Retarder (Maschinenbau) - Retarder (mechanical engineering)
Ein Retarder ist ein Gerät zu erweitern oder einen Teil der Funktionen von primären ersetzen verwendeten Reibungs -Basis Bremssystemen , in der Regel auf schweren Fahrzeugen . Verzögerer dienen dazu, Fahrzeuge zu verlangsamen oder eine konstante Geschwindigkeit beim Bergabfahren aufrechtzuerhalten, und verhindern, dass das Fahrzeug durch Beschleunigen des Berges "wegläuft". Sie sind normalerweise nicht in der Lage, Fahrzeuge zum Stillstand zu bringen, da ihre Wirksamkeit mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt. Sie werden normalerweise als zusätzliche "Unterstützung" zum Verlangsamen von Fahrzeugen verwendet, wobei das endgültige Bremsen durch ein herkömmliches Reibungsbremssystem erfolgt. Da die Reibungsbremse insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten weniger verwendet wird, erhöht sich ihre Lebensdauer, und da bei diesen Fahrzeugen die Bremsen luftbetätigt sind, hilft dies auch, Luftdruck zu sparen.
Reibungsbasierte Bremssysteme sind anfällig für " Bremsschwund ", wenn sie über einen längeren Zeitraum ausgiebig verwendet werden. Dies kann gefährlich sein, wenn die Bremsleistung unter das zum Anhalten des Fahrzeugs erforderliche Maß fällt - beispielsweise wenn ein LKW oder Bus einen langen Rückgang aufweist. Aus diesem Grund sind solche schweren Fahrzeuge häufig mit einem Zusatzsystem ausgestattet, das nicht auf Reibung basiert.
Verzögerer werden nicht beschränkt Straßenkraftfahrzeuge , sondern auch in verwendet werden können , Eisenbahnsysteme. Der britische Prototyp Advanced Passenger Train (APT) verwendete hydraulische Retarder, damit der Hochgeschwindigkeitszug in der gleichen Entfernung wie Standardzüge mit niedrigerer Geschwindigkeit anhalten konnte , da ein reines reibungsbasiertes System nicht realisierbar war.
Motorbremse
Dieselbetriebene Fahrzeuge
Dieselmotoren regulieren die Leistungsabgabe ausschließlich durch das Volumen und den Zeitpunkt des in die Brennräume eingespritzten Kraftstoffs . Die Motorbremsung, die durch die Erzeugung eines Teilvakuums mit geschlossener Drosselklappe bei jedem Ansaugtakt bei Benzin- / Benzinmotoren erzeugt wird, gilt nicht für Fahrzeuge, die mit Dieselmotoren ausgestattet sind, da solche Motoren ziemlich "freilaufend" sind. Allerdings Clessie L. Cummins , der Gründer von Cummins Engine Company , erkannte , dass die Zylinder Auslassventile durch das Öffnen , wenn der Kolben erreicht den oberen Totpunkt , anstatt am Ende des Arbeitstaktes, die akkumulierte Druckluft im Zylinder könnte , bevor es abgelassen werden könnte als "Feder" wirken, um den Kolben wieder nach unten zu treiben. Auf diese Weise wirkt der Motor als Luftkompressor , wobei die Energie aus dem Getriebe kommt, das zum Komprimieren der Luft verwendet wird, wodurch das Fahrzeug verlangsamt wird. Die dem Getriebe entnommene Leistung kann bei bestimmten Motoren bis zu 90% der Nennleistung des Motors betragen.
In einem Motorbremssystem mit Druckentlastung für einen turbogeladenen Verbrennungsmotor wird eine übermäßige Belastung, die mit dem Öffnen der Auslassventile des Motors nahe dem oberen Totpunkt der Motorkompressionshübe beim Drehen des Motors mit hoher Drehzahl verbunden ist, durch Verringern des Ansaugkrümmerdrucks von verhindert was es sonst bei dieser hohen Geschwindigkeit wäre. Dies erfolgt durch Verzögern des Turboladers, so dass seine Drehzahl geringer ist als bei einer hohen Motordrehzahl.
