Tehnicka dijagnostika vozila

SADRŽAJ

1. UVOD 3

2. STRUKTURA KOČNIH SISTEMA 4

2.1. Komanda 72.2. Prenosni mehanizam 72.3. Kočnice 8

3. PNEUMATSKI KOČNI SISTEM KOD TERETNIH VOZILA 9

3.1. Dvokružni pneumatski kočni sistem 113.2. Osnovni elementi pneumatskog kočnog sistema 13

3.2.1. Kompresor 133.2.2. Isušivač vazduha 153.2.3. Rezervoar vazduha pod pritiskom 173.2.4. Kočni ventil (nožni) 183.2.5. Sigurnosni ventil 193.2.6. Jednosmjerni ventil 193.2.7. Četverokružni zaštitni ventil 203.2.8. Kočni cilindar (komora) i doboš kočnice 213.2.9. Pneumatske disk kočnice 23

3.3. Veza između vučnog i priključnog vozila 243.4. Hidropneumatski prenosni mehanizam 24

4. ZAKLJUČAK 26

LITERATURA 27

Stojan Đurić Seminarski rad

1. UVOD

Počeci razvoja drumskih motorni vozila nisu stvarali veće probleme bezbijednosti saobraćaja s obzirom na brojnost i tehničke mogućnosti ovih vozila. Automobil je korišćen po analogiji sa konjskom zapregom. Ograničenja brzine su bila od 6 do 10 km/h u naseljima i za teretna vozila, i od 10 do 20 km/h na otvorenom putu za putnički automobil. Problemi su uglavnom bili vezani za pokretanje motora i pouzdanost u radu, odnosno javljala se potreba za čestim popravkama. Međutim, daljim razvojem saobraćaja, izgradnjom savremenih puteva, povećanjem stepena motorizacije i razvojem tehničkih mogućnosti drumskih vozila javili su se značajni problemi bezbijednosti saobraćaja. Konstantno su povećavane brzine i snaga motora. U tom smislu javila se potreba za efikasnijim zaustavljanjem vozila, a to omogućuju kočni sistemi. Ovo je bilo posebno izraženo kod teretnih vozila. Dakle, nakon što su riješeni problemi pokretanja vozila, pristupilo se rješavanju problema efikasnog zaustavljanja vozila. Jedan od najvažnijih zadataka inženjera u razvoju jednog novog automobila jeste upravo to, da napravi što efikasnije kočnice, pri tome vodeći računa o tipu vozila, namjeni i samoj cijeni koštanja sistema.

Jedan od najvećih doprinosa bezbijednom kretanju automobila bila je ugradnja kočnica na prednju osovinu. Prvi automobili sa kočnicama na prednjim točkovima bili su škotski Argyll iz 1910. godine i francuski Peugeot GP iz 1914. godine, a Rollce-Royce 1925. godine uvodi ugradnju kočnica na obije osovine. Ugradnjom kočnica na prednju osovinu, zaustavni put vozila smanjen je za 60%.

Kočenje automobila predstavlja suprotan proces od ubrzavanja. Vrši se pomoću specijalnog uređaja kojim je opremljeno svako vozilo, a koji u cjelini nazivamo sistem za kočenje. Osnovni uslov koji, u odnosu na bezbijednost saobraćaja, treba da ispuni svaki kočni sistem jeste da uz maksimalnu moguću efikasnost ne ugrozi stabilnost kretanja i upravljivost vozila pri kočenju.

2


2. STRUKTURA KOČNIH SISTEMA

Ako se koči točak koji se kreće po podlozi, tada se između točka i podloge pojavljuje kočna sila čiji je pravac suprotan pravcu kretanja točka. Kočna sila FK, sila otpora zraka i otpora kotrljanja (kretanje po ravnom putu) omogućavaju zaustavljanje vozila pri kočenju. Ako je FK=0 zaustavljanje vozila se dešava pod dejstvom sile otpora zraka i otpora kotrljanja čiji je efekat neznatan (slika 1-kriva 1).

Slika 1. Zavisnost kočnog puta od načina kočenja

Prilikom kočenja bez isključivanja transmisije otpor obrtanja točkova se povećava na račun momenta otpora motora i povećanih otpora u transmisiji. Pri kočenju motorom znatno se skraćuje put vozila do potpunog zaustavljanja (slika 1-kriva 2). Efekat kočenja još više raste ako se povećava moment otpora na vratilu motora. Ovaj efekat se postiže ako se isključi rad motora i tada motor radi kao kompresor (slika1-kriva 3). Najbolji efekat kočenja se dobije korištenjem posebnog sistema za kočenje vozila koji dejstvuje neposredno na točkove ili na jedno od vratila transmisije, koji ostvaruje znatnu kočnu siluFK (slika 1-kriva 4).

Pri kočenju vozila moguće je ostvariti četiri karakteristična režima:

kočenje u slučaju iznenadne opasnosti (naglo kočenje), normalno kočenje, djelimično kočenje i kočenje vozila u stanju mirovanja.

Prilikom kočenja u stanju iznenadne opasnosti, neophodno je obezbijediti minimalni put kočenja (maksimalno usporenje) bez gubitka stabilnosti (zanošenja) vozila. Kočenje u slučaju iznenadne opasnosti ima veoma veliko značenje jer određuje bezbijedno kretanje, iako se upotrebljava veoma rijetko (3-5% od ukupnog broja kočenja). Normalno kočenje ima za cilj smanjenje brzine vozila sa normalnim usporenjem koje ne utiče na udobnost vožnje. Ovaj režim kočenja je najviše zastupljen režim u odnosu na ukupan broj kočenja. Režim djelimičnog kočenja sa malim ili srednjim intenzitetom koristi se prije svega na terenu sa padom čije dužine mogu biti od nekoliko stotina metara do nekoliko kilometara. Kočenje vozila koje se nalazi u stanju mirovanja mora obezbijediti da vozilo stoji neograničeno dugo na takvom usponu koji se može savladati u najnižem stepenu prenosa.

3


U energetskom smislu proces kočenja je krajnje neracionalan jer se kinetička energija vozila, dobijena na račun transformacije energije goriva u motoru, troši na trenje i trošenje kočionih obloga i doboša.

