Što radi proporcijski ventil? Kako radi, zašto je važno i znak kvara

Lagano natovareno dostavno vozilo snažno koči dok mu automobil upada u trak na mokrom kružnom toku. Nos ponire, stražnje gume gube prianjanje, a stražnji dio se počinje široko zanjihati. To njihanje je upravo kvar za koji je proporcionalni ventil kočnice dizajniran da ga zaustavi.

Proporcionalni ventil je mala hidraulička komponenta, ali ipak odlučuje koliko sile kočenja stražnja osovina može koristiti. Kada je loše usklađeno ili pokvareno, vozilo koje bi se trebalo zaustaviti u ravnoj liniji može se okrenuti, kliziti bočno ili mu treba predugo da se zaustavi.

Što proporcijski ventil zapravo radi

Proporcionalni ventil nalazi se između glavnog cilindra i kruga stražnje kočnice. Na većini automobila i lakih kamiona, uvučen je u izlaz glavnog cilindra, montiran na okvir ili ugrađen u kombinirani ventil koji također sadrži prekidač razlike tlaka za svjetlo upozorenja kočnice.

Ventil nije jednostavan prekidač za uključivanje i isključivanje. To je hidraulički limiter osjetljiv na pritisak s namjernom točkom razdvajanja ugrađenom u njegovu kalibraciju. Njegov se posao može sažeti u jedno pravilo:

Tijekom laganog i umjerenog kočenja, ventil omogućuje da puni hidraulički tlak dođe do stražnjih kočnica. Kada tlak u cjevovodu naraste iznad točke uključivanja, ventil ograničava daljnji protok tako da tlak stražnje kočnice raste mnogo sporije od tlaka prednje kočnice.

Jednostavnim inženjerskim jezikom, stražnji krug je "ošišan" iznad postavljenog ulaznog tlaka. Ispod točke uključivanja, ventil se ponaša kao ravna cijev. Iznad točke uključivanja, ventil počinje padati postotak ulaznog tlaka. Moment stražnje kočnice stoga namjerno postaje slabiji od momenta prednje kočnice tijekom naglog zaustavljanja.

Ova se funkcija često brka s pojačanjem kočnica, modulacijom protiv blokiranja ili elektroničkom kontrolom stabilnosti. Ti sustavi djeluju na kočnice nakon što se kotač već počeo opasno ponašati. Proporcionalni ventil radi prije te točke, oblikujući krivulju hidrauličkog tlaka tako da je vjerojatnost da će doći do stražnjeg blokiranja daleko manja.

Zašto je vozilu potrebno ograničenje tlaka na stražnjim kočnicama

Kočenje nije samo stvar jačeg stezanja kotača koji se okreće. Sposobnost gume da prenese silu kočenja ovisi o tome koliko okomita težina pritišće nju. Tijekom svakog snažnog zaustavljanja, prijenos težine dramatično mijenja tu jednadžbu.

Zamislite vozilo koje usporava dovoljno jako da se nos vidljivo spusti. Prednji ovjes se sabija, stražnji se ovjes rasterećuje, a značajan dio težine vozila pomiče se prema prednjoj osovini. Kao rezultat toga, stražnje gume imaju manje prianjanja, dok prednje gume imaju bolje prianjanje.

Kad bi kočioni sustav slao isti pritisak na svaki kotač, stražnje kočnice bi se prve blokirale jer bi izgubile prianjanje gume puno prije nego prednje. Proporcionalni ventil ispravlja tu neravnotežu odbijanjem slanja pretjeranog tlaka u stražnji krug.

Što se događa kada se stražnji kotači blokiraju prije prednjih

Kotač koji je blokiran i klizi gotovo da nema bočnog ili usmjerenog prianjanja. To ima ozbiljne posljedice kod pravocrtnog zaustavljanja u nuždi:

Stražnji dio vozila može prekinuti trakciju i okretati se oko prednje osovine, uzrokujući okretanje ili zamah poput noža.
Upravljanje postaje daleko manje učinkovito jer stražnja osovina više ne stabilizira putanju vozila.
Zaustavni put se povećava jer blokirana klizna guma stvara manju silu kočenja od gume koja se još vrti blizu svoje granice prianjanja.
Vrućina i prazne mrlje oštećuju stražnje gume, posebno kada se vozilo često vozi prazno ili malo opterećeno.

