Proiectarea Unui Sistem de Franare cu Disc Pentru Puntea Fata a Unui Un Autoturism cu Masa Totală Maximă Autorizată

Politehnica

Proiectarea Unui Sistem de Franare cu Disc Pentru Puntea Fata a Unui Un Autoturism cu Masa Totală Maximă Autorizată

Byadmin ianuarie 1, 2024

CUPRINS

Introducere

CAPITOLUL I

STUDIUL UNOR AUTOTURISME APROPIATE CU TEMA

CAPITOLUL II

SISTEME DE FRÂNARE CU DISCURI PENTRU AUTOTURISME. CALCULE DE PROIECTARE, DIMENSIONARE ȘI VERIFICARE

2.1. Tipuri de frâne pentru autoturisme

2.2. Frâne cu discuri pentru autoturisme

2.3. Calculul și construcția frânelor cu discuri pentru autoturismul din tema

2.4. Calculul termic al frânelor cu discuri pentru autoturisme

1.4.1. Calculul termic al frânelor cu discuri pentru autoturisme la frânare îndelungată

CAPITOLUL III

CONSTRUCȚIA COMENZILOR MECANICE

ȘI HIDRAULICE PENTRU ACȚIONAREA FRÂNELOR CU DISCURI

3.1. Sistemul mecanic de acționare al frânelor de staționare al unui autoturism

3.2. Sistemul de acționare hidraulică al frânelor cu disc al unui autoturism

3.3. Subansamble ale sistemelor de frânare hidraulică cu discuri pentru autoturisme.

3.4. Procese cinematice și dinamice în procesul de frânare al unui autoturism

3.5. Sisteme de frânare cu discuri al autoturismelor moderne asistată prin tehnologia ABS

CAPITOLUL IV

REPARAREA, ÎNTREȚINEREA ȘI MONTAJUL SUBANSAMBLELOR SITEMELOR DE FRÂNARE CU DISC LA AUTOTURISME

4.1. Demontarea și montarea plăcuțelor de frână anterioare

4.2. Montarea plăcuțelor de frână

4.3. Fabricarea șablonului pentru pistoanele de frână

4.4. Verificarea grosimii discului de frână

4.5. Demontarea și montarea discului de frână anterior

BIBLIOGRAFIE

INTRODUCERE
Eforturile depuse pentru evoluția sistemului de frânare a unui autovehicul, în ultimii ani s-au concentrat în special asupra rolului pe care îl are în sistemul de frânare în cadrul siguranței depline în circulația unui automobil. Astfel, s-a micșorat spațiul de frânare proporțional cu sarcina statică și dinamică pe punți s-a îmbunătățit manevrabilitatea și stabilitatea mișcării în timpul procesului de frânare a automobilului, prin introducerea unor sisteme și dispozitive pentru împiedecarea blocării roților în timpul frânării pe teren alunecos. Fiabilitatea sistemului de frânare s-a perfecționat foarte mult, prim introducere sesizoarelor electrice sau electronice, care sesizează nivelul lichidului de frână din rezervorul pompei centrale, de asemenea sesizarea uzurii plăcuțelor de frână, iar electronica a rezolvat sistemul antiblocaj al roților frânate pe drum alunecos.

Toate aceste elemente au adâncit deosebirile care există între sistemele de frânare pentru automobile ușoare (masa totală sub 6000 kg) și frânele cele pentru autocamioane grele și autotrenuri. În calculul sistemelor de frânare, trebuie să se respecte parametrii stabiliți atât de normele și standardele naționale, cât și de recomandările tehnice emise de C.E.E. al ONU sau comunitatea europeană.

Echipamentul de frânare al unui automobil trebuie să realizeze :

reducerea vitezei automobilului până la o valoare dorită sau până la oprire acestuia, cu o decelerație cât mai mare, dar fără să devieze de la traiectoria de mers

menținerea constantă a vitezei automobilului în cazul coborârii unor pante lungi

menținerea automobilului în staționare, pe teren orizontal sau în pante.

În cazul unor autovehicule cu mase totale mari sau destinate să lucreze în terenuri accidentate în regiuni muntoase, este necesar să fie inclus și un dispozitiv de încetinire, al cărui rol este de a menține constantă viteza la coborârea unor pante lungi și abrupte.

Creșterea continuă a intensității traficului rutier și a calităților dinamice ale automobilelor, a accentuat importanța echipamentului de frânare în asigurarea securității circulației. Într-o măsură, această creștere a parcului auto, a fost condiționată și de perfecționările intervenite în construcția echipamentelor de frânare.

Calitățile de frânare ale unui automobil, ca indici calificativi ai modului în care echipamentul de frânare își îndeplinește destinația pentru care a fost proiectat și realizat, joacă un rol important în aprecierea calităților de exploatare ale unui automobil. Preocupările intense pentru asigurarea securității circulației, sunt într-o mare măsură concentrate asupra perfecționării echipamentului de frânare.

Fig. 1.0. Autoturism Mercedes cu tracțiune pe puntea spate,

având toate frânele roților cu discuri ventilate

Frânele cu disc sunt cele mai folosite sisteme de frânare pentru autoturisme mici și medii (până la 3000 kg), dar sunt folosite în construcții speciale și la mijloace de transport feroviar greu (locomotive și vagoane). Pentru prima dată s-au impus frânele cu discuri, după experimentări și îmbunătățiri, în cursele de Formula 1. În prezent materialul de construcție al discurilor este aliajul pe bază de fibre de carbon. Aceste frâne cu disc, se bucură de câteva avantaje:

Fig. 2.0. Suspensie față la care se observă configurația frânelor

cu discuri ventilate moderne, pentru punte nemotoare

– simplitate relativă și o mai bună eficacitate

– evitarea fenomenului de blocaj al roții frânate

– eforturi la frânare mai mici decât la frânele cu saboți

Cuplul de frecare la frâna cu disc se realizează cu ajutorul a două plăcuțe placate cu material de fricțiune, simetrice în raport cu discul, ce acționează pe cele două fețe ale discului, solidar cu butucul, la comanda dată de cilindrii hidraulici, dispuși în etrierul solidar cu șasiul autovehiculului. Distribuția pe cele două fețe ale discului sunt considerate uniforme în cazul garniturilor noi.

Fig. 3.0. Suspensie spate motoare la care se observă de asemenea

configurația frânelor cu discuri pline (neventilate)

Fig. 4.0. Suspensie față modernă (Firma TOYOTA – Japonia), la care

se observă configurația frânelor cu discuri ventilate

CAPITOLUL I

STUDIUL UNOR AUTOTURISME APROPIATE CU TEMA

S-au ales un număr de 5 autoturisme, apropiate cu tema, cu sarcina maximă admisă și cu viteza maximă atinsă. Parametii dinamici, costructivi și dimensionali, s-au trecut în tabele de mai jos.

TABEL 1: Autoturisme cu parametri apropiați cu tema

TABEL 2 : Autoturisme cu parametri gabaritici apropiați cu tema (continuare)

Fig. 6.0. Autoturisme cu parametri tehnici apropiați cu tema

TABEL 3 : Valori medii adoptate pentru parametri dimensionali, apropiați cu tema

CAPITOLUL II

SISTEME DE FRÂNARE CU DISCURI PENTRU AUTOTURISME. CALCULE DE PROIECTARE, DIMENSIONARE ȘI VERIFICARE

Sistemul de frânare este unul dintre cele mai importante subansamble ale automobilului. S-au făcut în ultimul timp multe experimentări cu diverse sisteme de frânare, în urma cărora s-au descoperit și aplicat la automobile. Totdeauna se caută să se mărească gradul de siguranță al pasagerilor care circulă cu automobilul, precum și altor autovehicule care circulă pe drumurile publice.

