Ta strona używa plików cookies, aby zapewnić najlepszą jakość korzystania z naszego serwisu oraz do celów analitycznych. Klikając "Akceptuję", wyrażasz zgodę na używanie wszystkich plików cookies. Możesz również odrzucić zgodę, co spowoduje zablokowanie plików cookies analitycznych. Więcej informacji znajdziesz w naszej Polityce Prywatności.
Hamulce elektromagnetyczne w przyczepach i ciężarówkach: zalety, koszty i ograniczenia
Hamulce elektromagnetyczne zwiększają obciążenie instalacji elektrycznej, a część z nich nie nadaje się do pracy pod wodą.
Sponsorowane
Odkryj rewolucyjną metodę nauki języków
Sprawdź jak w 30 dni opanować podstawy dowolnego języka obcego bez wychodzenia z domu.
Hamulce przyczepy i ciężkiego pojazdu muszą radzić sobie z dużą masą, długim czasem pracy oraz wysoką temperaturą. Z tego powodu obok klasycznych układów hydraulicznych stosuje się rozwiązania wykorzystujące prąd elektryczny i pole elektromagnetyczne. Nie wszystkie działają jednak w ten sam sposób. Elektryczne hamulce przyczepy mogą zastąpić część tradycyjnego układu, hamulce elektryczno hydrauliczne łączą dwa sposoby sterowania, a retardery wykorzystujące prądy wirowe służą przede wszystkim jako dodatkowe źródło siły hamowania.
Trzy różne sposoby wykorzystania elektromagnetyzmu
Najprostszy podział obejmuje elektryczne hamulce montowane w przyczepach, układy elektryczno hydrauliczne oraz hamulce wykorzystujące prądy wirowe. W pierwszym przypadku sygnał elektryczny trafia do mechanizmu hamulcowego przyczepy, który dociska szczęki do bębna. W drugim prąd uruchamia układ hydrauliczny, a samo hamowanie odbywa się w sposób podobny do klasycznego. Trzeci typ nie opiera się na tarciu elementów ciernych. Pole elektromagnetyczne spowalnia obracające się koła, dlatego taki układ pełni najczęściej funkcję retardera, czyli dodatkowego hamulca używanego przed hamulcami zasadniczymi.
Elektryczne hamulce przyczepy są stosunkowo łatwe do montażu i zwykle prostsze w obsłudze niż rozwiązania hydrauliczne.
Hamulce elektryczno hydrauliczne oferują szybkość elektrycznego sterowania oraz siłę typową dla hydrauliki.
Retardery wirowe nie zużywają klocków ani szczęk podczas własnej pracy, ponieważ nie wykorzystują tarcia.
Słownik artykułu
Pojęcia, które warto znać
Krótkie objaśnienia terminów występujących w tekście. Każde hasło prowadzi do szerszej definicji i przykładów użycia.
Każde z tych rozwiązań ma ograniczenia: elektryczne hamulce obciążają akumulator i alternator, retardery tracą skuteczność przy małej prędkości, a elementy elektryczne mogą przestać działać po przerwaniu zasilania.
Elektryczne hamulce przyczepy reagują szybciej
W konwencjonalnym hydraulicznym układzie przyczepy hamowanie może być uruchamiane przez tak zwany mechanizm najazdowy. Kiedy samochód holujący zaczyna zwalniać, przyczepa naciska na niego wskutek bezwładności. Ten ruch powoduje wzrost ciśnienia w układzie hydraulicznym, a płyn hamulcowy dociska szczęki do bębna albo klocki do tarczy. System działa skutecznie, ale nie reaguje dokładnie w tej samej chwili, w której kierowca naciska pedał hamulca. Najpierw musi pojawić się odpowiedni ruch przyczepy i ciśnienie w przewodach.
Elektryczne hamulce przyczepy otrzymują sygnał po naciśnięciu pedału hamulca i mogą uruchomić mechanizm niemal natychmiast. Daje to kierowcy większą kontrolę nad zestawem, szczególnie gdy przyczepa zaczyna mocniej naciskać na pojazd holujący. Ich instalacja oraz późniejsza obsługa są zazwyczaj prostsze niż w przypadku rozbudowanego układu hydraulicznego. Nie oznacza to jednak całkowitego braku serwisowania. Takie hamulce nadal wykorzystują szczęki dociskane do bębna, więc elementy cierne zużywają się i w pewnym momencie wymagają wymiany.