Isti princip vrijedi za kombi, kamionet, laku komercijalnu šasiju ili osobni automobil koji vuče prikolicu. Što se više opterećenje stražnje osovine mijenja između opterećenog i praznog stanja, to važniji postaje pravilno kalibriran proporcijski ventil.

Kako ventil proizvodi krivulju tlaka u dva stupnja

Unutar proporcijskog ventila nalazi se klip s oprugom ili mješalica. Tijekom laganog kočenja, hidraulička tekućina najlakše prolazi kroz ventil. Unutarnji klip ostaje izvan svog sjedišta, a izlazni tlak gotovo točno odgovara ulaznom tlaku.

Kada vozač jače koči, rastući hidraulički tlak gura unutarnji klip ventila. Pri unaprijed postavljenom tlaku, sila iz tekućine nadvladava kalibracijsku oprugu, klip se pomiče, a prolaz tekućine je djelomično zatvoren. Od tog trenutka nadalje, samo kontrolirana količina dodatnog tlaka dopire do stražnjih kočnica—često između otprilike 30 i 50 posto dodatnog ulaznog tlaka.

Grafikon tog ponašanja nije ravna proporcionalna linija preko cijelog hoda pedale. To je krivulja s dva nagiba s krivinom poznatom kao točka koljena ili točka razdvajanja. Inženjeri odabiru tu točku i sekundarni nagib kako bi odgovarali raspodjeli težine vozila, hodu ovjesa, međuosovinskom razmaku i vrsti stražnje kočnice.

Da bi se ponašanje lakše predočilo, uzmite ventil s uključivanjem na 300 psi i omjerom sekundarnog tlaka od 40 posto:

Primjer odnosa tlaka za proporcionalni ventil s točkom uključivanja od 300 psi i sekundarnim nagibom od 40%. Prava kalibracija ovisi o vozilu.
Ulaz glavnog cilindra (psi)	Izlaz stražnjeg kruga (psi)	Stanje ventila
100	100	Puni protok
200	200	Puni protok
300	300	Točka urezivanja
400	340	Tlak ograničen
500	380	Tlak ograničen
600	420	Tlak ograničen
800	500	Tlak ograničen

Točne brojke razlikuju se od jedne do druge obitelji vozila jer stražnje bubanj kočnice, stražnje disk kočnice i teške stražnje osovine trebaju različite profile pritiska. Ono što se ne mijenja je logika: iznad koljena, stražnji tlak mora rasti blažom brzinom od prednjeg, tako da stražnje gume nikada ne primaju više okretnog momenta nego što mogu fizički iskoristiti.

Zašto ABS ne čini proporcijski ventil zastarjelim

Sustavi protiv blokiranja kotača prate brzinu kotača i otpuštaju kočioni tlak kada kotač počne blokirati. To zvuči slično poslu ventila za doziranje, ali dvije komponente rade na potpuno različitim točkama u procesu kočenja.

ABS reagira na kotač koji je već izgubio prianjanje. Proporcionalni ventil sprječava stražnje kotače da dosegnu tu opasnu razinu uopće pri većini normalnih i umjerenih paničnih zaustavljanja. Kada se ABS aktivira, proporcijski ventil je još uvijek bitan jer on određuje hidrauličku osnovnu liniju prema kojoj ABS modulator mora raditi.

Vozilo s teškom papučicom kočnice, ljepljivim stražnjim kočnicama ili neispravno kalibriranim ventilom prisilit će ABS sustav da radi mnogo jače nego što je predviđeno. Rezultat je duži zaustavni put, više buke i pulsiranja papučice te nepotrebno trošenje ABS pumpe i ventila modulatora. Proporcionalni ventil koji ispravno funkcionira održava hidraulički temelj uravnoteženim tako da elektronički sustavi moraju podnijeti samo zadnjih nekoliko postotaka proklizavanja kotača.