2.1. Tipuri de frâne pentru autoturisme

Frânele pentru autoturisme se împart în următoarele categorii:

– frâne cu bacuri (frâne disc) care pot fi:

– deschise – închise

– frâne cu saboți

– simplex

– duplex

2.2. Frâne cu discuri pentru autoturisme

Frânele cu disc sunt cele mai folosite sisteme de frânare pentru autoturisme mici și medii (până la 3000 kg), dar sunt folosite în construcții speciale și la mijloace de transport feroviar greu (locomotive și vagoane). Aceste frâne cu disc, se bucură de câteva avantaje:

– simplitate relativă și o mai bună eficacitate

– evitarea fenomenului de blocaj al roții frânate

– eforturi la frânare mai mici decât la frânele cu saboți

Cuplul de frecare la frâna cu disc se realizează cu ajutorul a două garnituri de fricțiune (Fig. 2.1), simetrice în raport cu discul, ce acționează pe cele două fețe ale discului, solidar cu butucul, la comanda dată de cilindrii hidraulici, dispuși în etrierul solidar cu șasiul autovehiculului. Distribuția pe cele două fețe ale discului sunt considerate uniforme în cazul garniturilor noi. După rodaj însă, ca urmare a uzurii dată de componenta tangențială a interacțiunii dintre garnituri și disc, iar pe de altă parte de variație pe rază a vitezei liniare de alunecare a garniturilor pe disc, garniturile se uzează asimetric și astfel presiunile variază invers proporțional cu distanța de la centrul discului.

Fig. 2.1. Principiul de funcționare a frânei cu disc acționată hidraulic

2.3. Calculul și construcția frânelor cu discuri pentru autoturismul din tema

La calculul frânelor cu disc deschise se pleacă de la ipoteza că presiunea exercitată asupra garniturii de fricțiune este uniformă. În (fig. 1.2) se reprezintă schema forțelor care solicită frâna cu disc de tip deschisă și principalii parametrii geometrici. Ținând seama de definiția raportului de transmitere interior al frânelor, rezultă:

(2.1)

unde:

– coeficientul de frecare

– S suprafața de ferecare

Prin înlocuire obținem:

În mod corespunzător sensibilitatea frânei se obține, conform definiției, prin derivarea raportului de transmitere C în raport cu coeficientul de frecare, adică:

(2.2)

Comparând sensibilitatea frânei cu disc cu frâna cu saboți, se observă că frâna cu saboți este mai sensibilă, pentru că valoarea sensibilității are o lege de variație hiperbolică.

Pentru calcule orientative, momentul de frecare al frânei rezultă din relația [8]:

(2.3)

în care: – este unghiul central în care se încadrează garnitura de fricțiune. De regulă, . Valorile pentru produsul se pot lua mai mari, comparativ cu frânele cu saboți, întrucât repartizarea presiunii pe garniturile de fricțiune este uniformă. Pentru frâne cu disc:

= 30 [daN/cm2], (2.4)

Din (Fig. 2.2) rezultă schema de calcul pentru frâna cu disc cu sevo pneumatic, având subansamblele închise. Această frână nu se utilizează în ultimul timp la autovehicule, pentru că are tendința de a se bloca la apăsarea energică a pedalei de frână..

Raportul de transmitere al frânei cu disc de tip închis se calculează cu relația:

(2.5)

unde:

– db este diametrul mare al discului de fricțiune (300 [mm])

– dm este diametrul mediu de fricțiune (250 [mm])

După cum se observă din relație, valoarea C depinde sensibil de valoarea unghiului . Pentru:

(2.6)

Rezultă o creștere pronunțată a coeficientului C, care crește spre . Acest fenomen duce la blocarea frânei și trebuie evitat.

La calculul frânelor cu disc deschise se pleacă de la ipoteza că presiunea exercitată asupra garniturii de fricțiune este uniformă. În (Fig. 2.2) se reprezintă schema forțelor care solicită frâna cu disc de tip deschisă și principalii parametrii geometrici. Ținând seama de definiția raportului de transmitere interior al frânelor, rezultă:

sau:

(2.7)

Fig. 2.2. Schemă pentru calculul frânei cu disc

În mod corespunzător sensibilitatea frânei se obține, conform definiției, prin derivarea raportului de transmitere C în raport cu coeficientul de frecare, adică:

(2.8)

Comparând sensibilitatea frânei cu disc cu frâna cu saboți, se observă că frâna cu saboți este mai sensibilă, pentru că valoarea sensibilității are o lege de variație hiperbolică. Pentru calcule orientative, momentul de frecare al frâ [mm])

După cum se observă din relație, valoarea C depinde sensibil de valoarea unghiului . Pentru:

(2.6)

Rezultă o creștere pronunțată a coeficientului C, care crește spre . Acest fenomen duce la blocarea frânei și trebuie evitat.

La calculul frânelor cu disc deschise se pleacă de la ipoteza că presiunea exercitată asupra garniturii de fricțiune este uniformă. În (Fig. 2.2) se reprezintă schema forțelor care solicită frâna cu disc de tip deschisă și principalii parametrii geometrici. Ținând seama de definiția raportului de transmitere interior al frânelor, rezultă:

sau:

(2.7)

Fig. 2.2. Schemă pentru calculul frânei cu disc

În mod corespunzător sensibilitatea frânei se obține, conform definiției, prin derivarea raportului de transmitere C în raport cu coeficientul de frecare, adică:

(2.8)

Comparând sensibilitatea frânei cu disc cu frâna cu saboți, se observă că frâna cu saboți este mai sensibilă, pentru că valoarea sensibilității are o lege de variație hiperbolică. Pentru calcule orientative, momentul de frecare al frânei rezultă din relația:

(2.9)

Prin înlocuirea valorilor numerice, obținem:

(2.10)

în care: – este unghiul central în care se încadrează garnitura de fricțiune. De regulă, . Valorile pentru produsul se pot lua mai mari, comparativ cu frânele cu saboți, întrucât repartizarea presiunii pe garniturile de fricțiune este uniformă. Pentru frâne cu disc:

= 30 [daN/cm2], (2.11)

Din (Fig. 1.2) rezultă schema de calcul pentru frâna cu disc cu sevo pneumatic, având subansamblele închise. Această frână nu se utilizează în ultimul timp la autovehicule, pentru că are tendința de a se bloca la apăsarea energică a pedalei de frână.

Raportul de transmitere al frânei cu disc de tip închis se calculează cu relația:

(2.12)

După cum se observă din relație, valoarea C depinde sensibil de valoarea unghiului . Pentru:

(2.13)

Rezultă o creștere pronunțată a coeficientului C, care crește spre . Acest fenomen duce la blocarea frânei și trebuie evitat.

Pentru autoturismul proiectat s-au adoptat unsistem de frânare cu discuri ventilate pe puntea față și un sistem de frânare cu tamburi pentru puntea din spate. Ambele sisteme de frânare au momente capabile de frânare foarte robuste și eficiente. Pentru puntea din față s-au adoptat următoarele dimensiuni ale sistemului de frânare cu discuri:

– diametrul mare al discului de fricțiune D = 320 [mm],

– diametrul interior d = 150 [mm],

– coeficientul de frecare la alunecare = 0,45,

– forța de presare a pistonașelor hidraulice este N = 250 [bar].

Dacă notăm cu unghiul la centru al garniturilor de fricțiune, cu ri și re razele interioară și respectiv exterioară a garniturii de fricțiune și cu rm = ½(ri + re), distanța de la centrul discului până la linia de acțiune a forței tangențiale care este dată de relația:

(2.14)

Prin înlocuirea valorilor numerice, obținem:

sau cu completarea:

(2.15)

care:

sau: (2.16)

Pentru construcțiile uzuale de frâne cu disc se recomandă:

k = 0,60…. 0,75 [8]

și: = 45o…50o [8].

Momentul de frânare realizat de frână cu disc, se calculează cu relația: (2.17)

Prin înlocuirea valorilor numerice, obținem:

; (2.18)

în care N – reprezintă reacțiunea normală a discului asupra garniturilor de fricțiune.

Valoarea forței F rezultă din condițiile de echilibru ale garniturii de fricțiune se poate calcula în funcție de mărimea forței de apăsare P dată de cilindrii hidraulici. În (Fig. 2..3 ) se arată poligoanele stării de echilibru pentru cele mai tipice construcții de frâne cu disc: a – cu disc fără servo, b – cu disc cu servo, c – cu disc cu efect tip Dunlop S.