Kočni sistem na vozilu mora da ispuni tri različita zadatka:

Potpuno zaustavljanje ili usporavanje vozila stvaranjem kočnog momenta na točkovima; Zadržavanje zaustavljenog vozila na nagibu; Kontrola brzine pri kretanju teških vozila na dužim nizbrdicama kada usporenje izazvano

trenjem u pokretnim dijelovima motora i transmisije nije dovoljno. Stvara se moment otpora koji permanentno djeluje na vozilo i usporava ga.

Zbog kompleksnosti zadataka i oštrine zahtjeva, kočni sistemi predstavljaju složene sisteme, sastavljene iz više podsistema, koji objedinjuju veći broj sklopova i elemenata. Šire posmatrano, kočni sistem ima sledeće osovne dijelove ili podsisteme:

radna kočnica, pomoćna kočnica, parkirna kočnica i dopunska kočnica - usporivač.

Slika 2. Struktura kočnog sistema

Radna kočnica preuzima izvršavanje najvažnijih zadataka kočnih sistema, odnosno kočenje vozila maksimalnim usporenjima (u slučaju opasnosti) i sva blaža kratkotrajna kočenja u normalnim uslovima kretanja. Radna kočnica predstavlja najvažniji dio kočnog sistema, kome se posvećuje posebna pažnja.

Pomoćna kočnica se uvodi isključivo radi povećanja bezbijednosti vozila u saobraćaju, odnosno u cilju ostvarivanja veće pouzdanosti kočnog sistema. Njen je zadatak da obezbijedi mogućnost kočenja u slučaju da dođe do otkaza u podsistemu radne kočnice. Međutim, propisi dozvoljavaju da performanse pomoćne kočnice budu u određenom stepenu niže nego kod radne kočnice.

Parkirna kočnica, kao što i ime govori, ima zadatak da obezbijedi trajno kočenje vozila u mjestu, tj. parkirno kočenje. Ukoliko se ova kočnica izvede da se može aktivirati i pri kretanju vozila, što se najčešće i radi, parkirna kočnica može da preuzme i zadatke pomoćne kočnice. U tom slučaju pomoćna i parkirna kočnica su jedan isti podsistem, što je i prikazano na slici 2.

Dopunska kočnica ili usporivač (retarder ili motorna kočnica) prevashodno je namijenjena blagom, dugotrajnom kočenju pri kretanju vozila na dužim padovima. U tom smislu njeno

4


obavezno postojanje propisano je samo za vozila većih ukupnih masa. Međutim, ako vozilo ima usporivač, on se često koristi za sva blaga usporavanja, dakle u mnogim slučajevima kočenja, koja se normalno ostvaruju radnom kočnicom.

Svaki od navedenih podsistema strukturno se riješava u osnovi na isti način, odnosno uključuje iste funkcionalne komponente (slika 3):

komanda, prenosni mehanizam i kočnica.

Slika 3. Podsistemi kočnog sistema

Ovo se odnosi i na priključna vozila (osim najmanjih masa), s tim što je potrebno da se ukaže i na sledeće osobenosti. Prije svega, treba se istaći da priključna vozila posjeduju svoje sopstvene kočne sisteme, slične osnovne strukture kao što je prethodno objašnjeno (radna, pomoćna i parkirna kočnica) i da se pred njih postavljaju isti zahtjevi. Kočni sistem prikolice mora biti strogo usklađen sa kočnim sistemom vučnog vozila, obezbjeđujući na taj način jedinstveni kočni sistem vučnog vozila. Sa stanovišta načina izvođenja (ne ulazeći u potrebne odnose performansi kočenja vučnog i priključnog vozila), usklađenost kočnih sistema vučnog vozila i prikolice odnosi se, prvenstveno, na način aktiviranja prenosnog mehanizma priključnog vozila, a zatim i na njegovo izvođenje.

Kočni sistem mora ispuniti određene uslove kao što su:

a) Obezbijediti minimalni put kočenja ili maksimalno moguće usporenje pri naglom kočenju. Da bi se ovaj uslov ispunio mora se obezbijediti: kratak odziv kočnog sistema na komandu, istovremeno kočenje svih točkova i potrebna preraspodjela kočnih sila po mostovima.

b) Obezbijediti stabilnost vozila pri kočenju.c) Obezbijediti potreban komfor putnika pri kočenju. Da bi se ovaj zahtjev ispunio potrebno je

obezbijediti ravnomjeran porast kočne sile koji je proporcionalan pritisku na pedalu.d) Obezbijediti dobro funkcionisanje kočnog sistema i pri učestalom kočenju, što je vezano sa

dobrim odvođenjem toplote, pošto u tom slučaju ne dolazi do znatnijih promjena koeficijenta trenja između obloga i doboša.

e) Dug vijek trajanja.f) Siguran rad bez obzira na uslove eksploatacije. Ovaj zahtjev je ispunjen ako na vozilu

postoje dva ili više kočionih sistema, koji dejstvuju nezavisno jedan od drugoga ili ako postoji više sistema za aktiviranje kočnog mehanizma nezavisnih jedan od drugog.

5


2.1. Komanda

Komanda služi za aktiviranje odgovarajućeg podsistema, tj. radne, pomoćne i drugih kočnica. Svaki posistem mora da ima svoju komandu postavljenu tako da vozač lako može da je aktivira. Komanda radne kočnice je izvedena kao papučica koja je postavljena neposredno ispred sjedišta vozača, tako da vozač može da je aktivira ne skidajući ruke sa točka upravljača (volana). Za pomoćnu i parkirnu kočnicu komanda je obično ručna, tj. u obliku ručice koja je takođe postavljena uz sjedište vozača, tako da pri njenom aktiviranju vozač jednu ruku može da drži na upravljaču. Kada su pomoćna i parkirna kočnica izvedene konstrukcijski jedinstveno, onda je i njihova komanda, očigledno, jedna ista ručica. Komanda dopunske kočnice (usporivača) može biti izvedena kao ručna (ručica, poluga) i može biti izvedena kao nožna (neposredno uz komandu radne kočnice).

Sa stanovišta aktiviranja prenosnog mehanizma kočnog sistema priključnih vozila, treba istaći da svi podsistemi ovog kočnog sistema, izuzev parkirne kočnice, aktiviraju se odgovarajućim komandama kočnog sistema vučnog vozila ili, rjeđe, kočenjem vučnog vozila. Dakle, radna i pomoćna kočnica prikolice aktiviraju se odgovarajućim komandama vučnog vozila. Umjesto ovoga, aktiviranje ovih kočnica može se ostvariti i samim kočenjem vučnog vozila, tj. impulsom koji se dobija kada priključno vozilo „naleće” na kočeno vozilo. To je tzv. „inerciono” kočenje prikolice, koje je dozvoljeno samo za priključna vozila ukupnih masa manjih od 3.500 kg.