Kako se ista logika pojavljuje u gospodarskim vozilima sa zračnim kočnicama

Većina rezultata pretraživanja o proporcijskim ventilima dolazi iz svijeta osobnih automobila jer krugovi hidrauličnih kočnica koriste točan naziv komponente. Tehničari koji rade na teškim kamionima i autobusima vide isti problem—blokadu stražnje osovine kada je vozilo malo opterećeno—ali rješenje u potpunom pneumatskom kočionom sustavu osmišljeno je s drugačijim hardverom, kao što su kontrolni ventili osjetljivi na opterećenje i relejni ventili.

Relejni ventil u zračnom kočnom sustavu prima mali pilot tlak od ventila nožne kočnice i koristi ga za ispuštanje komprimiranog zraka iz spremnika izravno u kočne komore. Ne smanjuje tlak na potpuno isti način kao hidraulički proporcionalni ventil, ali obavlja istu vrstu čina balansiranja za raspored teških vozila: skraćuje vrijeme odziva, oblikuje povećanje tlaka na stražnjoj osovini i treba ga uskladiti s konfiguracijom osovine vozila i rasponom opterećenja.

Za tehničare koji se kreću između klasa vozila, metoda rješavanja problema je korisnija od naziva komponente. Ako malo opterećeni kamion blokira svoju stražnju osovinu tijekom oštrog zaustavljanja, inspektor provjerava je li kočioni ventil na toj osovini ispravno postavljen, je li hod potisne šipke podešen i prati li tlak koji se isporučuje u stražnje komore predviđenu karakteristiku. Praktična pozadina obitelji pneumatskih kočnih ventila pomaže razjasniti gdje se hidraulički i zračni sustav međusobno ne slažu.

Kada timovi za održavanje naručuju zamjenske jedinice za gospodarska vozila sa zračnom kočnicom, kompletni kompleti relejnih ventila često se koriste umjesto ponovne izrade uložaka na vozilu, jer se kućište, kalibracija i hardver za montažu biraju zajedno za određeni raspored osovina.

Complete Relay Valve Kit for Pneumatic Brake Systems

Kompletan komplet relejnih ventila za pneumatske kočione sustave Ovaj komplet uključuje kućište, kalibraciju i komponente za ugradnju za gospodarska vozila sa zračnom kočnicom, nudeći zamjenu spremnu za ugradnju koja se usklađuje s određenim rasporedom osovina i pomaže u izbjegavanju neusklađenosti kalibracije. Pogledajte proizvod →

Isti standard usklađivanja ventila s vozilom primjenjuje se bez obzira na to je li krug napunjen kočionom tekućinom ili komprimiranim zrakom. Pogrešna kalibracija nije samo problem performansi; to je sigurnosni rizik koji će se pojaviti u najgorem mogućem trenutku.

Simptomi kvara proporcijskog ventila

Proporcionalni ventil obično kvari na jedan od tri načina: zaglavi se u potpuno otvorenom položaju, potpuno blokira stražnji krug ili curi tekućina pored svojih brtvi. Svaki način kvara stvara različite pritužbe u vožnji.