Se definește și pentru frânele cu disc coeficientul de eficacitate, exprimat cu relația:

; (2.19)

unde

rm – raza medie de fricțiune pe disc

P – puterea motorului (P = 100 [kW])

Prin înlocuirea valorilor numerice, obținem:

(2.20)

Pentru cele trei tipuri de frâne cu disc prezentate în (Fig. 2.3) corespund următoarele expresii ale coeficientului de eficacitate.

pentru figura a:

sau: (2.21)

pentru figura b:

sau: (2.22)

pentru figura c:

sau :

(2.23)

unde și reprezintă coeficientul de frecare respectiv unghiul de frecare dintre placa suport a garniturii și corpul cilindrului de acționare.

Se observă că,ultimele două tipuri de frâne cu disc pot asigura un anumit efect servo, care este menținut pentru valorile unghiurilor și iau valori moderate.

Construcția etrierului trebuie să fie suficient de robust, spre a nu se deforma sensibil sub efectul unor forțe mari. Există construcții la care etrierul se montează flotant pe osie, în acest caz existând un singur cilindru de acționare, dispus pe una din fețele discului.

Dilatarea mică a discului în planul axial, permite ca jocul dintre disc și garniturile de fricțiune să fie menținut la valori mult mai mici decât la frânele cu tambur.

Fig. 2.3. Calculul pistonului flotant al frânelor cu disc

a – cu disc fără servo, b – cu disc cu servo, c – cu disc cu efect tip Dunlop S.

Dimensionarea frânelor cu saboți și a frânelor cu disc se face în prealabil luând câțiva parametri constructivi din start, pornind de la soluții tehnice deja existente, verificate în exploatare. Pentru frânele cu disc, solicitările mecanice în esența lor nu sunt periculoase, dar solicitările termice sunt mult mai intense ca la frânele cu tambur, cu variații rapide în timp și cu gradienți de temperatură foarte mari.

Fig. 2.4. Sistemul de frânare cu disc acționat hidraulic

1 – garnituri ferodou cu mare coeicient de frecare, 2 – disc, 3 – butuc rotativ, 4 – pistonaș hidraulic, 5 – etrier

Fig. 2.5. Modul de reglare continuă al jocului dintre garnitura

de fricțiune și discul de frână

1 – disc metalic rotativ, 2 – garnitură de fricțiune, 3 – cilindru hidraulic,

s – mărimea jocului funcțional

Frâne cu saboți pentru autoturisme au o construcție:

1 – cu deplasare egală a saboților

Saboți simplex:

2 – cu deplasare independentă a saboților

Saboți duplex

Saboți duo-duplex

1 – uniservo

Saboți servo:

2 – duo servo

Coeficientul de eficacitate al frânei cu saboți depinde de modul de amplasare și de acționare al sabotului frânei. Raportul de transmitere al frânei C, se calculează pentru frânele cu

saboți, astfel:

frâna simplex:

[8] (2.24)

frâna duplex:

[8] (2.25)

Aceste valori ale coeficientului C sunt considerate destul de mici, de aceea s-au introdus cu precădere sisteme de ajutor la efortul de apăsare a pedalei de frână, numite sisteme servo.

frâna servo:

, [8] (1.26)

unde R este reacțiunea dintre saboți.

Elementele de acționare asupra saboților sunt cilindrii hidraulici, came ovale sau cilindrii pneumatici. Pentru mărirea durabilității acestor mecanisme exterioare (pârghii, saboți, arcuri recuperatoare, cablu frână de mână etc), trebuie să fie unse cu ulei de ungere sau vaselină.

Frânele cu tamburi și saboți sunt folosiți pe scară largă la mașini grele care circulă cu mare viteză în condiții de deplină siguranță. Autovehiculele care utilizează acest sistem de frâne sunt camioanele de cursă lungă, autobuzele, mașini agricole mobile etc

Motivul determinant pentru care se folosesc, este eficacitatea mai mare decât a frânelor cu disc.

2.4. Calculul termic al frânelor cu discuri pentru autoturisme

În faza de proiectare al unui sistem de frânare, trebuie efectuate unele calcule termice, care chiar dacă nu reflectă absolut fidel fazele de încălzire al unei frâne, dar constituie un mijloc de evitare a unor neconcordanțe mari între dimensionare reală și dimensionarea impusă de rațiuni de supraîncălzire.

La frânele cu disc căldura degajată în timpul frânării este preluată în proporție de 95….99% de discul metalic (oțel).

Creșterea de temperatură pentru frâna cu tambur sau pentru frâna cu disc, la o frânare izolată de la viteza va1 până la oprire, este:

(2.27)

unde:

– reprezintă fracțiunea de energia preluată de tambur (disc),

z – numărul de roți frânate,

c8 – capacitatea calorică a tamburului (discului),

mt – este masa tamburului (discului).

ma – masa automobilului

Va – viteza automobilului

Prin înlocuirea valorilor numerice, obținem:

; (2.28)

Dacă diferența de regim termic a frânelor din față și spate este mare, relația de mai sus trebui aplicată individual pentru fiecare frână în parte.

Când numărul de frânari este foarte mare, se atinge temperatura de saturație:

(2.29)

Adică:

; (2.30)

unde: – este temperatura mediului ambiant, – creșterea de temperatură dată de aportul de căldură dată de o frânare, b – coeficient ce caracterizează condițiile de răcire a frânelor, t0 – este intervalul dintre frânări.

Valoarea se poate calcula cu relația (2.30), dacă frânările se fac până la oprirea automobilului sau cu relația generală:

(2.31)

În care: reprezintă energia absorbită de frână la o singură frânare, pentru care viteza finală nu este obligatoriu să fie nulă.

; (2.32)

1.4.1. Calculul termic al frânelor cu discuri pentru autoturisme la frânare îndelungată

În acest caz frânele cu tambur și cele cu discuri, transmit căldura degajată continuu spre exterior.

Temperatura maximă a suprafeței de frecare se calculează cu relația [8]:

(1.33)

în care: – coeficientul de repartizare a căldurii între garnituri și tambur ori între garnituri și disc.

= 0,5 [8] (2.34)

dacă materialele celor două elemente sunt identice.

= 1, [8] (2.35)

dacă se consideră că garniturile de fricțiune sunt izolatoare față de transmiterea căldurii.

qo – densitatea de flux termic la începutul frânării, în [kW/cm2], cs – căldura specifică a materialului din care sunt confecționate tamburul respectiv discul, în [kJ/kgoC], va – viteza de deplasare a automobilului, în [m/s], af – accelerația frânării, în [m/s2], – difuziunea termică, în [m2/s].

; (2.36)

Densitatea fluxului de căldură qo din relația (1.36) se calculează cu relația:

, (2.37)

Rezultă:

; (2.38)

iar difuziunea termică:

, (2.39)

unde:

– conductivitatea termică, în [W/m.oC].

Rezultă:

; (2.40)

în care: – conductivitatea termică, în [W/m.oC].

Ca și în cazul frânărilor repetate, trebuie verificat dacă în condițiile de încercare prescrise de temperaturile din frâne, nu ating valori mai mari 300 [oC].

Eforturile unitare dintr-un tambur de frână sau dintr-o frână cu disc, ca urmare a dilatării termice, se calculează cu relația:

, (2.41)

Rezultă:

(2.42)

în care:

E – este modulul lui Young pentru materialul din care este făcut tamburul sau discul, în [daN/cm2],

– coeficientul de dilatare termică, în [m / oC],

– temperatura tamburului sau a discului în [oC],

– constanta lui Poisson ( = 0,26).

S-au făcut numeroase cercetări aspra dilatărilor subansamblelor din sistemul de frânare, cum sunt tamburii din fontă pentru majoritatea frânelor de automobile și autocamioane și s-a constata că structura fontelor se modifică în sensul apariției tensiunilor interne din material, care duc la apariția crăpăturilor și fisurile interne.

Din acest motiv s-au luat următoarele măsuri:

găsirea și aplicare unor aliaje din fontă sau oțel, care să-și mențină caracteristicile mecanice și termice un timp nelimitat.

– traductoare electronice de avertizare la încălzirea excesivă accidentală a sistemului de frânare cu discuri, din cauza principală a blocării frânei.