Ważnym elementem instalacji jest sterownik hamulców przyczepy. Sam mechanizm hamulcowy potrzebuje energii przede wszystkim w czasie zwalniania lub zatrzymywania, ale sterownik musi pozostawać zasilany. Opisywane rozwiązania bywają podłączane do instalacji związanej ze światłami pojazdu, które powinny być włączone podczas jazdy, aby system działał prawidłowo. Przerwanie dopływu prądu może oznaczać utratę działania hamulców zależnych od energii elektrycznej, dlatego stan akumulatora, alternatora, przewodów i sterownika ma bezpośrednie znaczenie dla całego zestawu.
Układ elektryczno hydrauliczny łączy dwie technologie
Przy lekkich i mniejszych przyczepach elektryczne hamulce mogą być wystarczające, ale nie zapewniają takiej siły jak hydrauliczne hamulce najazdowe. Ograniczenie staje się ważniejsze przy dużej masie, częstym hamowaniu i intensywnej pracy. Dlatego w ciężkich przyczepach użytkowych stosuje się często układ elektryczno hydrauliczny. Sygnał sterujący jest w nim elektryczny, więc reakcja może nastąpić szybko, natomiast dalsza praca mechanizmu odbywa się hydraulicznie.
Takie rozwiązanie ma łączyć szybkość i kontrolę charakterystyczną dla sterowania elektrycznego z siłą hydraulicznych hamulców. Nie jest jednak rozwiązaniem pozbawionym wad. Jest bardziej złożone i droższe niż prosty elektryczny układ przyczepy, ponieważ wymaga zarówno elementów elektrycznych, jak i hydraulicznych. W zamian lepiej odpowiada wymaganiom dużych przyczep komercyjnych, które mogą być zbyt ciężkie dla samych elektrycznych hamulców bębnowych.
Retardery wirowe odciążają hamulce zasadnicze
Inną grupą są hamulce wykorzystujące prądy wirowe, spotykane przede wszystkim w ciężarówkach i autobusach. Nie zastępują one klasycznych hamulców tarczowych lub bębnowych, tylko przejmują dużą część spowalniania pojazdu. Ich działanie nie wymaga dociskania klocków do tarczy ani szczęk do bębna, więc podczas pracy retardera nie dochodzi do typowego zużycia ciernego. Rozwiązanie może współpracować zarówno z hamulcami tarczowymi, jak i bębnowymi, które nadal są używane w wielu ciężkich pojazdach.
Największą zaletą takiego retardera jest ograniczenie obciążenia klasycznego układu. Podczas długiego zjazdu ze stromego wzniesienia albo jazdy z dużym obciążeniem klocki i szczęki nie muszą przez cały czas wykonywać całej pracy. Według producenta KLAM retarder wirowy może przejąć około 85 proc. zadania hamowania, pozostawiając hamulcom zasadniczym około 15 proc. Producent twierdzi również, że w takich warunkach elementy hamulców zasadniczych mogą działać nawet siedem razy dłużej. Są to deklaracje producenta dotyczące jego rozwiązania, a nie uniwersalna wartość dla każdego retardera.
Mniejsze obciążenie ciernych elementów pomaga również ograniczyć ryzyko zaniku skuteczności hamulców. Podczas normalnej jazdy kierowca naciska pedał przez kilka sekund, a wygenerowane ciepło może się rozproszyć. Długi zjazd górską drogą lub holowanie przeciążonej przyczepy zmienia sytuację. Klocki naciskające na tarcze albo szczęki pracujące na bębnach mogą wtedy wytwarzać więcej ciepła, niż układ jest w stanie odprowadzić. W efekcie droga potrzebna do zwolnienia lub zatrzymania wydłuża się. Retarder przejmuje część pracy i zmniejsza tarcie, które prowadzi do przegrzania.
Retardery wirowe nie działają jednak równie skutecznie w całym zakresie prędkości. Ich działanie zależy od obracania się kół, a moment hamujący jest większy przy wyższej prędkości. Gdy pojazd zwalnia, układ nie jest już w stanie wygenerować wystarczającej siły, aby samodzielnie zatrzymać koła. Dlatego przy małych prędkościach oraz pod koniec hamowania do pracy muszą wkroczyć hamulce zasadnicze. Retarder może spowolnić pojazd, ale nie utrzyma go w miejscu po zatrzymaniu.