Parkirno kočenje priključnih vozila može da se ostvari parkirnom kočnicom koja ima posebnu komandu. Ovo je veoma često rješenje, a realizuje se tako što se komanda postavlja pozadi ili sa strane prikolice, tako da se može aktivirati kada se vozač nalazi pored iste.

2.2. Prenosni mehanizam

Prenosni mehanizam je skup dijelova između komande i kočnice koji ih funkcionalno povezuje. Prenosni mehanizam ima dvije nezavisne funkcije: prenos energije i prenos komande. Sistem za aktiviranje kočnog mehanizma služi da, prilikom komande od strane vozača, razmakne ili primakne kočne obloge (pločice) koje se tada djeluju na doboš ili disk te na taj način vrše kočenje vozila.

Prenosni mehanizam može bti izveden kao:

mehanički, hidraulični, pneumatski, električni i kombinovani.

Prenosni mehanizam ima zadatak da dobijeni impuls od komande prenese do izvršnih organa - kočnica. Ovo je bitna funkcija kočnog sistema, koja značajno utiče na ukupne performanse vozila u pogledu kočenja. Ispunjenje ovih zadataka je veoma složeno, posebno kod radne kočnice vozila velikih ukupnih masa.

Prenosni mehanizmi kočnih sistema rješavaju se na različite načine. U osnovi postoje tri principijelna rješenja (slika 4):

6


prenošenje energije vozača, prenošenje energije vozača uz djelimično korišćenje spoljnog energetskog izvora (ili

rezervoara) i prenošenje energije iz drugih, tj. spoljnih izvora, a na osnovu impulsa koji potiču od vozača.

Uobičajno je da se prva rješenja nazivaju prenosni mehnaizmi bez servo dejstva, druga sa servo pojačanjem, a treća sa potpunim servo dejstvom.

Slika 4. Prenosni mehanizmi

2.3. Kočnice

Kod drumskih vozila se uglavnom primjenjuju dva tipa izvršnih kočnih organa:

doboš kočnice i disk kočnice.

Doboš kočnice su dugo godina bile dominantno rješenje izvršnih kočnih organa na vozilima. Primjenjivale su se kod putničkih i kod teretnih vozila za kočenje zadnjih točkova (kod teretnih vozila i danas se primjenjuju). Na slici 5. je prikazana doboš kočnica sa osnovnim dijelovima.

Slika 5. Dijelovi doboš kočnice

7


Doboš je čvrsto spojen sa glavčinom točka, te se okreće zajedno sa njom i točkom. Papuče sa kočnim oblogama i uređaj za razmicanje papuča nalaze se na nosaču kočnice, čvrsto pričvršćeni za rukavac točka. Ovi dijelovi ne rotiraju. Prilikom kočenja papuče se sa svojim oblogama razmiču i pritišću doboš čime stvaraju silu trenja - kočenje. Sila za razmicanje papuča ostvaruje se hidraulički kod putničkih vozila ili pneumatski kod teretnih vozila .

Disk kočnice su dominantne kočnice na vozilima. Kod vozila kočnice ne djeluju direktno na točak, već na cilindrični prsten koji se okreće zajedno sa točkom i rukavcem točka na kojeg je pričvršćen (slika 6).

Slika 6. Dijelovi disk kočnice

Kliješta su pričvršćena za rukavac točka. U kliještima se nalaze dva ili četiri kočna cilindra (dva cilindra nalazimo kod putničkih vozila dok četiri kod teretnih vozila). Cilindri su postavljeni jedan nasuprot drugom.

3. PNEUMATSKI KOČNI SISTEM KOD TERETNIH VOZILA

Pneumatski prenosni mehanizam (pneumatske kočnice) je razvijen od strane Džordža Vestinghausa (George Westinghouse) 1872. godine, za potrebe željeznice ali danas je njegova upotreba veoma rasprostranjena. Pneumatske kočnice se koriste kod teških teretnih vozila i autobusa dok se kod lakih i srednje teških teretnih vozila može koristiti kombinovani pnumatsko-hidraulični sistem kočenja. Glavna prednost pneumatskog sistema kočenja u odnosu na hidraulični jeste besplatna radna materija (vazduh).

Pneumatski kočni sistem koristi energiju sabijenog vazduha (6 - 9 bar) koji se skladišti u posebnim rezervoarima na kojima se ventil otvara komandom vozača i tako se dozira potrebna količina sabijenog vazduha izvršnim organima. Vozač pri kočenju vozila reguliše dovod i izlaz sabijenog vazduha u dijelove sistema, odnosno iz dijelova sistema. Sistem je u početku bio konstruisan kao jednokružni, što znači da sistem djeluje na sve osovine koje su kočene u jednom krugu (svi točkovi su na istom vodu). Razvojem vozila i povećanjem masa, osovina i brzina, a u cilju povećanja bezbijednosti, sistem je razvijen kao dvokružni što znači da postoje dva nezavisna

8

http://en.wikipedia.org/wiki/George_Westinghouse


kruga transmisije (komandnih ventila, rezervoara, cijevne instalacije itd.) koji nezavisno aktiviraju izvršne organe kočnica svaki na drugoj osovini. To je veoma značajno, jer u slučaju da dođe do otkaza jednog kruga kočenja drugi ostaje u funkciji.

Zadatak pneumatskog kočnog sistema jeste da obezbijedi pouzdano usporavanje, odnosno zaustavljanje vozila. Pneumatski kočni sistem omogućava spajanje vučnog vozila sa priključnim bez ikakvih gubitaka u sistemu, osim vazduha.

Prednosti pneumatskog kočnog sistema su:

Snabdjevanje vazduhom je neograničeno tako da kočni sistem nikada ne može da ostane bez radne materije. Manja „curenja” vazduha ne izazivaju kvarove na kočnom sistemu.

Vazdušne spojke (za priključna vozila) se veoma lako uključuju i isključuju, bez značajnijih gubitaka radne materije.