– luarea de măsuri din proiectare, care să prevadă sisteme de răcire eficientă prin ventilare sau prin aripioare de răcire a discurilor de frână etc.

Un sistem de frână, dacă are defecțiunea de încălzire excesivă, până la incandescență, poate produce grave consecințe autovehiculului, ca de exemplu:

– incendiu la bord din cauza scurgerilor lichidului de frână care este inflamabil.

– o frână încălzită are un coeficient de frecare mult mărit (frecare prin lipire), iar

acționarea frânelor, o roată fierbinte se blochează și poate duce la grave accidente de circulație.

– la răcirea accidentală în tipul mersului (apa unei bălți) poate duce la crăparea

materialului din care este construit discul (fonta, oțelul, materiale ceramice, fibre de carbon).

Pentru evitarea unor astfel de evenimente grave, este recomandabil supradimensionarea calculelor de proiectare a unui sistem de frânare, mărit cu un coeficient de siguranță: c = (1,1……1,5).

Dacă se constată că un disc de frână se încălzește excesiv, trebuie determinată cauza defectării sistemului de frânare, care constă în blocarea pistoanelor în cilindrii respectivi, datorită apei care intră în aceste locuri.

CAPITOLUL III

CONSTRUCȚIA COMENZILOR MECANICE

ȘI HIDRAULICE PENTRU ACȚIONAREA FRÂNELOR CU DISCURI

3.1. Sistemul mecanic de acționare al frânelor de staționare al unui autoturism

Sistemul mecanic al frânelor unui automobil sunt limitate numai la acționarea frânei de mână. În (Fig. 3.1) se reprezintă sistemul mecanic al acționării frânei de mână prin cablu la saboți cu frână în tambure sau la frânele cu disc, care sunt prezenți atât la frânele cu tambure, cât și la frânele cu disc. La frânele cu disc tamburul frânei de mână, face parte din corpul discului și are dimensiuni reduse. Din cauza dimensiunilor reduse ale tamburului de frână de mână, momentul capabil de frânare este relativ mic, dar suficient pentru oprirea automobilului în pantă.

Fig. 3.1. Elementele mecanice constructive ale frânei de mână

1 – maneta de frână de mână, 2 – levier de tracțiune, 3 – elemente de reglaj, 4 – tirant, 5 – subansamble de reglaj, 6 – arc recuperator, 7 – pârghie, 8 și 9 – sunt elemente de tracțiune prin cablu.

La unele utilaje cu șenile, se mai aplică frânare mecanică a roților șenilate, pentru simplitate și pentru că sunt create condiții de folosire a unor frâne cu bandă de fricțiune, care are o bună eficacitate pentru diametre mari de înfășurare a bandei de fricțiune. Alte utilaje grele precum sunt excavatoarele, draglinele, macarale grele etc, utilizează frâne mecanice servoasistate pneumatic. acționării frânei de mână prin cablu la saboți cu frână în tambure, care sunt prezenți atât la frânele cu tambure, cât și la frânele cu disc. La frânele cu disc tamburul face parte din corpul discului și are dimensiuni reduse, dar fiind frâne cu saboți au o bune eficacitate.

3.2. Sistemul de acționare hidraulică al frânelor cu disc al unui autoturism

Sistemul hidraulic al frânelor se referă la acționarea la distanță a frânelor automobilelor moderne, prin transmisii hidraulice de tip pompă hidraulică, țevi hidraulice pentru vehicularea fluidului și cilindrii hidraulic receptori, care vor dezvolta forțele necesare la frânare.

Fig. 3.2. Sistemul de frânare cu saboți și combinat de frânare cu frâne disc în față și cu frâne cu saboți în spate acționate hidraulic la autoturisme(sistem de frânare cu dublu circuit)

1 – pompă centrală, 2 – pedală, 3- circuit față, 4 – circuit spate,

5 – frână din față, 6 – frână din spate

În (Fig. 3.2) se prezintă sistemul hidraulic cu dublu circuit pentru frânele cu cele patru roți echipate cu frâne cu tambure a) și automobile care sunt echipate cu frâne cu tambure și automobile care sunt echipate cu frâne disc pe roțile din față.

Acesta este reprezentat prin circuitele hidraulice de frânare a automobilelor moderne. Astfel, avem autovehicule cu toate roțile echipate cu frâne cu saboți și tamburi a) și frâne combinate, adică pe față frâne disc, iar pe spate frâne cu disc.

Acest sistem de frânare, a fost adoptat pentru tema.

Frânele cu disc au o bună proprietate de a nu bloca atât de repede ca frânele cu tambur și saboți roata frânată puternic, de aceea se montează aceste frâne cu saboți pe roțile din spate. Cele două cazuri de sisteme hidraulice de frânare sunt reprezentate fără sistem servo. Sistemul servo este nelipsit la frânele de automobil modern, întrucât ușurează munca conducătorului auto la efortul de apăsare pe pedala de frânare.

Fig. 3.3. Sistem de frânare cu două circuite realizat

cu doi cilindrii de pompare

a) și o secțiune prin cilindrul hidraulic al pompei centrale b)

1 – pistonul primar, 2 – pistonul intermediar, 3,4 – garnitură etanșare, 5,6,7 – piton de gabarit al cursei pistonului, 8 – șaibă din cauciuc

O problemă majoră la folosirea frânelor cu disc este pusă în dificultate de conceperea și utilizarea frânei de mână montată pe acest tip de frână. Din acest motiv se proiectează automobile cu frâne față cu disc, iar în spate frână cu tambur, la care montarea unei frâne de mână este posibilă (Fig. 3.3 b).

La unele autoturisme și care sunt din ce în ce mai numeroase, la care se folosesc cu precădere frânele cu disc, iar frâna de mână este elegant dispusă pe un tambur, care face corp comun cu discul din spatele automobilului. Frâna de mână este cu saboți, acționată prin tracțiune de regulă prin cablu multifilar, care printr-un mecanism cu pârghii sau came.

Acționarea frânelor cu saboți pentru autoturisme ușoare (până la 1000 kg), poate fi realizată fără sistem servo, care vine în ajutorul conducătorului auto facilitându-i efortul de apăsare al frânei.

Fig. 3.4. Sistemul de acționare hidraulic al frânelor, cu servomecanism amplificator la autoturisme

(a și d, cu acționare indirectă, b și c cu acționare directă)

Pentru autoturisme moderne, se folosesc sistemele servo pneumatice cu subpresiune din galeria de admisie (Fig. 3.4) în cadrul subansamblelor care alcătuiesc sistemul de frânare al unui automobil. Aceste sisteme servo sunt de mai multe tipuri:

sisteme servo cu depresiune din galeria de admisie a motorului cu ardere internă

sisteme servo cu depresiune dintr-o pompă de creare depresiune acționată de motorul cu ardere internă

sisteme servo cu presiune dintr-o pompă de creare presiune acționată de motorul cu ardere internă

Sistemul de frânare cu dublu circuit format din doi cilindrii de pompare se folosește la camioane și autobuze, dar mai puțin la autovehicule ușoare, unde este utilizată o singură pompă centrală cu două secții plasate pe lungimea cilindrului, una pentru trimitere lichid sub presiune spre spate, alta trimite lichid sub presiune spre fața automobilului (fig. 3.4 b și c).

Acești cilindrii de pompare lichid de frână sunt prevăzuți cu sisteme pneumatice servo.

Dublul circuit al sistemului hidraulic de acționare la frânele unui automobil este realizat în mai multe moduri:

-sistem hidraulic cu două pompe hidraulice separate dispuse în tandem (Fig. 3.5), care sunt acționate de la o singură pedală de frână amplasată în habitaclul automobilului.

sistem hidraulic cu două pistonașe hidraulice separate dispuse în același cilindru hidraulic al pompei centrale (Fig. 3.5), care sunt acționate de la o singură pedală de frână amplasată în habitaclul automobilului.