Stražnji kotači se blokiraju tijekom snažnog kočenja. Kada je ventil zaglavljen otvoren, ne ograničava stražnji tlak iznad točke uključivanja. Stražnja osovina prima previše momenta kočenja, a stražnji dio vozila može kliziti ili iskoračiti na mokrom ili suhom kolniku.
Stražnje kočnice jedva reagiraju. Ako krhotine ili korozija drže unutarnji klip zatvorenim, tlak ne može doprijeti do stražnjeg kruga. Vozilo juri naprijed pri kočenju, zaustavni put se povećava, a stražnji bubnjevi ili diskovi ostaju osjetno hladniji od prednjih nakon oštrog zaustavljanja.
Tekućina curi iz tijela ventila ili njegovih spojeva. Ventil koji curi snižava razinu tekućine, s vremenom stvara meku papučicu i ostavlja vidljivu koroziju oko spojenog spoja kombiniranog ventila.
Lampica upozorenja kočnice ostaje upaljena ili se stalno uključuje. Mnogi kombinirani ventili sadrže sklopku za razliku tlaka koja otkriva razliku između prednjeg i stražnjeg kruga. Zaglavljeni dozirni ventil može taj prekidač držati izvan središta čak i nakon što je izvorno curenje ili kvar na cilindru kotača popravljen.
Povlačenje kočnice koje se pojavljuje samo pri oštrom kočenju. Neki proporcionalni ventili kombiniraju se sa stražnjom vezom s senzorom visine ili opterećenjem u lakim komercijalnim primjenama. Ako je ta poveznica odvojena ili zahrđala, ventil može zadržati pogrešnu kalibraciju i natjerati vozilo da vuče prema jednoj strani.

Dijagnosticiranje proporcijskog ventila prije njegove zamjene

Proporcionalni ventil rijetko je prvi dio koji bi se trebao okriviti za pritužbu na kočnice. Onečišćenje kočione tekućine, zaglavljeni cilindri kotača, pretjerano podešene stražnje papuče i istrošeni ovjes proizvode slične simptome. Najpametniji dijagnostički slijed kreće se od jednostavnih provjera do tlačnih testova.

Provjerite jesu li same stražnje kočnice u dobrom stanju. Servisirajte bubnjeve ili diskove, zamijenite istrošeni tarni materijal i potvrdite da se cilindri ili čeljusti stražnjih kotača slobodno pomiču.
Provjerite podešavanje papučica stražnje kočnice. Ako se vuku ili su nepravilno podešeni, stvorit će lažan dojam kvara proporcionalnog ventila.
Izvedite kontrolirano zaustavljanje pri maloj brzini na praznoj, suhoj parceli. Ako se stražnji dio blokira samo kad se papučica oštro udari, greška je vjerojatno na strani sustava koja ograničava pritisak, a ne u dijelovima koji se treju.
Koristite manometar. Ugradite mjerač u stražnji otvor za odzračivanje, čvrsto pritisnite papučicu kočnice i usporedite očitanje s tlakom u glavnom cilindru. Zdrav ventil održava stražnji tlak ispod ulaznog nakon točke uključivanja; zaglavljeni otvoreni ventil dovodi ulazni tlak do kraja.
Provjerite ima li na tijelu ventila tragova tekućine, korozije i nagnječenih kočionih vodova. Na kombiniranim ventilima, potvrdite da je prekidač tlačne razlike ponovno centriran nakon bilo kojeg prethodnog hidrauličkog popravka.
Zamijenite ventil jedinicom kalibriranom za isti raspon opterećenja stražnje osovine, a zatim odzračite sva četiri kuta koristeći redoslijed odzračivanja koji je naveo proizvođač.

Očitavanje tlaka uvijek treba prikupljati s potpuno napunjenim kočionim sustavom i pomoćnikom koji čvrsto drži papučicu. Trenutačna očitanja uz pomoć brzih pumpi s pedalom mogu dovesti u zabludu jer dozirni ventil treba stabilan ulazni tlak kako bi čisto dostigao svoju točku uključivanja.

Kada sve radi, dozirni ventil nevidljivo obavlja svoj posao. Vozač jednostavno pritisne papučicu, vozilo se spusti naprijed, a sva četiri kotača dijele rad na zaustavljanju bez dramatike. Međutim, u trenutku kada ventil zakaže, čak i inače zdrav kočioni sustav postaje opasan u paničkom zaustavljanju.

Zbog toga inženjeri kočnica kalibraciju proporcija tretiraju kao sastavni dio dizajna vozila, a ne kao dodatak. Bez obzira koristi li vozilo hidraulički ventil na kamionetu ili pažljivo usklađen relejni ventil postavljen na komercijalnu šasiju sa zračnim kočnicama, cilj je uvijek isti: održati stražnju osovinu stabilnom dok puštate prednje kočnice da obave težak posao.