Druckluftbremssysteme sind ein zentraler Bestandteil vieler schwerer Fahrzeuge wie Lastkraftwagen, Busse und Baumaschinen. In diesen Systemen spielen Druckluftbremsschläuche eine wichtige Rolle, da sie für die Bereitstellung von Druckluft zur Auslösung des Bremsvorgangs verantwortlich sind. Druckluftbremsschläuche müssen nicht nur der Zufuhr von Hochdruckluft standhalten, sondern auch bei extremen Temperaturen eine zuverlässige Leistung erbringen. In diesem Artikel wird untersucht, wie sich die Konstruktion von Druckluftbremsschläuchen auf deren Leistung unter Hochdruckbedingungen und extremen Temperaturen auswirkt, und es wird erläutert, warum diese Konstruktionen von entscheidender Bedeutung sind.

1. Konstruktionsanforderungen unter Hochdruckbedingungen

Der Betriebsdruck von Druckluftbremsanlagen ist in der Regel hoch, insbesondere bei schweren Fahrzeugen, Langzeitbetrieb oder häufigem Bremsen. Bremsschläuche müssen diesem hohen Druck standhalten, ohne zu reißen oder zu lecken. Daher muss die Konstruktion von Druckluftbremsschläuchen die folgenden Schlüsselelemente umfassen:

Festigkeit des Innenwandmaterials: Die Innenwand von Druckluftbremsschläuchen besteht normalerweise aus hochfestem synthetischem Gummi oder Polymermaterialien, die dem hohen Druck des internen Luftstroms effektiv standhalten können. Das Material der Innenschicht muss nicht nur druckbeständig sein, sondern auch hervorragende Anti-Aging-, Anti-Verschleiß- und chemische Korrosionseigenschaften aufweisen.

Design der Verstärkungsschicht: Um die Druckfestigkeit des Schlauchs weiter zu verbessern, sind bei vielen Hochleistungs-Druckluftbremsschläuchen außerhalb der Innenschicht Verstärkungsschichten angebracht. Diese Verstärkungsschichten bestehen in der Regel aus hochfesten Fasergeflecht- oder Drahtgeflechtmaterialien, wodurch die Zug- und Druckfestigkeit des Schlauchs deutlich verbessert werden kann. Die geflochtene Schicht verteilt den Innendruck effektiv und verringert das Risiko von Schäden durch Druckkonzentration.

Wandstärke: Die Dicke des Schlauches hat direkten Einfluss auf dessen Druckfestigkeit. Dickere Schlauchwände können für eine bessere Druckfestigkeit sorgen, es gilt aber auch, ein Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Gewicht zu finden. Bei der Schlauchkonstruktion wird die geeignete Wandstärke üblicherweise anhand der Druckanforderungen der tatsächlichen Einsatzumgebung bestimmt.

Stärke der Verbindungsschnittstelle: Das Verbindungsende des Schlauchs ist der Teil, an dem der Druck am stärksten konzentriert ist. Achten Sie beim Entwurf auf die Dichtigkeit und Festigkeit der Schnittstelle. Die Schnittstelle verwendet in der Regel hochwertige Metallmaterialien und verfügt über ein festziehendes Design, um Leckagen oder Brüche unter hohem Druck zu verhindern.

2. Designanforderungen bei extremen Temperaturen
Neben Hochdruckbedingungen müssen Druckluftbremsschläuche auch unter extremen Temperaturbedingungen eine stabile Leistung aufrechterhalten. Die Temperaturanpassungsfähigkeit von Druckluftbremsschläuchen spiegelt sich hauptsächlich in folgenden Aspekten wider:

Hohe Temperaturbeständigkeit: Bei längerem Fahren oder häufigem Bremsen kann die Lufttemperatur in der Druckluftbremsanlage schnell ansteigen. Um zu verhindern, dass die hohe Temperatur den Schlauch erweicht oder altert, sind bei der Konstruktion Materialien mit guter Hitzebeständigkeit erforderlich. Zu den gängigen hochtemperaturbeständigen Materialien gehören Silikon, Fluorkautschuk und Polyurethan, die die strukturelle Stabilität bei hohen Temperaturen aufrechterhalten und verhindern können, dass der Schlauch aufgrund thermischer Ausdehnung und Kontraktion seine Funktion verliert.

Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen: In kalten Umgebungen müssen Druckluftbremsschläuche flexibel bleiben, um eine Verhärtung, Rissbildung oder Sprödbruch des Materials aufgrund niedriger Temperaturen zu vermeiden. Daher müssen die Außen- und Innenmaterialien des Druckluftbremsschlauchs eine geringe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Insbesondere bei synthetischen Gummi- und Polymermaterialien werden in der Regel Additive verwendet, um ihre Flexibilität bei niedrigen Temperaturen zu verbessern und sicherzustellen, dass der Schlauch unter niedrigen Temperaturbedingungen reibungslos funktionieren kann.

Anpassungsfähigkeit an Temperaturänderungen: Bei der tatsächlichen Verwendung kann es bei Druckluftbremsschläuchen zu schnellen Temperaturänderungen kommen. Das Schlauchmaterial muss eine gute thermische Stabilität und Thermoschockbeständigkeit aufweisen, um eine Ausdehnung oder Kontraktion bei großen Temperaturschwankungen zu verhindern und dadurch die Dichtungsleistung und die Gesamtstruktur des Schlauchs zu beeinträchtigen.

3. Vorteile der mehrschichtigen Verbundstruktur
Um einen besseren Schutz unter Hochdruck- und extremen Temperaturbedingungen zu bieten, verfügen viele Druckluftbremsschläuche über eine mehrschichtige Verbundstruktur. Dieses Design umfasst normalerweise mehrere Verbundschichten aus unterschiedlichen Materialien, von denen jede eine unterschiedliche Rolle spielen kann:

Innenschicht: Verantwortlich für die Beständigkeit gegen den hohen Druck der Druckluft und hat Anti-Aging- und Korrosionsschutzfunktionen.
Verstärkungsschicht: Verbessert die Druckfestigkeit des Schlauchs und erhöht seine Zugfestigkeit.
Außenschicht: Bietet zusätzlichen Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen wie Abnutzung, UV-Strahlung und chemischer Erosion. Das Außenschichtmaterial besteht im Allgemeinen aus synthetischem Gummi oder Polymermaterialien, die gegen hohe Temperaturen, Kälte, Öl und UV-Strahlung beständig sind, um die langfristige Lebensdauer des Schlauchs in verschiedenen rauen Umgebungen zu gewährleisten.
4. Umweltanpassungsfähigkeit und Haltbarkeit
Die Konstruktion von Druckluftbremsschläuchen muss sich nicht nur an hohen Druck und extreme Temperaturen anpassen, sondern auch eine gute Haltbarkeit und Anpassungsfähigkeit aufweisen. Bei der Schlauchkonstruktion werden häufig folgende Aspekte berücksichtigt:

Abriebfestigkeit: Da Druckluftbremsschläuche während des Gebrauchs an Fahrzeugkomponenten oder am Boden reiben können, ist die Abriebfestigkeit ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion. Hochverschleißfeste Materialien können die Lebensdauer des Schlauchs verlängern und die Austauschhäufigkeit verringern.

UV-Beständigkeit: Wenn der Schlauch längere Zeit dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, können UV-Strahlen zu Materialalterung und Leistungseinbußen führen. Daher muss das Außenmaterial in der Regel UV-beständig sein, um die Stabilität des Schlauchs nach längerem Gebrauch zu gewährleisten.