Fig. 3.5. Servomecanism de pompare lichid de frână, acționat prin depresiune pentru amplificarea presiunii hidraulice de fluid, montat pe pompa hidraulică centrală

1 – cilindru hidraulic, 2 – cilindru pneumatic, 3 – piston pneumatic, 4 – garnitură de etanșare, 5 – șurub, 6 – canal aer, 7 – burduf, 8 – canal, 9 – tija pedalei, 10 – garnitură compensatoare, 11 – pinten sferic, 12 – arc conic, 13 – arc conic, 14 – garnitură pâslă

Construcții moderne de rezervor de lichid, sunt prevăzute cu incinte separate pentru lichidul necesar spre spate și cel care trebuie trimis spre față, de asemenea rezervoarele de lichid sunt prevăzute cu sesizoare de nivel, care avertizează pe conducătorul auto de scăderea acestui nivel de lichid de frână.

În (Fig. 2.5) este prezentată o secțiune printr-un cilindru hidraulic al unei pompe centrale, care trimite lichid hidraulic de frână, sub presiune spre cilindrii hidraulici receptori, care la rândul lor vor acționa asupra frânelor de tipul celor cu tambur sau a celor cu disc. Împingerea pistonului hidraulic al pompei centrale este asistată de un sistem servo cu atmosferă cu presiune scăzută. Această depresiune este asigurată permanent de către galeria de admisie sau de către o pompă de depresiune acționată de motorul cu ardere internă.

Se poate trage concluzia, prin care se înțelege interzicerea opririi motorului unui automobil în timpul coborârii unei pante lungi, pentru că astfel frânele automobilului vor fi greu acționate sau chiar imposibil de acționat la autovehicule grele (autocamioane, autobuze etc.).

În (Fig. 3.5) se reprezintă un sistem de frânare cu dublu circuit, cu pompa hidraulică centrală care conține două rezervoare separate pentru fiecare circuit. Acest sistem are două rezervoare de fluid hidraulic, pentru sporirea gradului de siguranță la căderea unui sistem hidraulic de pe față sau din spate, pentru că celălalt circuit hidraulic care rămâne funcțional poate să funcționeze, realizând o frânare destul de eficientă.

În (Fig. 3.6) se reprezintă un sistem de frânare cu simplu circuit, cu pompa hidraulică centrală care conține numai un singur rezervor separat pentru ambele circuite.

Acest sistem de frânare cu simplu circuit, nu se mai folosește din motive de tehnica securității circulației pe drumurile publice.

Fig. 3.6. Secțiune printr-un cilindru hidraulic de frânare

al pompei centrale cu un singur circuit pentru frânele spate și față.

1- cilindru pneumatic, 2 – piston, 3 – garnitură de etanșare, 4 – porțiune cilindrică

În (Fig. 3.7) se reprezintă un subansamblu din pompa hidraulică centrală, care conține două tipuri de mecanisme de reglare a forței de frânare, pentru a se proteja sistemul hidraulic de frânare la deteriorări generate de forțe prea mari de acționare a acestora.

Fig. 3.7. Pompă hidraulică pentru frâne față-spate cu dublu circuit, având două rezervoare de lichid

1 – tija pedalei, 2 – tijă piston, 3 – piston primar, 4 – bloc de alimentare, 5 – arc, 6 – supapă de suprapresiune, 7 – manșon de protecți

Fig. 3.8. Schema mecanismului de reglare a forței de frânare

Construcția etrierului sau furcii frânelor cu disc, trebuie să fie suficient de robust spre a nu se deforma sensibil sub efectul unor forțe mari. Există construcții la care etrierul se montează flotant pe osie, în acest caz existând un singur cilindru de acționare, dispus pe una din fețele discului (Fig. 3.9).

Dilatarea mică a discului în planul axial, permite ca jocul dintre disc și garniturile de fricțiune, să fie menținut la valori mult mai mici decât la frânele cu tambur. O problemă majoră la folosirea frânelor cu disc este pusă în dificultate montarea și utilizarea frânei de mână montată pe acest tip de frână.

Fig. 3.9. Fixarea subansamblelor sistemului de frânare cu disc

pentru roata directoare față

1 – butuc cu flanșă, 2 – etrier hidraulic, 3 – placă de fricțiune, 4 – bolț pentru asigurare plăcuțe, 5 – discul rotativ, 6 – flanșa discului, 7 – apărătoare pentru disc

Din acest motiv se proiectează automobile cu frâne față cu disc, iar în spate frână cu tambur, la care montarea unei frâne de mână pe spate este posibilă.

La unele autoturisme și din ce în ce mai numeroase devin, se folosește cu precădere frâna cu disc, iar frâna de mână este elegant dispusă pe un tambur care face corp comun cu discul. Frâna este cu saboți dispuși într-un tambur de dimensiuni mai mici decât dimensiunea discului, acționată de regulă prin cablu multifilar.

Se observă eficacitatea slabă a frânei disc în comparație cu frânele cu tambur, adică la aceeași forță de apăsare frâna cu saboți dezvoltă un moment capabil de frecare mai mare. Este necesar pentru înlăturarea acestui neajuns, să se introducă obligatoriu un sistem servo.

Pentru ridicare gradului de eficacitate a frânei cu disc, este necesar să se folosească uneori doi cilindrii hidraulici în loc de unul, fiecare de o parte și de cealaltă a discului. Se mai poate amplifica forța de frânare la frânele cu discuri prin multiplicarea numărului de cilindrii hidraulici care vor împinge placa metalică pe care este lipită garnitura de fricțiune cu forță mult amplificată

3.3. Subansamble ale sistemelor de frânare hidraulică cu discuri pentru autoturisme

Conform cu legislația circulației pe drumurile publice, autovehiculele care au o masă mai mică de 6000 kg, trebuie să fie echipate cu un sistem de frânare cu două circuite independente. Pentru creșterea eficacității frânelor acționate hidraulic și pentru reducerea semnificativă a efortului de apăsare a pedalei de frână, este necesar introducerea unui dispozitiv de suprapunere peste efortul dezvoltat de om, a unei forțe suplimentare care prin însumare să fie suficient de mare încât frânare să fie eficientă.

Aceste două sisteme sunt unul pentru frâna de serviciu și alta pentru frâna de staționare care trebuie să acționeze asupra unei singure punți.

În continuare se prezintă unele componente ale unui sistem complet de frânare hidraulică.

3.3.1. Pompa hidraulică centrală de acționare al frânelor unui autovehicul

Pompa centrală de frânare este cu simplu circuit sau cu dublu circuit (atunci când frânele din față și spatele autovehiculului sunt acționate separat). Sistemul hidraulic de frânare este prezent pentru majoritatea autoturismelor moderne, având un avantaj deosebit – acela de fiabilitate și de reducere prin proiectarea diametrelor pistoanelor, sau al forței de apăsare a pedalei de frânare de către conducătorul auto.

Fig. 3.10. Secțiune printr-un cilindru de frână cu acționare hidraulică cu depresiune

1 – cilindru hidraulic, 2 – incinta vacuumatică, 3 – pistonul cu depresiune, b) – fazele de funcționare pistonului cu garnitură în secțiune cu litera V

La autoturisme de lungime mare (peste 5 m), care au o lungime apreciabilă, transmisia presiunii lichidului hidraulic de frână se face într-un mod relativ ușor, prin conducta din oțeluri rezistente la îndoiri, vibrații sau întinderi.

Pompa centrală de frânare este cu simplu circuit sau cu dublu circuit (frânele din fața și spatele autovehiculului sunt acționate separat).

În (Fig. 3.10) se prezintă în mod explicit patru faze de lucru la pompele hidraulice centrale cu pistonul hidraulic care trebuie să deservească două circuite separate. A se observa, că primele roți care sunt frânate relativ ușor, sunt roțile din față (a și b), după care la o apăsare mai puternică se acționează și roțile din spate (c și d).

În (Fig. 3.10) se reprezintă o secțiune printr-un cilindru hidraulic și prin rezervorul cu lichid de frână al pompei centrale de frânare (sistem Bosch), în care se poate urmării funcționarea supapei de reacție în situația când pedala este neacționată (I), pedala este acționată cu un efort intermediar și menținută (II) și cazul în care pedala este apăsată la maxim (III).

În (Fig. 3.11, poz. d) se reprezintă cazul în care un circuit hidraulic este scos din funcțiune în urma spargerii unei conducte de lichid de presiune ridicată, în urma acestui eveniment, un circuit (cel rămas activ), poate să activeze frâna respectivă cu bună eficacitate.

