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Composants de base du système de freins pneumatiques
airbrakes Le système de freins pneumatiques le plus simple se compose d'un compresseur avec un régulateur, de conduites d'air, d'un réservoir, d'une pédale de frein (valve de pied) et de freins de base. Ces composants travaillent ensemble pour emmagasiner l'air comprimé et le convertir en force de freinage.
Règles clés
- ✓Un compresseur pompe l'air et un régulateur contrôle le compresseur
- ✓Un réservoir emmagasine l'air comprimé et la valve de pied dirige l'air vers les freins
- ✓Les freins de base comprennent les chambres de frein, les ajusteurs automatiques, les garnitures de frein et les tambours ou rotors
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Fonctionnement de la chambre de frein à air
airbrakes La chambre de frein à air convertit la force de l'air comprimé en une force mécanique puissante par l'intermédiaire de la tige de poussée et du levier de réglage. Elle se compose d'un diaphragme flexible serré entre deux boîtiers en acier, ainsi que d'une tige de poussée, d'un ensemble de plaque et d'un ressort de rappel. Lorsque l'air est admis, le diaphragme se gonfle et pousse la tige de poussée vers l'extérieur.
Règles clés
- ✓La chambre de frein à air convertit la force de l'air comprimé en force mécanique par l'intermédiaire de la tige de poussée et du levier de réglage.
- ✓La force de la tige de poussée est régie par la pression d'air et la surface effective du diaphragme.
- ✓Lorsque le levier de réglage forme un angle d'environ 90 degrés avec la tige de poussée, il fournit un effet de levier optimal.
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Fonctionnement du frein de fondation à came en S
airbrakes Le frein de fondation est l’ensemble situé à chaque roue et actionné par le système de freinage pneumatique. Le type le plus répandu est le frein à tambour à came en S. La pression d’air déplace la tige de poussée, ce qui fait tourner le levier de réglage et la came en S, forçant les garnitures de frein contre le tambour pour créer de la friction et arrêter la roue.
Règles clés
- ✓Le frein à tambour à came en S est le type de frein de fondation le plus répandu
- ✓La pression d’air déplace la tige de poussée, qui fait tourner le levier de réglage et la came en S afin de plaquer les garnitures contre le tambour
- ✓Les ressorts de rappel des mâchoires de frein maintiennent les garnitures éloignées du tambour lorsque la pression d’air est relâchée
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Fonctionnement du gouverneur
airbrakes Le gouverneur arrête le compresseur de pomper de l'air une fois qu'une pression déterminée est atteinte (phase de décharge) et le redémarre lorsque la pression chute. Cela maintient la pression du système à l'intérieur d'une plage de fonctionnement.
Règles clés
- ✓Les gouverneurs déchargent habituellement le compresseur à environ 125 lb/po² (le maximum varie de 105 à 135 lb/po²).
- ✓La plage d'enclenchement/déclenchement devrait être d'environ 20 lb/po² (138 kPa).
- ✓Le gouverneur doit redémarrer le compresseur si la pression descend sous 80 lb/po² (552 kPa).
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Réservoirs et soupape de sûreté
airbrakes Des réservoirs en acier emmagasinent l'air comprimé. Une soupape de sûreté sur le premier réservoir protège contre la surpression. Le réservoir d'alimentation (réservoir humide) recueille la vapeur d'eau, l'huile et le carbone qui forment des boues, c'est pourquoi des valves de purge sont utilisées pour les évacuer.
Règles clés
- ✓La soupape de sûreté (soupape d'échappement) est normalement réglée pour évacuer l'excès de pression à environ 150 p.s.i. (1 034 kPa).
- ✓Si la soupape de sûreté libère de la pression, le régulateur ou le compresseur doit être entretenu par un mécanicien qualifié.
- ✓La plupart des fabricants recommandent de purger les réservoirs quotidiennement pour éliminer les boues et l'eau.
- ✓Ne vous placez pas dans la trajectoire directe de l'air comprimé lorsque vous purgez les réservoirs.
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Fonctionnement de la valve de pied (pédale)
airbrakes Appuyer sur la pédale de frein (pédale de la valve de pied) applique les freins à air. C'est un régulateur de pression commandé au pied ; on appuie plus loin, pas plus fort, pour appliquer une force de freinage plus grande. Le maintien en position garde la pression constante et reconstitue automatiquement les petites fuites. Le relâchement évacue l'air d'application vers l'atmosphère.