Vazdušni kočni sistem posjeduje i vazdušni rezervoar koji čuva dovoljno energije (sabijenog vazduha) da zaustavi vozilo ukoliko to kompresor ne uspije.

Vazdušne kočnice su efikasne čak i uslijed značajnog „curenja” vazduha, tako da vazdušni kočni sistem može biti dizajniran sa pouzdanim kapacitetom da bezbijedno zaustavi vozilo i usled „curenja” vazduha.

Osnovni nedostatak pneumatskog kočnog sistema jeste složenost konstrukcije i veliki broj dijelova sistema (razni ventili, itd).

Osnovni pneumatski kočni sistem koji omogućava zaustavljanje vozila sastoji se od pet elemenata:

1. Kompresor, koji pumpa vazduh, zajedno sa regulatorom pritiska koji reguliše rad kompresora.

2. Rezervoari, koji služe za skladištenje sabijenog vazduha.3. Kočni ventil (nožni) koji reguliše protok sabijenog vazduha iz rezervoara.4. Kočnih cilindara (komora) i mehanizma za podešavanje (ključa kočnice) koji omogućavaju

prenos sile sabijenog vazduha na kočne obloge.5. Kočnih obloga i doboša ili diskova koji obezbjeđuju neophodnu frikciju (trenje) koje je

potrebno za zaustavljanje vozila.

9


Slika 7. Pneumatski kočni sistem sa osnovnim elementima

Na slici 7. prikazan je jedan osnovni pneumatski kočni sistem sa osnovnim elementima. Kompresor (1) sabija vazduh koji dolazi do mokrog rezervoara (5) koji je zaštićen sigurnosnim ventilom (4) od prevelikog pritiska. Regulator pritiska (2) reguliše pritisak vazduha u rezervoaru i reguliše rad kompresora. Pritiskom na kočni ventil (8) vozač omogućava prolazak vazduha pod pritiskom do prednjih i zadnjih kočnih cilindara (9 i 10). Vazduh u cilindru pomijera potisni polugu cilindra koja pomijera ključ kočnice (mehanizam za podešavanje). Ključ kočnice rotira S-polugu koja pomijera kočne obloge, a koje djeluju na doboš čime se stvara trenje i vozilo usporava, odnosno vrši se zaustavljanje vozila. Kada vozač pusti papuču kočnice (koja se nalazi na kočnom ventilu) vazduh izlazi iz kočnih cilindara i kočnice se deaktiviraju. Isušivač vazduha (3) ima zadatak da smanji količinu vlage u vazduhu koji ulazi u sistem. Jednosmjerni (nepovratni) ventil (6) postavljen je između dva rezervoara (5 i 7), a njegov zadatak je da spriječi vraćanje vazduha iz rezervoara (7) u rezervoar (5). Jednosmjerni ventil omogućava strujanje vazduha samo u jednom smijeru.

3.1. Dvokružni pneumatski kočni sistem

Većina teretnih vozila koja su opremljena pneumatskim kočnim sistemom koriste dvokružni (dvograni) sistem kočenja. To su zapravo dva sistema kočenja u jednom, sa mnogo većim kapacitetom od jednokružnog, što predstavlja mnogo pouzdaniji i sigurniji sistem kočenja. Na prvi pogled dvokružni pneumatski sistem kočenja djeluje mnogo komplikovano, ali kada se posmatra svaki krug (grana) kočenja posebno onda je to u suštini jednostavan kočni sistem. Kao što samo ime kaže, dvokružni pneumatski sistem kočenja ima dva kruga kočenja ali pri jednoj komandi, odnosno pri jednom aktiviranju kočnog ventila (od strane vozača). Jedan krug kočenja (primarni) djeluje na kočne cilindre zadnje osovine, a drugi krug kočenja (sekundarni) djeluje na kočne cilindre prednje osovine. Ova dva kruga kočenja ne zavise jedan od drugog, tako da u slučaju otkaza jednog kruga kočenja drugi će obavljati svoju funkciju potpuno nezavisno.

10


Na slici 8. prikazan je princip rada dvokružnog pneumatskog kočnog sistema. Primarna kočna instalacija (zelena) namjenjena je za kočenje zadnjih osovina (primarni krug kočenja), a sekundarna instalacija (crvena) namjenjena je za kočenje prednje osovine (sekundarni krug kočenja).

Slika 8. Dvokružni pneumatski kočni sistem

Vazduh se pumpa od strane kompresora (1) do mokrog (prelivnog) rezervoara (3), koji je zaštićen od prevelikog pritiska sigurnosnim ventilom (2). Vazduh pod pritiskom iz prelivnog rezervoara prelazi u primarni i sekundarni rezervoar preko jednosmjernog ventila (4). Vazduh iz primarnog i sekundarnog rezervoara usmjeren je vodovima prema kočnom ventilu (nožnom) (8). Dvokružni kočni sistem podrazumijeva i dvokružni kočni ventil. Dvokružni kočni ventil podijeljen je na dva dijela (dva kočna ventila u jednom). Jedan dio ovog ventila kontroliše primarni krug kočenja, a drugi dio kontroliše sekundarni krug kočenja. Kada se kočni ventil aktivira (od starne vozača) sabijeni vazduh iz primarnog rezervoara (5), putem vodova, kreće se prema kočnom ventilu, i prolazi kroz njega, i tako se prenosi do kočnih cilindara na zadnjim osovinama. Istovremeno, sabijeni vazduh iz sekundarnog rezervoara (7) prolazi kroz kočni ventil i prenosi se na kočne cilindre prednje osovine. Sabijeni vazduh djeluje na membranu u kočnim cilindrima i stvara se sila kočenja koja se na kočne obloge i doboš prenosi sistemom poluga. Primarni i sekundarni rezervoari opremljeni su indikatorima niskog pritiska (6), a na kontrolnoj tabli u kabini vozila nalazi se manometar (11). Na slici 8. prikazani su i brzo-ispusni ventil (9) koji se nalazi na prednjoj osovini i rele ventil (10) koji se nalazi između zadnjih osovina. Uloga brzo-ispusnog ventila jeste da obezbijedi brzo ispuštanje vazduha iz kočnih cilindara prednje osovine kada se kočnica deaktivira. Uloga rele ventila jeste da obezbijedi bržu dopremu vazduha do kočnih cilindara na zadnjim osovinama.