În concluzie, avem următoarele cazuri:

a) – perioada de staționare,

b) – acțiune asupra tuturor frânelor roților,

c) – acțiune frâne față,

d) – retragere pedala de acționare

Rezolvându-se acest deziderat, se contribuie astfel la siguranța circulației pe drumurile publice.

Servofrânele pneumatice se utilizează mai mult la camioane și autobuze, la bordul cărora există o rețea de aer comprimat. Acest aer comprimat se folosește la frânarea remorcilor sau la închiderea ușilor ori la alte acționări.

Fig. 3.11. Modul de funcționare al pistoanelor așezați în același cilindru al pompei hidraulice centrale cu dublu circuit realizat de același grup cilindru-rezervor

a) – perioada de staționare, b) – acțiune asupra tuturor frânelor roților, c) – acțiune frâne față, d) – retragere pedala de acționare

2.4. Procese cinematice și dinamice în procesul de frânare al unui autoturism

În (Fig. 3.12) este reprezentată corelația parametrilor cinematici la acționarea frânelor de către conducătorul auto. Sunt corelate viteza automobilului Va cu viteza periferică a roților Vr, în care sunt analizate cazurile în care apare patinarea roților la frânarea bruscă. Acest eveniment nedorit al conducătorului auto, se întâmplă la o aderență diminuată de condiții de ploaie sau mâzgă, polei etc. vom vedea în continuare că prin tehnica electronică s-a ajuns la un sistem de asistare permanentă situației de oprire a roții frânate.Trebuie să mai amintim pe lângă sistemele de frânare, că se mai folosesc și unele sisteme simplificate de încetinire a unui automobil bazat pe obturarea gazelor evacuate din motor, iar efortul de evacuare forțată produce un moment rezistent în arborele cotit al motorului de automobil, viteza roții (periferice), decelerația, coeficientul de frecare la rularea pe anumite acostamente.

Fig. 3.12. Variația parametrilor procesului de oprire a unui autovehicul în timpul

frânării, VA – viteza automobilului, VR – viteza periferică a roții frânate

3.5. Sisteme de frânare cu discuri al autoturismelor moderne asistată prin tehnologia ABS

Frânarea bruscă duce la oprirea din rotație a roții frânate, care este un fenomen deosebit de dăunător și periculos în siguranța circulației. S-au dezvoltat următoarele sisteme de ABS (anti blocking sistem);

Fig.3.13. Comparația spațiilor de frânare pentru diferite

procedee de frânare

Va – viteza automobilului, R – raza de curbură a traiectoriei automobilului

– sisteme cu senzori radiali dispuși pe un disc în roata frânată, iar o cameră cu foto tranzistor cu frecvențmetru analizează frecvențele joase la care intervine și anulează frânarea cu un procent de 50%.

– sisteme cu senzori radiali dispuși pe un rotor de mici dimensiuni în cutia de viteze pe ambii arbori planetari, iar o cameră cu foto tranzistor cu frecvențmetru analizează frecvențele joase (aproape de oprire) la care intervine și anulează frânarea cu un procent de 50%.

În acest sens, tehnicienii din domeniul auto au realizat un sistem inteligent de asistare a forței de frânare pe parcursul frânării bruște și puternice, în care acționarea frânei nu mai este la îndemâna omului, ci un soft cu diverși traductori, care sesizează momentul încetiniri roții în mișcarea de rotație. Un circuit electronic intră în acțiune la comanda traductorului care sesizează tendința de oprire din rotație a roții frânate și eliberează progresiv fără să permită rotația continuă a roții frânate, de aceea efortul de acționare al frânei este controlat prin asistență mecano–electronică. Pentru noile și modernele autoturisme, acest sistem suplimentar din subansamblele frânei pentru toate cele patru roți, este nelipsit în livrare pe piață.

Se poate afirma că datorită folosirii sistemului ABS în sistemul de frânare, s-au salvat mii de vieți din rândul participanților la traficul șoselelor.

Fig. 3.14. Scheme de funcționare a blocului electronic la sistemul

antiblocaj al roții frânate ABS

În acel moment un circuit electronic intră în acțiune și eliberează câte puțin efortul de acționare al frânei. Pentru noile și modernele autoturisme, acest sistem suplimentar din subansamblele frânei este ABS.

CAPITOLUL IV

REPARAREA, ÎNTREȚINEREA ȘI MONTAJUL SUBANSAMBLELOR SITEMELOR DE FRÂNARE CU DISC LA AUTOTURISME

Sistemul de frânare este compus din pompa centrală de frână, servofrâna și frânele cu disc, pentru rotile anterioare, respectiv frânele cu tambur, pentru rotile posteroare. In functie de puterea motorului, automobilul poate fi echipat cu frâne cu disc și la rotile posterioare. Sistemul hidraulic de frânare este compus din doua circuite, care functionează in diagonală. Adică un circuit actionează frânele față dreapta/spate stânga si celălalt actionează frânele fată stânga/spate dreapta.

Prin aceasta, in cazul defectării unui circuit de exemplu din cauza neetanseitatii, automobilul poate fi frânat prin intermediul celui de-al doilea circuit de frânare, nefiind afectată stabilitatea acestuia pe traiectoria de deplasare. Presiunea pentru ambele circuite de frânare este creată in pompa centrală de frână tandem, prin intermediul pedalei de frână. Rezervorul de lichid de frână, care este dispus in compartimentul motorului,deasupra pompei centrale de frână, alimenteaza intregul sistem de franare cu lichid de frana. Un nivel de lichid de frână prea scazut In rezervor este ridicat la toate automobilele prin aprinderea unui bec de control in tabloul de bord. In orice caz, nivelul de umplere al rezervorului de lichid de frână ar trebui verificat in mod regulat.

Servofrâna la modelele cu motoare pe benzină utilizează o parte din vacuumul creat de motor in colectorul de aspirație. La acținarea pedalei de frână, forta de apăsare este amplificată, prin intermediul unor supape. Deoarece Ia modelele cu motoare Diesel nu exista depresiune in colectorul de aspiratie, o pompa de vacuum montata in partea posterioara a chiuloasei creeaza depresiunea necesara functionarii servofranei. Pompa de vacuum esteantrenata de catre arborele cu came.Franele anterioare cu disc sunt dotate cu etrieri mobili. In acest caz, pentru apasarea placutelor de frana pe disceste necesar un singur piston.La frana posterioara cu disc exista doi etrieri ficsi. Pentru apasarea placutelor de frână, in cazul etrierului fix, este nevoie de doua pistoane. Frâna de mână este actionata prin intermediul unor cabluri si actioneaza asupra rotilor posterioare. La modelele cu frâne cu disc la puntea posterioara, sunt montate tambururi de frână suplimentare in discurile de frână pentru frâna de mână. Acest lucru este necesar deoarece frâna cu disc nu se dovedește a fi o frână de stationare eficientă. Placutele de la frânele cu disc cât si sabotii de la frânele pusterioare cu tambur se reglează automat, astfel incât reglarea frânei rotilor posterioare devine necesară doar in cazul in care la reparatie s-a demontat sistemul de frânare. In functie de model și de echipare, pot fi echipate și cu sistemul de antiblocaj a rotilor la franare (ABS). Operatiunile descrise in continuare sunt valabile pentru toate modelele,indiferent daca sunt echipate cu sistem ABS sau nu.

La curățarea sistemului de frânare sunt antrenate particule de praf de material de fricțiune.Acest praf poate fi daunator sănătatii. De aceea, a se avea gijă ca la curătirea sistemului de frânare să nu se inspire acest praf. Plăcutele de frână sunt descrise in cartea tehnică a automobiluiui (ABE), tipul acestora fiind, inplus recomandat de catre uzina pentru fiecare model de automobil. De aceea se recomandă utilizarea de plăcuțe de frână aprobate de orice firmă de producție recentă. Acestea au un numar de aprobare KBA.