Règles clés
- ✓Pour appliquer une force de freinage plus grande, on appuie plus loin sur la valve de pied, pas plus fort
- ✓Le maintien de la pédale dans une position garde la pression d'air délivrée constante et reconstitue les petites fuites en aval
- ✓L'application maximale du frein ne peut pas dépasser la pression dans les réservoirs
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Comment les freins pneumatiques s'appliquent et se relâchent
airbrakes Lorsque la valve de pied est enfoncée, l'air circule du réservoir vers les chambres à air, les mettant sous pression afin que les garnitures entrent en contact avec les tambours. Lorsqu'elle est relâchée, un port d'échappement s'ouvre, l'air s'échappe et les ressorts de rappel rétractent la tige-poussoir, les tendeurs de frein, les cames en S et les garnitures.
Règles clés
- ✓L'application de la valve de pied dirige l'air vers les chambres pour mettre les garnitures en contact avec les tambours
- ✓Le relâchement de la valve de pied ouvre un port d'échappement afin que l'air des chambres s'échappe dans l'atmosphère
- ✓Les ressorts de rappel ramènent la tige-poussoir et la came en S, et les ressorts de rappel des sabots de frein rétractent les garnitures
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Systèmes de freins pneumatiques doubles
airbrakes Les systèmes de freins pneumatiques doubles, utilisés depuis le milieu des années 1970, utilisent une double valve de pied qui agit comme deux valves de commande indépendantes actionnées par une seule pédale. Cela divise le système en sections primaire et secondaire, chacune ayant sa propre alimentation, sa propre distribution et son propre échappement, de sorte qu'un arrêt contrôlé est possible si une section fait défaut.
Règles clés
- ✓La double valve de pied comporte des sections primaire et secondaire; la section primaire est la plus près de la pédale et commande souvent les freins de l'essieu moteur, tandis que la section secondaire commande habituellement les freins de l'essieu directeur
- ✓La plupart des systèmes doubles utilisent trois réservoirs : un réservoir d'alimentation et deux réservoirs de service (primaire et secondaire), chacun rempli par un clapet de non-retour
- ✓Si une section fait défaut complètement, le conducteur peut quand même effectuer un arrêt contrôlé avec une puissance de freinage réduite
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Chambre de frein pneumatique et multiplication de la force
airbrakes La chambre de frein pneumatique convertit la force de l’air comprimé en une forte force mécanique par l’intermédiaire de la tige-poussoir et du levier de réglage. Le levier de réglage agit comme un levier, ce qui procure un effet de levier (multiplication de la force).
Règles clés
- ✓Une chambre de type 30 à 100 p.s.i. (690 kPa) développe une force de tige-poussoir de 3 000 livres
- ✓Le levier de réglage agit comme un levier pour multiplier la force et compense aussi l’usure des freins
- ✓La chambre de frein pneumatique se compose d’un diaphragme souple fixé entre deux boîtiers en acier, ainsi que d’une tige-poussoir, d’un ensemble de plaque et d’un ressort de rappel
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Freins de fond à came en S
airbrakes Le frein de fond est l'ensemble de frein à chaque roue. Le type le plus répandu est le frein à tambour à came en S, où la pression d'air déplace la tige de poussée, ce qui fait tourner le levier de réglage et la came en S pour plaquer les garnitures contre le tambour.
Règles clés
- ✓La pression d'air déplace la tige de poussée, ce qui fait tourner le levier de réglage et la came en S, plaquant les garnitures contre le tambour pour créer de la friction
- ✓Le levier de réglage sert à ajuster les freins afin de compenser l'usure des garnitures et du tambour
- ✓Les ressorts de rappel des sabots de frein maintiennent les garnitures à l'écart du tambour lorsque la pression d'air est relâchée
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Fonctionnement du compresseur d'air
airbrakes Le compresseur aspire l'air atmosphérique et le comprime, le refoulant par une conduite d'air vers un réservoir d'alimentation. Il fonctionne chaque fois que le moteur tourne et opère selon des courses d'admission et de compression.
Règles clés
- ✓Le compresseur fonctionne tant que le moteur tourne
- ✓Le compresseur doit établir la pression dans les réservoirs de 50 à 90 p.s.i. en 3 minutes au ralenti accéléré (1 000 à 1 200 r.p.m.)
- ✓À la course d'admission, l'air est aspiré; à la course de compression, la soupape d'admission se ferme et la soupape de refoulement s'ouvre pour alimenter le réservoir en air comprimé
- ✓Vérifier régulièrement le filtre à air et l'alimentation en huile du compresseur; vérifier la tension de la courroie
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Fonction du régulateur
airbrakes Le régulateur commande le moment où le compresseur pompe de l’air. Lorsque la pression est suffisante, le régulateur fait décharger le compresseur; lorsque la pression baisse, il relance la compression.