Diese Art von Retarder ist als Kompressionsmotorbremse oder " Jake-Bremse " bekannt. Ein Nachteil dieses Systems ist, dass es im Betrieb sehr laut wird, insbesondere wenn der Abgasschalldämpfer defekt ist; Daher ist seine Verwendung in einigen Regionen verboten.
Auspuffbremse
Auspuffbremsen sind einfacher zu bedienen als eine Motorbremse . Im Wesentlichen ist das Auspuffrohr des Fahrzeugs durch ein Ventil begrenzt . Dies erhöht den Druck in der Abgasanlage und zwingt den Motor, beim Auslasshub seiner Zylinder härter zu arbeiten , so dass der Motor wieder als Luftkompressor wirkt, wobei die zum Komprimieren der Luft erforderliche Leistung aus dem Auspuffrohr zurückgehalten wird, was sich verzögert das Fahrzeug. Turboladerverzögerer, die den Abgasstrom einschränken, können ebenfalls zur Erhöhung des Abgasdrucks beitragen, um das gleiche Ziel zu erreichen.
Hydraulischer Retarder
Hydraulische Verzögerer nutzen die viskosen Widerstandskräfte zwischen dynamischen und statischen Flügeln in einer mit Flüssigkeit gefüllten Kammer, um eine Verzögerung zu erreichen. Es gibt verschiedene Typen, die Standardgetriebeöl ( Getriebeöl ), eine separate Ölversorgung, Wasser oder eine Mischung aus Öl und magnetischer Verzögerung verwenden können. Magnetische Verzögerer ähneln dem unten diskutierten elektrischen Verzögerer.
Eine einfache Verzögerer Verwendungen Schaufeln einer befestigten Getriebeantriebswelle zwischen der Kupplung und Laufrollen . Sie können auch separat über Zahnräder von einer Antriebswelle angetrieben werden. Die Flügel sind wie bei einem Automatikgetriebe in einer statischen Kammer mit kleinen Abständen zu den Wänden der Kammer (die ebenfalls geflügelt werden) eingeschlossen. Wenn eine Verzögerung erforderlich ist, wird Flüssigkeit (Öl oder Wasser) in die Kammer gepumpt, und der induzierte viskose Widerstand verlangsamt das Fahrzeug. Das Arbeitsfluid erwärmt sich und wird normalerweise durch ein Kühlsystem zirkuliert. Der Verzögerungsgrad kann durch Einstellen des Füllstands der Kammer variiert werden.
Hydraulische Retarder sind extrem leise, oft unhörbar über das Geräusch eines laufenden Motors und im Vergleich zu Motorbremsen besonders leise im Betrieb.
Elektrischer Retarder
Elektrische Verzögerer verwenden elektromagnetische Induktion , um eine Verzögerungskraft bereitzustellen. Eine elektrische Verzögerungseinheit kann auf einem platziert wird Achse , Getriebe oder Antriebsstrang und besteht aus einem Rotor mit der Achse, Getrieben befestigt oder Antriebsstrang-und einem Stator sicher am Fahrzeug befestigt Chassis . Es gibt keine Kontaktflächen zwischen Rotor und Stator und keine Arbeitsflüssigkeit. Wenn eine Verzögerung erforderlich ist, erhalten die elektrischen Wicklungen im Stator Strom von der Fahrzeugbatterie, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, durch das sich der Rotor bewegt. Dies induziert Wirbelströme im Rotor, die dem Stator ein entgegengesetztes Magnetfeld erzeugen. Die entgegengesetzten Magnetfelder verlangsamen den Rotor und damit die Achse, das Getriebe oder die Antriebswelle, an der er befestigt ist. Der Rotor verfügt über interne Flügel (wie eine belüftete Bremsscheibe), um eine eigene Luftkühlung zu gewährleisten , sodass das Motorkühlsystem des Fahrzeugs nicht belastet wird. Der Betrieb des Systems ist äußerst leise.
Ein Hybridfahrzeugantrieb nutzt eine elektrische Verzögerung, um die mechanischen Bremsen zu unterstützen und gleichzeitig die Energie zu recyceln. Der elektrische Fahrmotor fungiert als Generator zum Laden der Batterie . Die in der Batterie gespeicherte Energie hilft dem Fahrzeug beim Beschleunigen.