Lucrările la sistemul de frânare necesită o curătenie excesivă și un mod de lucru precis. In cazul in care lipseste experienta de lucru necesara,se recomanda efectuarea lucrărilor de către un atelier service specializat. Indicatie: in timpul rularii pe carosabil foarte umed se recomanda actionarea frânei din cand in cand, pentru a elibera discurile frana de impuritati. Prin forta centrifugala este aruncata apa de pe discurile de frana insa ramane un strat subtire de silicon,de resturi de cauciuc,de unsoare si de impuritati, care diminueaza efectul de franare al acestora.

Dacă se oprește automobilul după deplasarea pe timp de ploaie, in special in tirnpul iernii cand exista sare antiderapanta de carosabil, se recomanda actionarea franei cu o forta mica pana la oprire. Prin aceasta se determina uscarea discurilor de frana si se evita coordonarea rapida a acestora. Dupa montarea unor plăcute noi de frana acestea trebuiesc rodate. Se efectueaza o deplasare de aproximativ 200 de km, în tirnpul careia trebuie sa se evite frânările puternice. Discurile de frână corodate produc, la frânare un zgomot putenic, care nu poale fi indepărtat prin frânare mai lungă. În acest caz, trebuie inlocuite discurile de frână. Impuritatile depuse prin ardere pe placutele de frână, determină formarea de caneluri pe discurile de frână. Prin aceasta diminueaza efectul de frânare.

Atentie: dacă după abordarea unui viraj se constată o cursă diferită a pedalei, trebuie verificata bataia laterala a clametrului exterior al discului de frână sau, dacă este cazul trebuie inlocuit discul de frână.

4.1. Demontarea și montarea plăcuțelor de frână anterioare

Demontarea – Se marcheaza, cu creta,pozitia jantei pe butucul rotii. Prin aceasta se inlesnește montarea rotii echilibrate in aceiasi pozitie. Se slabesc șuruburile rotilor anterioare. Pentru aceasta trebuie ca automobilul să se afle pe sol.

Se suspenda partea anterioară a automobilului, se demontează rotile.

Atentie: dacă se intentionează refolosirea plăcuțelor de frâna, acestea trebuie marcate la demontare. Nu se permite amestecarea placutelor din partea exterioara cu cele din partea interioara si viceversa, sau amestecarea celor la roata din stanga cu cele de la roata din dreapta. Amestecarea acestora poate determina un efect inegal de frânare. Trebuiesc folosite doar plăcuțe de o frână originale respectiv plăcuțe de frână fabricate de firme specializate. Se inlocuiesc simultan toate plăcuțele de frână anterioare, chiar daca doar o singura placuta a atins limita de uzura.

Fig. 4.1. Demontarea plăcuțelor Fig. 4.2. Demontarea etrierului la

de la discul de frână frânele cu disc

-Se demontează clema de fixare de pe etrierul de frână, cu ajutorul unei șurubelnițe.

-Se demontează cele 2 capace de protecție ale boltului de ghidare, cu ajutorul unei șurubelnițe.

-Se desurubează boltul de ghidare de la suportul frânei, cu ajutorul cheii imbus pentru șuruburi hexagonale.

Atentie: furtunul de frână ramâne montat, altfel este necesară ventilarea sistemului de frânare.

-Se desurubează boltul de ghidare de la suportul frânei, cu ajutorul cheii imbus pentru șuruburi hexagonale.

Atentie: furtunul de frână dacă ramâne montat, altfel este necesară ventilarea sistemului de frânare.

-Se scoate carcasa etrierului de frână impreuna cuplacuta interioara de frână și se suspenda cu un carligde sarma de ansamblul amortizor- arc. Furtunul de frână nu trebuie sa fie torsionat sau supus la intindere.

-Se demontează placuta interioară de frână de la pistonul de frână. Plăcuta este fixată in piston cu o clemă.

4.2. Montarea plăcuțelor de frână

A nu se actiona pedala de frână când placuțele de frână sunt demontate, deoarece pistonul va fi scos din carcasă. Se curătă suprafata de ghidare respectiv scaunul placutei in carcasa cu ajutorul unei perii de metal moale adecvate sau se sterge cu alcool, cu ajutorul unei cârpe. A nu se utiliza solventi pe baza de uleiuri minerale sau obiecte cu muchii ascutite.inaintea montarii placutelor, trebuie verificat discul de frână daca prezinta canale, prin palparea cu degetele. Discurile de frână cu canale pot firectificate (operatiune de atelier service), atata timp cat au inca o grosime necesara. Se masoara grosimea discurilor de frână. Se verifica capacul antipraf de fisuri.

Capacele antipraf deteriorate trebuiesc inlocuite, deoarece impuritatile infiltrate determină neetanșarea etrierului de frână.

Fig. 4.3. Depărtarea cilindrilor de Fig. 4.4. Extragerea pistonașului

frână de la frânele cu disc din etrier

Se apasă pistonul de frana cu ajutorul dispozitivului de comprimare.Se poate utiliza si bagheta de Iemn tare (o coada do ciocan),avand grija sa nu se blocheze pistonul si să nu se avarieze pistonul sau capacul antipraf. Atentie: Ia comprimarea pistonului se refuleaza lichid de frână din pompa de frana in rezervorul de compensare.A se monitoriză nivelul lichidului in rezervor,eventual se aspira lichidul de frana cu ajutorul unui sifon.Pentru aspirare se utilizeaza un recipient de ventilare sau o sticla de plastic,care sa intre in contact doar cu lichidul de frana.A nu se utiliza sticle destinate ulterior depozitarii lichidelor destinate consumului uman!

Lichidul de frână este toxic și nu se permite aspirarea acestuia cu gura prin intermediul unui furtun. A se utiliza un sifon. Chiar și dupa inlocuirea placutelor, nivelul MAX. de pe rezervorul de lichid de frână nu trebuie sa fie depașit, deoarece lichidul se dilată la incalzire. Lichidul de frână scurs ajunge la pompa centrala de frână, deteriorează vopseaua și determină formarea ruginei.

Atentie: in caz de uzura avansată a placutelor de frână se verifica dacă pistonul functionează ușor. Pentru aceasta, se introduce o bucata de lemn in etrierul de frână și se apasă ușor pedala de frână de către un asistent. Pistonul de frână trebuie sa poată fi comprimat și decomprimat usor. Pentru verificare trebuie ca celalalt etrier de frână sa fie montat. A se avea grija ca pistonul de frână sa nu fie scos complet. In cazul in care pistonul functionează greu, se repară etrierul de frână (operatiune la atelier service).

-Se verificădacă pozitia pistonului este corectă. Muchiile trebuie sa fie orientate in pozitie verticală, in caz contrar se corectează cu atentie, cu clestele de rotit pistoane sau cu șurubelnița. In mod normal nu este necesară o reglare ulterioară.

Fig. 4.5. Demontarea garniturii de etanșare pentru

protecție la praf, apă, noroi etc, de la etriere

-Se introduce placuta interioară de frână cu arcul de fixare in pistonul de frână.

-Se introduce placuta exterioara de frână in suportul frânei.

-Se introduce carcasa etrierului de frana ,deasupra discului de frână, sus in orificiul de ghidare al suportu;ui franei. Apoi se misca carcasa etrierului in jos si se apasa.

-Se ung bolturile de ghidare, curatate si uscate in prealabil,cu pasta de siguranta,de exemplu: Loctite tipul 262, si se strang cu 30 [Nm].

-Se montează capacele de protectie ale boltului de ghidare. La automobilele Check-Control, se introduce senzori cu cablu noi in orificiul placutei de frână. A se avea grija ca pozitia senzorului sa fie corectă.

-Se introduce clema de fixare in etrierul de frână.

-Se montează rotile anterioare, respectând marcajele aplicatepe buctucii rotilor,se coboara automobilul pe sol si se strâng șuruburile rotilor, in cruce,cu110 [Nm]. Atentie: se apasa pedala de frână de mai multe ori,in stationare, până când se simte o rezistentă puternică. Prin aceasta, se aseaza placutele de frână pe discurile de frână si preiau o pozitie adecvată functionarii.

-Se verifică nivelul lichidului de frână din rezervorul de compensare, dacă este cazul, se completeaza până la marcajul MAX. Se rodeaza, cu atentie, noile placute de frână prin frânarea repetată de la cca.80 km/h la 40 km/h, utilizând o fortă de frânare redusă.

