalışın.

Havalı frenler hakkında daha fazla bilgi edinmek ve ilgili bazı makaleleri okumak isterseniz, sonraki sayfadaki bağlantıları inceleyin.

Kötü bakım, kamyonun kaçmasına neden olur

25 Nisan 1996'da, Plymouth Meeting, PA'da bir 1988 Mack çimento kamyonu küçük bir Subaru sedanıyla çarpıştı. Çimento kamyonunun sürücüsü yokuş aşağı bir rampanın sonundaki bir kavşağa yaklaşırken, frenleri başarısız oldu ve kamyon çarptı. kavşakta Subaru'ya çarparak şoförünü öldürdü. Ulusal Ulaşım Güvenliği Kurulu olayı araştırdı ve kamyonla ilgili, özellikle ters fren hatları ve ikincil bir sistem arızası olmak üzere çeşitli sorunlar buldu. Bu iki sorun, kamyonu toplam frenleme kapasitesinin yalnızca tahmini olarak yüzde 17 ila yüzde 21'i ile terk etti. Ne yazık ki, sürücü fren arızası olduğunu bilmiyordu. Kötü bakım, önlenebilecek anlamsız bir ölümle sonuçlandı. [kaynak: NTSB ]

Şimdi havalı frenlerin bir bütün olarak nasıl çalıştığını görmek için parçaları bir araya getirelim. Bu şema hem yakından bir görünüm hem de aracınızda frenlerin nerede bulunduğunun bir örneğini sağlar.

İlk Yayınlanma: 2 Haz 2008

Hava freni nasıl çalışır?

Havalı frenleri kim icat etti?

Havalı fren sisteminin beş bileşeni nelerdir?

Havalı frenler neden ses çıkarır?

Otomobillerde neden havalı fren kullanılmaz?

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı