วาล์วจัดสัดส่วนทำหน้าที่อะไร? มันทำงานอย่างไร เหตุใดจึงสำคัญ และสัญญาณความล้มเหลว

รถตู้บรรทุกสินค้าเบาเบรกอย่างแรงขณะรถตัดเข้าเลนบนวงเวียนเปียก จมูกพุ่ง ยางหลังสูญเสียการยึดเกาะ และส่วนท้ายเริ่มแกว่งกว้าง การเคลื่อนที่แบบสวิงนั้นเป็นความล้มเหลวที่วาล์วจัดสัดส่วนเบรกได้รับการออกแบบให้หยุดอย่างแม่นยำ

วาล์วปรับสัดส่วนเป็นส่วนประกอบไฮดรอลิกขนาดเล็ก แต่จะตัดสินใจว่าจะใช้แรงเบรกเท่าใดที่เพลาล้อหลัง เมื่อเข้ากันไม่ได้หรือแตกหัก ยานพาหนะที่ควรหยุดเป็นเส้นตรงสามารถหมุน เลื่อนไปด้านข้าง หรือใช้เวลานานเกินไปในการหยุด

วาล์วจัดสัดส่วนทำหน้าที่อะไรได้จริง

วาล์วจัดสัดส่วนตั้งอยู่ระหว่างแม่ปั๊มหลักและวงจรเบรกหลัง สำหรับรถยนต์และรถบรรทุกขนาดเล็กส่วนใหญ่ ท่อจะร้อยเข้ากับช่องแม่ปั๊มหลัก ติดตั้งบนเฟรม หรือติดตั้งไว้ในวาล์วรวมซึ่งมีสวิตช์ส่วนต่างแรงดันสำหรับไฟเตือนเบรกด้วย

วาล์วไม่ใช่สวิตช์เปิด-ปิดธรรมดา เป็นเครื่องจำกัดไฮดรอลิกที่ไวต่อแรงกดซึ่งมีจุดแยกที่จงใจสร้างขึ้นในการสอบเทียบ งานของมันสามารถสรุปได้เป็นกฎข้อเดียว:

ในระหว่างการเบรกอย่างนุ่มนวลและปานกลาง วาล์วจะให้แรงดันไฮดรอลิกเต็มที่เพื่อไปถึงเบรกหลัง เมื่อแรงดันในท่อเพิ่มขึ้นเกินจุดตัดเข้า วาล์วจะจำกัดการไหลเพิ่มเติมเพื่อให้แรงดันเบรกหลังเพิ่มขึ้นช้ากว่าแรงดันเบรกหน้ามาก

ในภาษาวิศวกรรมอย่างง่าย วงจรด้านหลังจะถูก "ตัด" เหนือแรงดันอินพุตที่ตั้งไว้ ใต้จุดตัดเข้า วาล์วจะทำงานเหมือนท่อตรง เหนือจุดตัดเข้า วาล์วจะเริ่มลดลงเปอร์เซ็นต์ของแรงดันที่เข้ามา แรงบิดเบรกหลังจึงจงใจอ่อนกว่าแรงบิดเบรกหน้าในระหว่างการหยุดรถอย่างหนัก

ฟังก์ชันนี้มักสับสนกับการเพิ่มแรงเบรก การมอดูเลตป้องกันล้อล็อก หรือระบบควบคุมเสถียรภาพแบบอิเล็กทรอนิกส์ ระบบเหล่านั้นจะทำหน้าที่เบรกหลังจากที่ล้อเริ่มมีพฤติกรรมที่เป็นอันตรายแล้ว วาล์วปรับสัดส่วนทำงานก่อนจุดนั้น โดยการสร้างกราฟแรงดันไฮดรอลิกเพื่อให้การล็อกด้านหลังมีโอกาสน้อยมากที่จะเกิดขึ้นตั้งแต่แรก

เหตุใดยานพาหนะจึงต้องมีขีดจำกัดแรงดันเบรกหลัง

การเบรกไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของการจับยึดล้อที่หมุนอยู่ให้ยากขึ้นเท่านั้น ความสามารถของยางในการส่งแรงเบรกขึ้นอยู่กับว่าน้ำหนักในแนวดิ่งกดลงบนยางมากน้อยเพียงใด ในระหว่างการหยุดที่รุนแรง การถ่ายโอนน้ำหนักจะเปลี่ยนสมการนั้นไปอย่างมาก

พิจารณารถที่ลดความเร็วลงแรงพอที่จะให้จมูกจุ่มลงอย่างเห็นได้ชัด ระบบกันสะเทือนหน้าจะบีบอัด ระบบกันสะเทือนหลังจะคลายโหลด และส่วนแบ่งสำคัญของน้ำหนักของรถจะเคลื่อนไปที่เพลาหน้า ส่งผลให้ยางหลังมีการยึดเกาะน้อยลง ในขณะที่ยางหน้ามีการยึดเกาะมากขึ้น

หากระบบเบรกส่งแรงดันเท่ากันไปยังทุกล้อ เบรกหลังจะล็อคก่อนเนื่องจากยางจะหมดเร็วกว่าล้อหน้ามาก วาล์วปรับสัดส่วนจะแก้ไขความไม่สมดุลดังกล่าวโดยปฏิเสธที่จะส่งแรงดันมากเกินไปไปยังวงจรด้านหลัง

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อล้อหลังล็อคก่อนล้อหน้า

ล้อที่ล็อคและเลื่อนแทบไม่มีด้ามจับด้านข้างหรือทิศทาง ซึ่งมีผลกระทบร้ายแรงในการหยุดฉุกเฉินแบบเส้นตรง:

ส่วนท้ายของรถอาจขาดการยึดเกาะและหมุนไปรอบๆ เพลาหน้า ทำให้เกิดการหมุนหรือการแกว่งคล้ายมีดแจ็กไนต์
อินพุตพวงมาลัยมีประสิทธิภาพน้อยลงมากเนื่องจากเพลาล้อหลังไม่ทำให้เส้นทางของรถมั่นคงอีกต่อไป
ระยะหยุดเพิ่มขึ้นเนื่องจากยางเลื่อนที่ถูกล็อคจะสร้างแรงเบรกน้อยกว่ายางที่ยังคงหมุนใกล้ขีดจำกัดการยึดเกาะ
ความร้อนและรอยแบนทำให้เกิดความเสียหายต่อยางหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรถถูกขับเปล่าหรือบรรทุกของไม่มากบ่อยครั้ง

หลักการเดียวกันนี้ใช้กับรถตู้ รถกระบะ แชสซีเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก หรือรถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ลากจูงรถพ่วง ยิ่งโหลดของเพลาล้อหลังเปลี่ยนแปลงระหว่างสภาวะบรรทุกหนักและสภาวะว่างมากเท่าใด วาล์วปรับสัดส่วนที่ได้รับการสอบเทียบอย่างถูกต้องก็จะมีความสำคัญมากขึ้นเท่านั้น

วาล์วสร้างเส้นโค้งแรงดันสองระดับอย่างไร

ภายในวาล์วปรับสัดส่วนจะมีลูกสูบหรือก้านบรรจุแบบสปริง ในระหว่างการเบรกเบา น้ำมันไฮดรอลิกจะผ่านวาล์วได้ง่ายที่สุด ลูกสูบภายในจะอยู่ห่างจากบ่า และแรงดันทางออกจะตรงกับแรงดันขาเข้าเกือบเท่ากัน

เมื่อคนขับเบรกแรงขึ้น แรงดันไฮดรอลิกที่เพิ่มขึ้นจะดันไปที่ลูกสูบภายในของวาล์ว ที่ความดันที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แรงจากของไหลจะเอาชนะสปริงปรับเทียบ ลูกสูบจะเคลื่อนที่ และทางเดินของของไหลปิดบางส่วน ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา แรงดันเพิ่มเติมในปริมาณที่ควบคุมได้จะไปถึงเบรกหลัง ซึ่งมักจะอยู่ระหว่างประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของแรงดันอินพุตพิเศษ

กราฟของพฤติกรรมนั้นไม่ใช่เส้นสัดส่วนตรงตลอดการเคลื่อนที่ของแป้นเหยียบทั้งหมด เป็นเส้นโค้งสองทางที่มีความโค้งที่เรียกว่าจุดเข่าหรือจุดแยก วิศวกรเลือกจุดนั้นและความชันรองเพื่อให้ตรงกับการกระจายน้ำหนัก ระยะยุบตัวของรถ ระยะฐานล้อ และประเภทเบรกหลังของรถ

เพื่อให้เห็นภาพพฤติกรรมได้ง่ายขึ้น ให้ใช้วาล์วที่มีคัทอินที่ 300 psi และอัตราส่วนแรงดันทุติยภูมิที่ 40 เปอร์เซ็นต์:

ตัวอย่างความสัมพันธ์ของแรงดันสำหรับวาล์วปรับสัดส่วนที่มีจุดตัดเข้า 300 psi และความชันรอง 40% การปรับเทียบจริงจะแตกต่างกันไปในแต่ละยานพาหนะ
อินพุตกระบอกสูบหลัก (psi)	เอาต์พุตวงจรด้านหลัง (psi)	สถานะวาล์ว
100	100	ไหลเต็ม
200	200	ไหลเต็ม
300	300	จุดตัดเข้า
400	340	ความดันมีจำกัด
500	380	ความดันมีจำกัด
600	420	ความดันมีจำกัด
800	500	ความดันมีจำกัด

ตัวเลขที่แน่นอนแตกต่างกันไปในแต่ละตระกูลรถ เนื่องจากดรัมเบรกหลัง ดิสก์เบรกหลัง และเพลาล้อหลังสำหรับงานหนักล้วนต้องการโปรไฟล์แรงดันที่แตกต่างกัน สิ่งที่ไม่เปลี่ยนแปลงคือตรรกะ: เหนือเข่า แรงดันด้านหลังจะต้องเพิ่มขึ้นในอัตราที่นุ่มนวลกว่าแรงดันด้านหน้า เพื่อที่ยางหลังจะไม่ได้รับแรงบิดมากเกินกว่าที่สามารถใช้งานได้จริง

เหตุใด ABS จึงไม่ทำให้วาล์วปรับสัดส่วนล้าสมัย

ระบบเบรกป้องกันล้อล็อกจะตรวจสอบความเร็วล้อและปล่อยแรงดันเบรกเมื่อล้อเริ่มล็อค ฟังดูคล้ายกับงานของวาล์วปรับสัดส่วน แต่ส่วนประกอบทั้งสองทำงานที่จุดที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงในกระบวนการเบรก

ABS จะตอบสนองต่อล้อที่สูญเสียการยึดเกาะแล้ว วาล์วปรับสัดส่วนจะป้องกันไม่ให้ล้อหลังไปถึงระดับที่เป็นอันตรายตั้งแต่แรกภายใต้การหยุดฉุกเฉินในระดับปกติและปานกลางส่วนใหญ่ เมื่อ ABS ทำงาน วาล์วปรับสัดส่วนยังคงมีความสำคัญ เนื่องจากจะกำหนดพื้นฐานไฮดรอลิกที่โมดูเลเตอร์ ABS ต้องทำงาน

รถที่เหยียบเบรกหนัก เบรกหลังเหนียว หรือมีวาล์วที่ปรับเทียบไม่ถูกต้อง จะบังคับให้ระบบ ABS ทำงานหนักเกินกว่าที่ตั้งใจไว้ ผลลัพธ์ที่ได้คือระยะหยุดรถที่ยาวขึ้น เสียงและการเต้นของแป้นเหยียบมากขึ้น และปั๊ม ABS และวาล์วโมดูเลเตอร์สึกหรอโดยไม่จำเป็น วาล์วปรับสัดส่วนที่ทำงานอย่างเหมาะสมจะรักษาสมดุลของฐานไฮดรอลิก ดังนั้นระบบอิเล็กทรอนิกส์จะต้องจัดการกับการลื่นไถลของล้อเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์สุดท้ายเท่านั้น

ตรรกะเดียวกันนี้ปรากฏในรถยนต์เพื่อการพาณิชย์แบบเบรกอากาศอย่างไร

ผลการค้นหาส่วนใหญ่เกี่ยวกับวาล์วปรับสัดส่วนมาจากโลกของรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เนื่องจากวงจรเบรกไฮดรอลิกใช้ชื่อส่วนประกอบนั้นทุกประการ ช่างเทคนิคที่ทำงานเกี่ยวกับรถบรรทุกหนักและรถโดยสารมักพบปัญหาเดียวกัน นั่นคือเพลาล้อหลังล็อคเมื่อยานพาหนะบรรทุกของหนัก แต่โซลูชันในระบบเบรกแบบนิวแมติกส์เต็มรูปแบบได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมด้วยฮาร์ดแวร์ที่แตกต่างกัน เช่น วาล์วควบคุมตรวจจับโหลดและวาล์วรีเลย์

วาล์วรีเลย์ในระบบเบรกลมจะได้รับแรงดันไพล็อตเล็กน้อยจากวาล์วเบรกเท้า และใช้เพื่อปล่อยอากาศอัดจากถังพักเข้าสู่ห้องเบรกโดยตรง มันไม่ได้ลดแรงดันในลักษณะเดียวกับวาล์วปรับสัดส่วนไฮดรอลิก แต่ทำหน้าที่รักษาสมดุลแบบเดียวกันสำหรับโครงร่างของยานพาหนะที่มีน้ำหนักมาก: ลดเวลาตอบสนองลง สร้างแรงดันที่ก่อตัวขึ้นที่เพลาล้อหลัง และจำเป็นต้องปรับให้เข้ากับการกำหนดค่าเพลาและช่วงโหลดของยานพาหนะ

สำหรับช่างเทคนิคที่ย้ายระหว่างประเภทยานพาหนะ วิธีการแก้ไขปัญหาจะมีประโยชน์มากกว่าชื่อส่วนประกอบ หากรถบรรทุกที่บรรทุกน้ำหนักเบาล็อคเพลาล้อหลังในระหว่างการหยุดรถอย่างแรง ผู้ตรวจสอบจะตรวจสอบว่าวาล์วเบรกบนเพลานั้นได้รับการติดตั้งอย่างถูกต้องหรือไม่ มีการปรับจังหวะก้านกระทุ้งหรือไม่ และแรงดันที่ส่งไปยังห้องด้านหลังเป็นไปตามลักษณะเฉพาะที่ต้องการหรือไม่ ภูมิหลังที่เป็นประโยชน์ในตระกูลวาล์วเบรกแบบนิวแมติก ช่วยชี้แจงจุดที่ระบบไฮดรอลิกและอากาศไม่ตรงกัน

เมื่อทีมบำรุงรักษาสั่งซื้อชิ้นส่วนทดแทนสำหรับยานพาหนะเชิงพาณิชย์ที่ใช้เบรกลม มักใช้ชุดรีเลย์วาล์วทั้งชุดแทนการสร้างคาร์ทริดจ์ขึ้นใหม่บนยานพาหนะ เนื่องจากตัวเรือน การปรับเทียบ และฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้งจะถูกเลือกร่วมกันสำหรับโครงร่างเพลาเฉพาะ

Complete Relay Valve Kit for Pneumatic Brake Systems

ชุดรีเลย์วาล์วครบชุดสำหรับระบบเบรกแบบนิวแมติก ชุดนี้รวมตัวเรือน การสอบเทียบ และส่วนประกอบการติดตั้งสำหรับยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์แบบเบรกด้วยลม นำเสนอการเปลี่ยนพร้อมติดตั้งที่สอดคล้องกับโครงร่างเพลาเฉพาะ และช่วยหลีกเลี่ยงความไม่ตรงกันในการสอบเทียบ ดูผลิตภัณฑ์ →

ใช้มาตรฐานเดียวกันในการจับคู่วาล์วกับรถยนต์ ไม่ว่าวงจรจะเต็มไปด้วยน้ำมันเบรกหรืออากาศอัดก็ตาม การสอบเทียบที่ไม่ถูกต้องไม่ได้เป็นเพียงปัญหาด้านประสิทธิภาพเท่านั้น เป็นความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เลวร้ายที่สุด

อาการความล้มเหลวของวาล์วปรับสัดส่วน

วาล์วปรับสัดส่วนมักจะทำงานล้มเหลวด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งจากสามวิธี: วาล์วจะติดอยู่ในตำแหน่งเปิดสุด บล็อกวงจรด้านหลังทั้งหมด หรือของเหลวรั่วไหลผ่านซีล แต่ละโหมดความล้มเหลวจะสร้างข้อร้องเรียนในการขับขี่ที่แตกต่างกัน

ล้อหลังล็อคขณะเบรกแรง เมื่อวาล์วเปิดค้าง จะไม่จำกัดแรงดันด้านหลังเหนือจุดตัดเข้า เพลาล้อหลังได้รับแรงบิดเบรกมากเกินไป และด้านหลังของรถอาจเลื่อนหรือก้าวออกไปบนพื้นถนนเปียกหรือแห้ง
เบรกหลังแทบไม่ตอบสนอง หากมีเศษหรือการกัดกร่อนทำให้ลูกสูบภายในปิดอยู่ แรงดันจะไม่ไปถึงวงจรด้านหลัง จมูกของรถไปข้างหน้าภายใต้การเบรก ระยะหยุดจะไต่ขึ้น และดรัมหรือดิสก์ด้านหลังยังคงเย็นกว่าด้านหน้าอย่างเห็นได้ชัดหลังจากหยุดอย่างหนัก
ของไหลรั่วออกจากตัววาล์วหรือข้อต่อ วาล์วที่รั่วจะทำให้ระดับของเหลวลดลง สร้างแป้นเหยียบที่นุ่มนวลเมื่อเวลาผ่านไป และทิ้งการกัดกร่อนที่มองเห็นได้รอบๆ ตะเข็บที่พันของวาล์วรวม
ไฟเตือนเบรกค้างหรือสะดุดซ้ำๆ วาล์วรวมหลายตัวมีสวิตช์ความแตกต่างของแรงดันที่ตรวจจับความแตกต่างระหว่างวงจรด้านหน้าและด้านหลัง วาล์วปรับสัดส่วนที่ติดอยู่สามารถทำให้สวิตช์นั้นอยู่นอกศูนย์กลางได้ แม้ว่าจะซ่อมแซมการรั่วเดิมหรือความล้มเหลวของกระบอกล้อแล้วก็ตาม
การดึงเบรกที่ปรากฏเฉพาะภายใต้การเบรกอย่างแรงเท่านั้น วาล์วปรับสัดส่วนบางตัวจะรวมเข้ากับลิงค์ตรวจจับความสูงด้านหลังหรือเซ็นเซอร์รับน้ำหนักในการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก หากข้อต่อนั้นหลุดออกหรือเป็นสนิม วาล์วอาจค้างการสอบเทียบที่ไม่ถูกต้อง และทำให้รถดึงไปด้านใดด้านหนึ่ง

การวินิจฉัยวาล์วปรับสัดส่วนก่อนเปลี่ยน

วาล์วปรับสัดส่วนมักไม่ใช่ส่วนแรกที่ควรถูกตำหนิว่าเกิดจากปัญหาเบรก การปนเปื้อนของน้ำมันเบรก กระบอกล้อยึด ก้ามหลังที่ปรับมากเกินไป และระบบกันสะเทือนที่สึกหรอ ล้วนทำให้เกิดอาการคล้ายกัน ลำดับการวินิจฉัยที่ชาญฉลาดที่สุดเปลี่ยนจากการตรวจสอบแบบธรรมดาไปสู่การทดสอบแรงดัน

ตรวจสอบว่าเบรกหลังเองอยู่ในสภาพดี ซ่อมบำรุงดรัมหรือจาน เปลี่ยนวัสดุเสียดสีที่สึกหรอ และตรวจดูว่าลูกปั๊มเบรกหรือคาลิเปอร์ของล้อหลังเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ
ตรวจสอบการปรับยางเบรกหลัง หากลากหรือปรับไม่ถูกต้อง จะทำให้เกิดอาการผิดพลาดของวาล์วปรับสัดส่วน
ทำการหยุดความเร็วต่ำแบบควบคุมบนพื้นที่ว่างเปล่าและแห้ง หากล็อคด้านหลังเฉพาะเมื่อเหยียบคันเร่งอย่างแรง ความผิดปกติน่าจะอยู่ที่ด้านจำกัดแรงดันของระบบ แทนที่จะเป็นส่วนที่เสียดสี
ใช้เกจวัดความดัน ติดตั้งเกจในช่องไล่ลมด้านหลัง เหยียบแป้นเบรกให้แน่น และเปรียบเทียบค่าที่อ่านได้กับแรงดันแม่ปั๊ม วาล์วที่แข็งแรงจะรักษาแรงดันด้านหลังให้ต่ำกว่าอินพุตหลังจากจุดตัดเข้า วาล์วเปิดค้างส่งแรงดันอินพุตตลอดทาง
ตรวจสอบตัววาล์วเพื่อดูริ้วของเหลว การกัดกร่อน และสายเบรกแตก บนวาล์วรวม ให้ยืนยันว่าสวิตช์ควบคุมแรงดันได้ตั้งศูนย์ใหม่แล้วหลังจากการซ่อมไฮดรอลิกครั้งก่อนๆ
เปลี่ยนวาล์วด้วยยูนิตที่ปรับเทียบแล้วสำหรับช่วงโหลดของเพลาล้อหลังเดียวกัน จากนั้นไล่ลมทั้งสี่มุมโดยใช้ลำดับไล่ลมที่ระบุโดยผู้ผลิต

การอ่านค่าความดันควรรวบรวมโดยใช้ระบบเบรกที่ชาร์จเต็มแล้วและผู้ช่วยเหลือจะเหยียบแป้นด้วยแรงคงที่ การอ่านค่าอย่างรวดเร็วด้วยปั๊มแบบเหยียบเร็วอาจทำให้เข้าใจผิดได้ เนื่องจากวาล์วปรับสัดส่วนต้องการแรงดันอินพุตที่มั่นคงเพื่อให้ถึงจุดตัดเข้าได้อย่างหมดจด

เมื่อทุกอย่างทำงาน วาล์วปรับสัดส่วนจะทำงานโดยมองไม่เห็น คนขับเพียงแค่เหยียบคันเร่ง รถจะเคลื่อนตัวไปข้างหน้า และล้อทั้งสี่ก็แบ่งการหยุดโดยไม่มีอาการสะดุด ทันทีที่วาล์วทำงานล้มเหลว แม้แต่ระบบเบรกที่ยังแข็งแรงดีก็จะกลายเป็นอันตรายได้เมื่อหยุดรถอย่างกะทันหัน

นั่นคือเหตุผลที่วิศวกรเบรกถือว่าการสอบเทียบสัดส่วนเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบรถยนต์มากกว่าเป็นอุปกรณ์เสริม ไม่ว่ายานพาหนะจะใช้วาล์วไฮดรอลิกบนรถกระบะหรือวาล์วรีเลย์ที่จับคู่กันอย่างระมัดระวังซึ่งติดตั้งบนแชสซีเชิงพาณิชย์แบบเบรกด้วยลม เป้าหมายก็เหมือนเดิมเสมอ: รักษาเพลาล้อหลังให้มั่นคงในขณะที่ปล่อยให้เบรกหน้าทำงานหนัก