11


3.2. Osnovni elementi pneumatskog kočnog sistema

Elementi pneumatskog kočnog sistema teretnih vozila koji će biti opisani u daljem tekstu su: kompresor, rezervoar vazduha pod pritiskom, isušivač vazduha, sigurnosni ventil rezervoara, jednosmijerni ventil, kočni ventil, kočni cilindar, doboš i disk kočnice, četverokružni zaštitni ventil itd.

3.2.1. Kompresor

Kompesori pneumatskih kočnih sistema su jedan od najvažnijh uređaja. Sabijeni vazduh se koristi za prenos sile u pneumatskim (vazdušnim) kočnim sistemima. Izvor sabijenog vazduha jeste kompresor. Najčešće su to klipni kompresori sa jednim ili dva cilindar u kojima se kreću klipovi koji usisavaju i sabijaju vazduh. Znači, kompresor je dizajniran tako da usisava i sabija vazduh u rezervoare. Vazduh koji se usisava u kompresor treba dobro prečišćavati. Kompresor dobija pogon od motora preko zupčastog ili klinastog remena, ili preko zupčanika, što znači da kada motor radi, radi i kompresor. Međutim kada se u sistemu postigne odgovarajući pritisak vazduha, a to je od 6 do 9 bar, kompresor prestaje da pumpa vazduh. Regulator pritiska određuje minimalni i maksimalni pritisak u sistemu, a samim tim reguliše „rad” kompresora.

Slika 9. Kompresor pneumatski kočnih sistema (sa dva klipa)

Veoma je važno da vazduh koji usisava kompresor bude čist što je više moguće. Zrak koji se usisava u kompresor prvo prolazi kroz prečistač (filter) koji ima zadatak da ukloni čestice prašine i ostale nečistoće, koje bi mogle smetati kočionim uređajima i samom kompresoru. Prečistači koji su začepljeni ili zaprljani ograničavaju protok vazduha u kompresor i smanjuje njegovu efikasnost, i zbog toga je potrebno povremeno očistiti ili zamijeniti prečistač. Kompresori mogu imati sopstvene prečistače vazduha ili mogu uzimati već prečišćen vazduh iz usisne grane motora koji je prečišćen od strane prečistača vazduha za motor.

Kompesor mora biti u stanju da napuni rezervoar vazduhom koji je pod pritiskom od 3.5 do 6 bar, u roku od tri minute. Punjenje rezervoara za motorna vozila koja ne vuku priključno vozilo treba da iznosi šest minuta, a za motorna vozila koja vuku priključno vozilo punjenje rezervoara treba da iznosi devet minuta. Kompresor neće moći ispuniti ove zahtijeve ako je prečistač vazduha začepljen raznim nečistoćama ili je zupčasti remen labav. Ukoliko kompresor ne ispunjava navedene zahtijeve, a uzrok nisu prethodno navedeni razlozi, onda kompresor treba servisirati.

12


Svi pokretni dijelovi kompresora moraju se dobro podmazivati. Podmazivanje pokretnih dijelova kompresora obično se vrši iz sistema za podmazivanje samog motora, mada neki kompresori imaju poseban sistem pa je potrebno češće provjeravati nivo ulja u karteru kućišta kompresora.

Kompresori pneumatskih kočnih sistema po pravilu su klipni, a faza usisa vazduha i kompresije (sabijanja) vazduha je slična kao i kod pogonskih motora.

Faza usisavanja atmosferskog vazduha:

Pri kretanju klipa naniže usisava se atmosferski vazduh (preko usisne grane kroz prečistač vazduha za motor ili preko sopstvenog prečistača) preko usisnog ventil. U ovoj fazi izduvni ventil je zatvoren (slika 10).

Slika 10. Poprečni presjek kompresora, usisna faza

Faza kompresije (sabijanja vazduha):

Nakon usisavanja vazduha u cilindarski prostor, klip se kreće naviše i potiskuje vazduh iz cilindra. Samim tim sabijeni vazduh otvara (podiže) izduvni ventil i vazduh ide dalje ka rezervoaru. U ovoj fazi usisni ventil je zatvoren (slika 11).

Slika 11. Poprečni presjek kompresora, faza kompresije

13


Kada kompresor dođe u stanje otkaza pneumatski kočni sistem ostaje bez radne materije, a to je u ovom slučaju vazduh pod pritiskom. Najčešći razlog otkaza kompresora jeste loše podmazivanje pokretnih dijelova kompresora, odnosno manjak ulja u sistemu za podmazivanje. Na slici 12. prikazana su oštećenja jednog kompresora pneumatskog kočnog sistema sa dva klipa.

Slika 12. Oštećenje kompresora - a) pukotina na kućištu kompresora, b) naslage ulja na klipu, c) naslage ulja na glavi kompresora, d) oštećenje klipa

U ovom slučaju podmazivanje pokretnih dijelova kompresora vršilo se iz sistema za podmazivanje pogonskog motora. Razlog otkaza ovog kompresora jeste upravo manjak ulja u sistemu za podmazivanje. Na ovoj slici (a) vidi se oštećenje kućišta kompresora koje je nastalo usled udara klipa u kućište. Prilikom udara klipa u kućište kompresora došlo je do potunog loma klipa (d).

3.2.2. Isušivač vazduha

U sabijenom vazduhu može da se nalaziti izvjesna količina vlage, koja pri niskim temperaturama može smrznuti, što može prouzrokovati oštećenja na elementima pneumatskog kočnog sistema. Pored vlage, zajedno sa vazduhom, u sistem može dospjeti i ulje. Na primjer, ako klipni prstenovi propuštaju ulje iz kompresora onda dolazi do taloženja ulja u sistemu koje negativno utiče na elemente sistema. Upravo zbog toga sastavni dio pneumatske kočne instalacije jeste isušivač vazduha. Znači, isušivač vazduha ima zadatak da odstrani ulje i vlagu iz sabijenog vazduha. Isušivač vazduha se postavlja između kompresora i mokrog rezervoara.