Règles clés
- ✓Les régulateurs sont généralement réglés pour décharger le compresseur à environ 125 p.s.i. (le maximum varie entre 105 et 135 p.s.i.)
- ✓L’écart entre le point d’enclenchement et le point de coupure doit être d’environ 20 p.s.i. (138 kPa)
- ✓Les normes de sécurité des véhicules exigent que le régulateur permette au compresseur de reprendre la compression si la pression descend sous 80 p.s.i. (552 kPa)
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Fonctionnement de la valve de pied
airbrakes La valve de pied (pédale de frein) applique les freins pneumatiques et agit comme régulateur de pression commandé au pied, vous permettant de choisir la pression d’application nécessaire pour des arrêts doux ou rapides.
Règles clés
- ✓Il ne faut pas appuyer plus fort pour obtenir plus de force de freinage; il faut appuyer plus loin pour augmenter la pression d’application.
- ✓Maintenir la valve de pied dans une position donnée maintient constante la pression d’air transmise.
- ✓L’application maximale des freins ne dépassera pas la pression régnant dans les réservoirs.
- ✓Relâcher la valve de pied évacue l’air d’application par les orifices d’échappement vers l’atmosphère.
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Pourquoi les freins pneumatiques sont utilisés
airbrakes Les systèmes de freins pneumatiques appliquent une force beaucoup plus grande que les systèmes de freinage hydrauliques, ce qui est nécessaire pour supporter les charges lourdes des véhicules commerciaux. Ils tolèrent également mieux les petites fuites qui pourraient causer une défaillance d’un système hydraulique, car le compresseur produit plus d’air comprimé au besoin.
Règles clés
- ✓Les freins pneumatiques appliquent une force plus grande que les freins hydrauliques pour gérer les charges commerciales lourdes
- ✓Les systèmes de freins pneumatiques tolèrent mieux les petites fuites parce que le compresseur réapprovisionne l’air
- ✓Les freins pneumatiques peuvent arrêter en toute sécurité les véhicules commerciaux lourds
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Air comprimé et pression
airbrakes L’air peut être comprimé dans un espace plus petit, ce qui augmente sa résistance et crée une pression qui se convertit en force mécanique pour appliquer les freins. La pression est mesurée comme une force par unité de surface, par exemple en livres par pouce carré (p.s.i.) ou en kilopascals (kPa).
Règles clés
- ✓Une force de 10 livres appliquée sur un pouce carré équivaut à 10 p.s.i. ou 68,9 kPa
- ✓Plus la pression d’air est élevée, plus la force exercée pour appliquer les freins est grande
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Multiplication de force et régaleur de jeu
airbrakes La force à la roue pour arrêter le véhicule est beaucoup plus grande que la force appliquée à la pédale de frein. Le régaleur de jeu agit comme un levier, ce qui offre une multiplication de force (effet de levier), et compense aussi l’usure des freins. Les camions et les autobus plus lourds ont besoin de plus d’avantage mécanique que les voitures.
Règles clés
- ✓Le régaleur de jeu agit comme un levier pour multiplier la force de freinage et compenser l’usure des freins
- ✓L’effet de levier est une forme de multiplication de force nécessaire aux véhicules lourds
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Dimensions et force des chambres pneumatiques
airbrakes Les chambres pneumatiques sont fabriquées en diverses tailles pour correspondre à la capacité de l’essieu, afin qu’aucun essieu ne soit sous-freiné ou sur-freiné. Une chambre courante de type 30 a une surface effective de diaphragme de 30 pouces carrés et produit une force importante à la pression du système.
Règles clés
- ✓Une chambre de type 30 alimentée à 100 p.s.i. (690 kPa) développe une force de tige de poussée de 3 000 livres
- ✓Les chambres pneumatiques vont du type 9 (9 po²) au type 36 (36 po²) pour correspondre à la capacité de l’essieu
- ✓Les arrêts normaux utilisent habituellement une pression d’application inférieure à 20 p.s.i. (138 kPa)
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Chambres de frein à longue course par rapport aux chambres régulières
airbrakes De nombreux nouveaux systèmes de freins pneumatiques utilisent des chambres de frein à longue course, dont la course de la tige de poussée est plus longue que celle des chambres standard. Elles peuvent être identifiées visuellement grâce à des marquages spécifiques.
Règles clés
- ✓Les chambres à longue course ont une course de la tige de poussée plus longue que les chambres standard
- ✓Les chambres à longue course peuvent être identifiées par des orifices d'admission carrés et/ou des plaques d'identification trapézoïdales sur un boulon de collier
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Fonction du compresseur d'air
airbrakes Le compresseur aspire l'air atmosphérique, le comprime et le refoule vers un réservoir d'alimentation. Il est monté sur le moteur et entraîné par celui-ci (par engrenages ou courroie) et fonctionne dès que le moteur tourne. Il fonctionne selon des courses d'admission et de compression comme un moteur d'automobile.
Règles clés
- ✓Le compresseur fonctionne dès que le moteur tourne
- ✓Tous les camions utilisent des compresseurs d'air à piston d'un, deux ou quatre cylindres
- ✓L'air quitte le compresseur à plus de 204 °C (400 °F) à 120 lb/po² (827 kPa)
- ✓Le compresseur doit monter la pression de 50 à 90 lb/po² en trois minutes au ralenti accéléré (1 000 à 1 200 tr/min)
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Avantages des systèmes de freins à air
airbrakes Les systèmes de freins à air utilisent une force plus grande que les systèmes hydrauliques, tolèrent mieux les petites fuites et peuvent arrêter en toute sécurité les véhicules commerciaux lourds. Un compresseur produit de l'air comprimé supplémentaire au besoin.
Règles clés
- ✓Les freins à air utilisent une force beaucoup plus grande pour appliquer les freins que les systèmes hydrauliques, ce qui est nécessaire pour les charges lourdes.
- ✓Les freins à air tolèrent mieux les petites fuites parce que le compresseur produit plus d'air au besoin.
- ✓Les freins à air génèrent plus de force de freinage que les freins hydrauliques.
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Air comprimé et force
airbrakes L’air peut être comprimé dans un espace plus petit, ce qui augmente sa résistance et crée une pression. Cette pression est convertie en force mécanique pour appliquer les freins. La pression se mesure en p.s.i. ou en kPa.
Règles clés
- ✓10 p.s.i. équivaut à 68,9 kPa; 100 p.s.i. équivaut à 690 kPa
- ✓Plus la pression d’air est élevée, plus la force exercée sur une surface est grande
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Chambres à course longue vs chambres à course normale
airbrakes De nombreux nouveaux systèmes de freinage pneumatique utilisent des chambres de frein à course longue, dont la course de la tige-poussoir est plus longue que celle des chambres standard et qui peuvent être identifiées par leur forme.
Règles clés
- ✓Les chambres à course longue ont une course de la tige-poussoir plus longue que les chambres standard
- ✓Les chambres à course longue peuvent être identifiées par des orifices d’admission de forme carrée et/ou une plaque signalétique en forme de trapèze sur un boulon de collier
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Dimensions et pression des chambres de frein à air
airbrakes Les chambres de frein à air existent en diverses dimensions afin d’adapter la force de freinage à la capacité de l’essieu. Même si les pressions du système sont de 100 p.s.i. ou plus, une pression beaucoup plus faible est utilisée pour les arrêts normaux.
Règles clés
- ✓La chambre de type 30 à collier a une surface effective de diaphragme de 30 pouces carrés et est la plus courante sur les essieux moteurs et de remorque.
- ✓Les chambres vont du type 9 (9 po²) au type 36 (36 po²) pour correspondre à la capacité de l’essieu.
- ✓Les arrêts normaux utilisent habituellement moins de 20 p.s.i. (138 kPa) de pression d’application.
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Refroidissement, lubrification et alimentation en air du compresseur
airbrakes Pour éviter la surchauffe, les compresseurs sont refroidis par circulation du liquide de refroidissement du moteur ou par refroidissement à air. L'huile lubrifie et aide à refroidir les pièces mobiles, généralement à partir de l'alimentation en huile du moteur. Un air propre fourni par un filtre à air est nécessaire pour un fonctionnement adéquat.
Règles clés
- ✓Les compresseurs sont refroidis par circulation du liquide de refroidissement du moteur ou par refroidissement à air
- ✓Vérifier que le compresseur dispose d'une alimentation suffisante en huile pour la lubrification et le refroidissement
- ✓Le filtre à air doit être vérifié régulièrement afin de s'assurer qu'il n'est pas obstrué
- ✓Vérifier la tension de la courroie : si elle s'enfonce de plus du double de la largeur de la courroie, l'ajuster