Regeneratives Bremsen und Wirbelstrombremsen sind getrennte Arten des elektrischen Bremsens. Regeneratives Bremsen wird möglicherweise nicht als Verzögerer eingestuft, da zusätzlich zum vorhandenen Rotor / Stator-Paar des Motors keine zusätzliche physische Hardware verwendet wird. Es bewirkt eine Bremsung unter Verwendung des elektrischen Feldes, das durch die Rotationsträgheit im Rotor / Stator erzeugt wird und durch den Impuls des Fahrzeugs (der Räder) in den Rotor abgegeben wird. Zusätzliche Schaltkreise in der Steuerung werden verwendet, um diesen Stromfluss von den Statorwicklungen in die Batterie zu verwalten, von denen einige als Wärme innerhalb der Schaltkreise der Steuerung abgeführt werden.
Im Gegensatz dazu umfassen Wirbelstrom-Verzögerungsbremsen einen speziellen und speziell gebauten statischen Anker und Rotor, die explizit hergestellt und einem Fahrzeug zum Bremsen und Abführen von Wärme und nicht zur Antriebskraft hinzugefügt werden. Es ist ein spezielles System, das sich vom Motor unterscheidet.
Schließlich ist "dynamisches" Bremsen die komplexe Verwendung des Reglerbremsens, bei dem der Regler entweder zum regenerativen Bremsen oder durch Schalten der Schaltung verwendet werden kann, um den Strom den Widerständen zuzuführen. Auf diese letztere Weise kann ein "rheostatisches" Bremsen erreicht werden. Während eine Wirbelbremse auf Wirbelströmen beruht, um einen magnetischen Widerstand zu erzeugen, von dem ein Teil zufällig als Wärme abgeführt wird, beruht das rheostatische Bremsen auf Steuerkreiswiderständen, die stromgetragene elektrische Energie direkt als Wärme abführen. Einige dynamische Bremsfahrzeuge beschreiben das rheostatische Bremsen als "Stopfenbremsen". Insbesondere wurde das dynamische Bremsen von Gabelstaplern entwickelt, um die Kombination dieser Art des Bremsens mit Steuerungen zu nutzen, die darauf spezialisiert sind, die Fahrzeugrichtung schnell umzukehren.
Dynamische und ein regeneratives Bremsen, wenn sie auf verwendeten elektrischen oder dieselelektrischen Eisenbahnlokomotiven , bedeutet , dass die Elektromotoren , die üblicherweise verwendet werden , werden stattdessen die Straßenräder zum Antrieb verwenden , wie Generatoren , indem die Räder auf einer angetrieben ist Gefälle . Beim regenerativen Bremsen wird der erzeugte elektrische Strom typischerweise in die Stromversorgung (dh Oberleitung , dritte Schiene ) zurückgeführt und kann von anderen Lokomotiven verwendet oder zur späteren Verwendung gespeichert werden. Auf diese Weise erhält eine Lokomotive Strom, wenn sie sich auf ebenem Boden befindet oder bergauf fährt, wirkt jedoch beim Bremsen als Stromversorgung und wandelt die kinetische Energie, die beim Bergabfahren entsteht (oder seltener beim Vorwärtsfahren von Fahrt auf ebenem Boden) in Elektrizität um. Bei einem dieselelektrischen Motor wird die Stromversorgung nicht aus der Ferne erzeugt und von einer Stromquelle gesammelt, sondern direkt von der integrierten Antriebsmaschine (Motor) erzeugt und auf die Motoren übertragen. Derzeit gibt es selten eine Möglichkeit, Elektrizität für eine spätere Verwendung zu speichern. Stattdessen werden die Motoren als Generatoren verwendet, um die Raddrehung zu verzögern, und die erzeugte Energie wird durch Widerstände geleitet, die auf dem Dach der Lokomotive montiert sind, wo sie umgewandelt werden Wärmeenergie (ähnlich wie ein elektrisches Heizelement ) und mit großen Ventilatoren an die Atmosphäre abgegeben. Dies hat zwar den Nachteil, dass die beim Bergabfahren entstehende Energie nicht wiederverwendet wird, schafft jedoch ein leistungsstarkes und sicheres Verzögerungssystem, das nicht dazu neigt , wie mechanische Bremsen zu verblassen oder sich abzunutzen .