14


Slika 13. Isušivač vazduha

Na slici 14. prikazan je poprečni presjek isušivača vazduha. Sabijeni vazduh iz kompresora dolazi do isušivača kroz ulazni kanal. Vazduh struji pored izduvnog ventila (koji je zatvoren) i odlazi u uljni separator, gdje se vazduh prečišćava od ulja, nakon čega prolazi kroz granulat (absorbciono sredstvo) koji ima zadatak da odvoji (upije) vlagu iz vazduha. Nakon toga osušeni vazduh prolazi kroz jednosmjerni ventil, napušta isušivač preko izlaznog kanala i struji prema rezervoaru. Vodena para koja je „oduzeta” od sabijenog vazduha, preko izduvnog ventila i izduvnog kanala ispušta se u atmosferu. Tokom ispuštanja vlage u atmosferu ventil na izlaznom kanalu je zatvoren. Isušivač vazduha kod izduvnog ventila može da ima ugrađen grijač, koji spriječava smrzavanje vlage pri niskim temperaturama. Takođe, isušivač može imati i regulator pritiska koji višak vazduha u sistemu ispušta u atmosferu.

Slika 14. Isušivač vazduha, poprečni presjek

15


Najčešći razlog zbog kojeg isušivač vazduha dolazi u stanje otkaza jeste zaprljanost nečistoćama koje vazduh u sebi sadrži. Zbog toga je veoma važno redovno mjenjati isušivač vazduha.

3.2.3. Rezervoar vazduha pod pritiskom

Rezervoari čuvaju zalihe komprimovanog (sabijenog) vazduha koji se doprema iz kompresora. Rezervoari sabijenog vazduha konstrukcijski su veoma jednostavni elementi koji se sastoje od cilindričnog središnjeg dijela, zatvorenog sa dva sferna danceta, i navojnih produžetaka koji služe za priključivanje cijevnih vodova. Rezervoari su obično konstruisani tako da izdrže pritisak veći od 10 bar. Iako su rezervoari prilično jednostavne konstrukcije njihova ugradnja i dimenzija značajno utiče na kvalitet kočionog sistema.

Slika 15. Rezervoari na vučnom motornom vozilu (lijevo) i rezervoar na priključnom vozilu (desno)

Vozila sa pneumatskim kočnicama mogu biti opremljenja sa više rezervoara. Takođe, i priključna vozila mogu imati rezervoar za vazduh. Prvi rezervoar posle kompresora naziva se mokri rezervoar, zbog toga što se u njemu taloži znatna količina vodene pare koja se kondenzuje (vlaga). Ostali rezervoari su poznati kao primarni, sekundarni ili suvi rezervoari. Mokri rezervoar naziva se još i prelivni zbog toga što se prvo on puni sabijenim vazduhom, a zatim se iz njega vazduh „preliva” u ostale rezervoaru u sistemu.

Kada je vazduh kompresovan (sabijen) postaje zagrijan i takav dolazi u rezervoare. Zagrijan vazduh u rezervoaru se hladi, i isparava vodenu paru, formirajući kondenzaciju. Upotrebom vazduha iz rezervoara (prilikom kočenja), nataložena vlaga zajedno sa zrakom koji je pod pritiskom dolazi do drugih dijelova u sistemu (ventili, cilindri). Tokom zime, voda u sistemu može smrznuti izazivajući kvarove na ventilima i kočnim cilindrima. Pored vlage, u rezervoarima može doći i do taloženja ulja. Na primjer, ukoliko ulje curi pored klipnih prstenova (u kompresoru) i mješa se sa vlagom stvara se talog koji se nakuplja na dnu rezervoara. Ukoliko se nagomila, ovaj talog će ući u sistem za kočenje i može izazvati velike probleme sa ventilima i drugim dijelovima kočnog sistema. Upravo iz ovih razloga rezervoari su opremljeni ispusnim (odvodnim) ventilima tako da se vlaga ili talog, koji su se tokom vremena nakupili, mogu isprazniti. Da bi se smanjilo nakupljanje vlage, rezervoari se moraju svakodnevno prazniti. Priklikom pražnjenja rezervoara, potrebno je u potpunosti otvoriti ispusni ventil da bi vazduh koji je pod pritiskom izašao, što će ujedno iscrpiti vlagu koja se nakupila u rezervoaru. Neki rezervoari imaju više od jednog odjeljka, i svaki od njih ima svoj ispusni ventil, koji se mora posebno prazniti. Otvaranjem ispusnog ventila samo na kratko, dozvoljavajući samo jednoj količini vazduha da izađe, ne isušuje vlagu iz

16


rezervoara. Neki rezervoari mogu biti opremljeni sa automatskim ventilima za ispuštanje. Ovi ventili će automatski isušiti vlagu iz rezervoara kada je to potrebno, ali treba ih svakodnevno provjeravati i povremeno rezervoare isušivati kako bi bili sigurni da mehanizam ispravno radi.

Najčešća oštećenja na rezervoarima vazduha pod pritiskom jesu razna mehanička oštećenja i prekrivenost korozijom, usled čega može doći do puštanja vazduha iz rezervoara. Pored ovoga, može doći i do oštećenja ispusnih ventila.

Slika 16. Korozija na rezervoarima vazduha pod pritiskom

3.2.4. Kočni ventil (nožni)

Kočni ventil je jedan od najbitinijih elemenata pneumatskog kočnog sistema. Preko kočnog ventila vozač, pritiskom na papuču kočnice, aktivira kočni sistem. Kočni ventili se izvode kao jednokružni, koji se koriste za jednokružne pneumatske kočne sisteme, i dvokružni, koji se koriste za dvokružne pneumatske kočne sisteme.

Na slici 17. prikazani su presjeci jednokružnog i dvokružnog kočnog ventila. Kočni ventil povezan je sa rezervoarima za vazduh pod pritiskom i kočnim cilindrima prednje i zadnje osovine. Vozač aktivira kočni ventil, koji se nalalazi ispod papuče kočnice koju vozač potiskuje nogom. Vazduh iz rezervoara prolazi kroz kočni ventil i odlazi prema kočnim cilindrima, odakle sabijeni vazduh preko membrane i sistema poluga djeluje na kočne obloge, koje djeluju na doboš i tako se ostvaruje kočenje, odnosno zaustavljanje vozila. Čim vozač pusti papuču kočnice, kočni ventil se deaktivira, odnosno kočni sistem više ne djeluje. Višak vazduha iz sistema izlazi kroz izduvni kanal na kočnom ventilu. Kod dvokružnog kočnog ventila imamo dva dovodna kanala (iz rezervoara) i dva odvodna kanala (prema kočnim cilindrima). Po dva dovodna i odvodna kanala imamo zbog primarnog i sekundarnog kruga kočenja. Princip rada dvokružnog kočnog ventila sličan je kao i kod jednokružnog kočnog ventila.

17


Slika 17. Presjek jednokružnog (lijevo) i dvokružnog (desno) kočnog ventila

3.2.5. Sigurnosni ventil

Sigurnosni ventil štiti rezervoar od prevelikog pritiska i pucanja, ukoliko regulator pritiska koji reguliše rad kompresora dođe u stanje otkaza. Ventil se sastoji od poluge na kojoj se nalazi opruga i kuglica. Kada pitisak vazduha u sistemu dostigne vrijednost od 10 bar, tada se kuglica pomijera i omogućava strujanje vazduha u atmosferu. Međutim, kada pritisak vazduha padne na vrijednost od oko 9 bar opruga vraća kuglicu u prvobitni položaj i zaustavlja se strujanje vazduha u atmosferu.

Slika 18. Sigurnosni ventil

3.2.6. Jednosmjerni ventil

Jednosmjerni ventil postavlja se između mokrog (prelivnog) rezervoara i ostalih rezervoara u sistemu, da bi se spriječilo vraćanje vazduha iz drugih rezervoara u prelivni rezervoar. Jednosmjerni ventil sastoji se od opruge i kuglice. Pritisak na ulaznoj strani djeluje na kuglicu koja pomijera oprugu i tako omogućava vazduhu da struji prema rezervoaru. Kada pritisak na izlazu

18


dostigne vrijednost veću od one na ulazu opruga vraća kuglicu i tako se spriječava strujanje vazduha nazad u prelivni rezervoar.

Slika 19. Jednosmjerni ventil

3.2.7. Četverokružni zaštitni ventil

Izuzetno važnu ulogu u pneumatskom prenosnom mehanizmu im tzv. četverokružni zaštitni ventil. Četverokružni zaštitni ventil ima zadatak da obezbijedi osiguranje pritiska kod višekružnih (višegranih), odnosno četverokružnih prenosnih mehanizama, a u slučaju da u jednom od krugova dođe do otkaza tj. gubitka pritiska. Krugovi kočenja mogu biti: dva kruga kočenja za vučno motorno vozilo (prednji i zadnji točkovi), zatim jedan krug za priključno vozilo i jedan krug za neke druge, spoljašne potrošače (npr. otvaranje vrata autobusa i sl). Znači, četverokružni zaštitini ventil obezbjeđuje pritisak za ispravne kočne krugove kod otkaza jednog ili više krugova u kočnom sistemu. Svaka grana (krug) u kočnom sistemu ima svoj odgovarajući rezervoar.

Slika 20. Četverokružni zaštitni ventil

19


3.2.8. Kočni cilindar (komora) i doboš kočnice

Kočni cilindar nalazi se sa spoljne strane točka, pričvršćen na odgovarajući nosač. Kočni cilindri pneumatskih kočnica imaju veliki promjer i ne mogu se kao kod hidrauličnih kočnica smjestiti u doboš kočnice, već su van njega. Prednji kočni cilindri su obično manji od onih koji se nalaze na zadnjoj osovini zbog toga što su prednje osovine manje opterećene (kada je vozilo pod teretom).

Kočni cilindar (komora) je cilindrična posuda podjeljena na sredini fleksibilnom membranom. Kada vozač aktivira kočni ventil (pritisne papuču kočnice), vazduh pod pritiskom ulazi u kočni cilindar i djeluje na membranu koja djeluje na povratnu oprugu i potisnu osovinu. Sila koja se oslobađa ovim pokretom zavisi od pritiska vazduha i površine membrane. Pravolinijsko kretanje potisne osovine, preko ključa kočnice, pretvara se u kružno kretanje S-poluge, koja preko valjaka djeluje na kočne obloge, a one na doboš i tako dolazi do zaustavljanja vozila. Potisna osovina i ključ kočnice povezani su osovinicom (slika 21. i slika 22). Kada vozač pusti papuču kočnice, vazduh izlazi iz cilindra, a povratna opruga vraća potisnu osovinu i membranu u prvobitni položaj. Ukoliko dođe do oštećenja membrane i ispuštanja vazduha kroz membranu smanjuje se efikasnost kočnog sistema.

Slika 21. Dejstvo kočnog cilindara; kočnica deaktivirana (desno), kočnica aktivirana (lijevo)

Prilikom kočenja dolazi do trošenja kočnih obloga i unutrašnjosti doboša, s toga se povremeno mora izvršiti podešavanje kočnica. Za to nam služi ključ kočnice (mehanizam za podešavanje). Ključ kočnice (mehanizam za podešavanje) služi za podešavanje hoda u vezi između potisne osovine i papuča na kojima se nalaze kočne obloge. Mehanizmi za podešavanje mogu biti ručni i automatski. Na ručnim mehanizmima za podešavanje, zupčanik za podešavanje se okreće dok kočne obloge ne dodirnu doboš, a potom se mehanizam vraća za četvrtinu ili polovinu kruga. Automatski mehanizmi za podešavanje sami se podešavaju ali je i njih potrebno povremeno ručno podesiti.

20


Slika 22. Pneumatska doboš kočnica

Pošto se kod frikcionih kočnih mehanizama kinetička energija putem trenja pretvara u toplotu, doboš mora biti konstruisan tako da ima mogućnost dobrog odvođenja toplote (obično se izrađuju sa rebrima). Kočne obloge, takođe, moraju biti otporne na toplotu i imati određenu čvrstoću. Prevelika toplota na kočnim oblogama i dobošu može prouzrokovati oštećenje ovih kočnih elemenata.

Pneumatske kočnice mogu biti izvedene i kao klinaste (slika 23). Vazduh pod pritiskom, u kočnom cilindru „gura” potisnu osovinu koja ima oblik klina. Potisna osovina preko valjaka djeluje na kočne obloge, a one na doboš, i tako dolazi do kočenja, odnosno zaustavljanja vozila.

Slika 23. Pneumatska klinasta doboš konica

21


Klinaste doboš kočnice mogu biti izvedene sa jednim ili dva kočna cilindra, zavisno od tipa i namjene vozila (slika 24).