Koszt zakupu to nie jedyny czynnik
Elektryczne hamulce przyczepy mają przewagę nad konwencjonalnymi hamulcami hydraulicznymi także pod względem początkowego kosztu. Według danych przytoczonych w materiale komplet wraz z profesjonalnym montażem kosztuje zwykle od 200 do 600 dolarów za oś. Dla porównania, hydrauliczne hamulce najazdowe z siłownikiem, zestawem hamulców bębnowych lub tarczowych oraz montażem kosztują od 550 do ponad 1200 dolarów za oś. Różnica może być istotna, zwłaszcza w przypadku lżejszych przyczep, dla których nie jest potrzebna większa siła hydrauliki.
Retarder wirowy nie daje podobnej oszczędności na początku, ponieważ jest montowany dodatkowo do klasycznych hamulców. Jego sens ekonomiczny wynika przede wszystkim z możliwego wydłużenia trwałości klocków, szczęk i innych elementów ciernych. Rzadsze wymiany mogą obniżyć koszty eksploatacji, a krótsze przestoje pojazdu mają znaczenie dla przewoźników, zarówno prowadzących pojedynczy pojazd, jak i zarządzających flotą. Sam retarder także nie jest całkowicie bezobsługowy. Jego elementy elektryczne mogą ulec awarii i wymagać naprawy lub wymiany.
Masa, zasilanie i odporność na warunki pracy
Dodatkowe hamulce elektromagnetyczne wymagają kompromisów. Retardery wirowe mogą być ciężkie, ponieważ zawierają duże cewki i inne masywne elementy. W zależności od rozmiaru system może dodać do pojazdu ponad 500 funtów. Taki przyrost masy może być uzasadniony w autobusie miejskim albo ciężarówce, która i tak jest przystosowana do przewożenia dużego obciążenia. W mniejszym samochodzie osobowym dodatkowa masa oznaczałaby gorszą efektywność, dlatego tego typu rozwiązania nie są typowym wyposażeniem małych aut.
Masa wpływa również na zużycie energii i ekonomikę pracy pojazdu. Z tego powodu rozwijane są inteligentne systemy sterowania retarderem, które mają lepiej dopasowywać jego działanie do warunków jazdy. Wśród stosowanych strategii wymienia się hamowanie regeneracyjne, współpracę z przewidywującym tempomatem oraz wykorzystanie mapowania terenu na podstawie GPS. Nie wszystkie retardery potrzebują zewnętrznego zasilania w taki sam sposób. Konstrukcje wykorzystujące magnesy trwałe mogą działać bez dodatkowego źródła prądu, podczas gdy systemy z elektromagnesami wymagają zasilania.
Elektryczne hamulce przyczepy również zwiększają obciążenie akumulatora i alternatora, szczególnie gdy działają często albo są połączone z rozbudowanym sterownikiem. W przypadku retarderów z elektromagnesami zapotrzebowanie może wymagać mocniejszego alternatora i akumulatora. To kolejny powód, dla którego przed montażem trzeba uwzględnić nie tylko sam mechanizm hamulcowy, ale także możliwości instalacji elektrycznej pojazdu.
Istotne jest także środowisko pracy. Układy zależne od prądu nie powinny być zanurzane w wodzie, ponieważ ich działanie opiera się na elementach elektrycznych i połączeniach, które mogą zostać uszkodzone albo przestać działać. Z tego powodu elektryczne hamulce przyczepy nie są zalecanym rozwiązaniem do przyczep używanych przy wodowaniu łodzi. To, że takie modyfikacje pojawiają się w internetowych opisach użytkowników, nie zmienia technicznych ograniczeń systemu.
W praktyce wybór zależy więc od masy zestawu, intensywności pracy, wymaganej siły hamowania i możliwości instalacji elektrycznej. Dla lekkiej przyczepy elektryczne hamulce mogą oznaczać prostszy montaż, szybszą reakcję i niższy koszt początkowy. Przy większych obciążeniach lepiej sprawdzają się rozwiązania hydrauliczne albo elektryczno hydrauliczne. W ciężarówkach i autobusach retarder wirowy może odciążyć hamulce zasadnicze, ograniczyć ich zużycie oraz zmniejszyć ryzyko przegrzania, ale nie zastąpi ich podczas wolnej jazdy i końcowej fazy zatrzymywania.