Slika 24. Pneumatska klinasta doboš kočnica sa jednim (lijevo) i sa dva (desno) kočna cilindra

3.2.9. Pneumatske disk kočnice

Kod nekih teretnih motornih vozila na prednjoj osovini mogu biti izvedene i pneumatske disk kočnice. Vazduh pod pritiskom dolazi od kočnog ventila do kočnog cilindra i djelujući na membranu pomijera potisnu osovinu. Sila nastala u kočnom cilindru prenosi se sistemom poluga na kliješta, koja raspoređuju silu na kočne ploče. Kočne ploče potom djeluju na površinu rotirajućeg diska čime se stvara frikcija i obezbjeđuje kočenje vozila.

Slika 25. Pneumatska disk kočnica

22


3.3. Veza između vučnog i priključnog vozila

Kada vučno motorno vozilo ima i priključno vozilo, potrebno je ostvariti vezu koja obezbjeđuje dopremanje sabijenog vazduha do priključnog vozila. U tu svrhu koriste se spojnice (spojne glave) koje spajaju pneumatske vodove vučnog i priključnog vozila. Jedan dio spojnice pričvršćen je za gumenu cijev vučnog vozila, a drugi za gumenu cijev priključnog vozila.

Postoje dva spojna voda između vučnog i priključnog vozila, napojni i kočni vod. Spojne glave vodova ne mogu se međusobno zamijeniti jer su označene različitim bojama. Spojna glava napojnog voda je crvena, a kočnog voda je žuta.

Slika 25. Veza pneumatskog prenosnog mehanizma između vučnog i priključnog vozila

3.4. Hidropneumatski prenosni mehanizam

Pored standardnog pneumatskog prenosnog mehanizma, kod teretnih motornih vozila upotrebu nalaze i kombinovani, odnosno hidropneumatski prenosni mahanizmi. Hidropneumatski prenosni mehanizmi mogu biti sa punim servo dejstvom i sa servo pojačanjem.

Hidropneumatski prenosni mehanizam sa punim servo dejstvom

Hidropneumatski prenosni mehanizam sa punim servo dejstvom obično sadrži sve elemente kao i standardni pneumatski prenosni mehanizam, kao što su kompresor, regulator pritiska, rezervoari, razni ventili, cilindri i sl. Glavna karakteristika ovog sistema jeste to, da su pneumatski kočni cilindri povezani sa glavnim (hidrauličnim) kočnim cilindrima. Kada vozač aktivira kočni ventil sabijeni vazduh dolazi do pneumatskog kočnog cilindra i tu djeluje na membranu i potisnu osovinu. Potisna osovina pneumatskog cilindra djeluje na klip unutar glavnog kočnog cilindra čime se ostvarjue operativni pritisak unutar hidrauličnog sistema. Hidraulična tečnost djeluje na kočne cilindre točkova, koji dalje pomijeraju kočne obloge prema dobošu (disku) čime se ostvaruje trenje i kočenje vozila. Ukoliko se dogodi da ovaj sistem ostane bez sabijenog vazduha, vozilo ostaje bez radne kočnice.

23


Slika 26. Hidropneumatski prenosni mehanizam sa punim servo dejstvom

Hidropneumatski prenosni mehanizam sa servo pojačanjem

Ovaj sistem koristi sabijeni vazduh za pojačavanje sile kočenja. Sistem je karakterističan po tome što ima pojačivač sile kočenja i glavni (hidraulični) kočni cilindar koji se nalazi neposredno ispod papuče kočnice. Pojačivač se sastoji iz dva dijela, pneumatskog i hidrauličnog. Kada vozač aktivira glavni kočni cilindar, radna tečnost (ulje) prolazi kroz hidraulični dio pojačivača gdje se povećava pritisak radne tečnosti. Sabijeni vazduh iz pneumatskog dijela pojačivača, preko potisne osovine djeluje na klip unutar hidrauličnog dijela pojačivača i tako se povećava pritisak radne tečnosti. Radna tečnost djeluje na kočne cilindre točkova, koji dalje prenose silu kočenja na kočne obloge i doboš. Ukoliko sistem ostane bez sabijenog vazduha, vozilo ne ostaje bez kočnica ali se smanjuje njihova efikasnost.

Slika 27. Hidropneumatski prenosni mehanizam sa servo pojačanjem

24


4. ZAKLJUČAK

Sistem za kočenje je jedan od najvažnijih sistema na motornom vozilu, ako ne i najvažniji. Kočni sistem nam omogućava bezbijedno učestvovanje u saobraćaju tako da ne ugrožavamo ni svoju ni bezbijednost ostalih učesnika u saobraćaju. Ovaj sistem nam omogućava da izbjegnemo opasne situacije koje se svakodnevno dešavaju u saobraćaju. Zbog ovoga se kočnim sistemima motornih vozila poklanja najveća pažnja.

Pneumatski kočni sistem teretnih vozila, sastoji se iz velikog broja dijelova, kao što su: kompresor, regulator pritiska, isušivač vazduha, rezervoari, kočni ventil, kočni cilindri itd. Svi elementi, zajedno, čine jedan složen sistem koji ima zadatak da obezbijedi pouzdano usporavanje, odnosno zaustavljanje vozila. Svaki element u sistemu ima svoj zadatak i ulogu, tako da je neophodno ispravno funkcionisanje svih dijelova u sistemu, kako bi isti taj sistem mogao da obavlja zadatke koji se pred njega postavljaju.

Osnovna prednost pneumatskog kočnog sistema u odnosu na hidraulični jeste besplatna i neograničena radna materija, a to je vazduh.

25


LITERATURA

1 Filipović I., Motori i motorna vozila; Mašinski fakultet Univerziteta u Tuzli, 2006.

2 Manitoba Public Insurance, Air Brake Manual, 2012.

3 Milašinović A., Knežević D.; Tehnologija tehničkog pregleda vozila, Saobraćajni fakultet Doboj, 2010.

4 Cakeljić B.; Postojeći sistemi i razvoj kočionih sistema na motornim vozilima, diplomski rad, Saobraćajni fakultet Doboj, 2011.

5 http://www.mpi.mb.ca/

6 http://en.wikipedia.org/wiki/Air_brake_(road_vehicle)

7 http://www.foundationbrakes.com/media/documents/airdiscbrakes/awhitepapercaseforairdiscbrakes.pdf

8 http://www.hidraulika.biz/pneumatika.html

26


27

Documents

Tehnicka dijagnostika vozila