-Se lasă pauză de racire intre frânări.

Atentie: pe o distanta de cca.200 de km trebuie sa se evite frânările puternice.

Fig. 4.6. Demontarea știfturilor de frână Fig. 4.7. Extragerea plăcuțelor

de la etriere de frână de la etriere

-Se demontează stifturile de fixare dinspre exterior spre interior din etrierul de frână, cu ajutorul unui dorn sau a unui cui (diametru de cca. 3 mm). A se avea grijă ca arcurile de fixare ale placuței să nu sară.

-Se scot arcurile de fixare 1 (Fig.4.6) ale plăcutei.

-Se scot plăcutele de frână si placa intermediară cu ajutorul unui cleste, a unei șubelnite sau a unui extractor. In caz de plăcute de frână blocate datorită ruginei, este necesar un dispozitiv special de extragere .

Atentie: a nu se actiona pedala de frână când plăcutele de frână sunt demontate, deoarece pistonul va fi scos din carcasă.

-Se curată suprafatele de ghidare respective, scaunul placutei in carcasa cu ajutorul unei perii de metal adecvate sau se șterge cu alcool, cu ajutorul unei cârpe. A nu se utiliza solventi pe bază de uleiuri minerale sau obiecte cu muchii ascutite.

-Inaitea montării placutelor,trebuie verificat discul de frana daca prezinta canale,prin palpare cu degetele.

-Discurile de frână pot fi rectificate (operatiune de atelier service),atata timp cât au incă grosime necesară.

-Se masoară grosimea discului de frână.

Se verifică capacul antipraf de fisuri. Capacele antipraf deteriorate trebuiesc înlocuite, deoarece impuritătile infiltrate detrmină neetanșeitatea etrierului de frână.

Din această cauzaă, etrierul de frână rebuie demontat (operatiune de atelier service).

-Se apasa pistonul de frână cu ajutorul dispozitivului de comprimare. Se poate utilize si bagheta de lemn tare (o coadă de ciocan), având grijă să nu se blocheze pistonul si să nu avarieze pistonul sau capacul antipraf.

Atentie: la comprimarea pistonului se refulează lichid de frână din pompa de frână in rezervorul de compensare. A se monotoriza nivelul lichidului in rezervor, eventual se aspiră lichidul de frână cu ajutorul unui sifon.

Pentru aspirare se utilizează un recipient de ventilare sau o sticlă de plastic, care să intre in contact doar cu lichidul de frână. Să nu se utilize sticle destinate ulterior depozitarii lichidelor destinate consumului uman! Pentru a evita scârtâirea frânelor cu disc, se unge suportul lateral al părtii posterioare a plăcutelor de frână cu un strat subtire de unsoare, de ex. OPEL 19 42 585 Plastilube sau Liqui-Moly LM-36 sau LM-508-ASC.A, se unge doar partea posterioară de metal, unsoarea nu trebuie sa ajungă pe plăcuta de frână in sine. Dacă este nevoie, se șterge imediat și se curătă cu alcool.

-Se introduc plăcutele de frână – B cu placile intermediare – A in entrierul de frână.

-Se introduce arcul de fixare 1 și știfturile de fixare -2 dinspre interior spre exterior. Pentru aceasta, se apasă arcul de fixare cu o șurubelnița, în modul care este descris in figură.

-Se monteaza rotile posterioare,respectand marcajele aplicate pe butuci,se coboara automobilul pe sol si se strang suruburile rotilor, in cruce, cu 110 Nm.

Fig. 4.8. Introducerea unui miez în Fig. 4.9. Ungerea muchiilor plăcuțelor de

locul plăcuțelor de frână de frână la frânele cu disc

-Se verifică pozitia de 20 de grade a pistoanelor. Atelierele service utilizeaza pentru aceasta un sablon de 20 de grade. In principiu, insă, la demontarea placutelor de frână nu se rotesc pistoanele!

Se dispune sablonul pentru pistonul de frână la suprafata inferioară de ghidare a etrierului. Pozitia pistonului este corectă dacă sablonul (pozitia de 20 de grade) coincide cu muchiile pistonului.

-Dacă este cazul, se roteste pistonul, cu atentie, cu ajutorul unui clește de rotit pistoanele sau cu ajutorul unei șurubelnite.

-Se verifică dacă plăcutele se mișcă ușor in ghidaj.

Atentie: se apasă pedala de frână,in stationare,de mai multe ori, până când se simte o rezistenta puternică. Prin aceasta, se aseajă plăcutele de frână pe discurile de frână si preiau o pozitie adecvată functionarii.

-Se verifică nivelul lichidului de frână din rezervorul de compesare, dacă este cazul, se completează până la marcajul MAX.

-Se rodează.cu atentie, noile plăcute de frână prin frânarea repetată de la cca.80 Km/h la 40 Km/h, utilizând o fortă de frânare redusă. Se lasă pauze de răcire intre frânări.

Fig. 4.10. Montarea plăcuțelor de frână Fig. 4.11. Introducerea știfturilor de

în etrierul de la frânele cu disc siguranță la etrierele frânelor cu disc

Atentie: pe o distantă de cca. 200 de km, trebuie să se evite frânările puternice.

4.3. Fabricarea șablonului pentru pistoanele de frână

-Se fabrică șablonul din carton sau din tablă, conform figurii.

Fig. 4.12. Șablon pentru verificarea unghiului de împănare

controlată de la frânele cu disc

-Partea lungă a șablonului trebuie să stea in etrierul de frână. Pistonul de frânare are o muchie. Această muchie trebuie sa stea pe o suprafată inclinată a șablonului, in caz contrar trebuie rotit pistonul.

4.4. Verificarea grosimii discului de frână

Indicatie: automobilele cu motoare Diesel, motoare pe benzina de 1,8 l si de 2.0 l sunt echpate cu dicuri anterioare de frână ventilate, in timp ce modelele cu motoare pe bezina de 1,4 și de 1,6 l sunt prevazute cu discuri de frână masive.

-Se marchează, cu creta, pozitia jantei pe butucul rotii.

Prin aceasta se inlesneste montarea rotii echilibrate in aceeasi pozitie.

-Se slabesc șuruburile rotilor anterioare. Pentru aceasta, trebuie ca automobilul să se afle pe sol.

-Se suspendă partea anterioară a automobilului, se demontează rotile.

-Se masoară grosimea discurilor de frână. Atelierele service utilizează pentru aceasta un cablu special sau un micrometru, deoarece prin uzarea discului de frână se formeaza un canal.

-Se poate masura grosimea și cu un șubler obisnuit, insă pentru aceasta trebuie utilizate două suprafete intermediare tari (de ex.doua monezi). Pentru a obtine dimesiunea exactă a discurilor de frână, trebuie scazute grosimile celor doua monezi respective a suprafetelor intermediare din valoarea obtinută.

Fig. 4.13. Verificarea grosimii plăcuțelor de frână

de la frânele cu disc

Atentie: masurarea se efectuează in mai multe puncte ale discului de frână. In caz de fisuri mari sau in caz de canale mai adânci de 0,5 mm, se inlocuiește discul de frână.

-Se montează rotile, se coboară automobilul pe sol si se strâng șuruburile rotilor, in cruce, cu 110 Nm.

4.5. Demontarea și montarea discului de frână anterior

-Se marchează, cu creta, poziția jantei pe butucul roții. Prin aceasta se inlesnește montarea roții echilibrate in aceeasi poziție.

Fig. 4.14. Montajul etrierelor de frână Fig. 4.15. Suporturile etrierelor de frână

de la frânele cu disc de la frânele cu disc

-Se slăbesc șuruburile roților anterioare. Pentru aceasta trebuie ca automobilul să se afle pe sol.

-Se suspendă partea anterioară a automobilului, se demontează rotile

-Se demontează plăcutele de frână.

-Se suspenda estrierul de frana cu sarma si se demonteaza rama de support de la carcasa, demontand cele 2 suruburi.

-Se demonteaza șurubul de fixare din butucul rotii.

-Se demonteaza discul de frână.

Pentru a obtine o frânare egalaă, trebuie ca ambele discuri de frână să dispună de aceeasi suprafată in privinta formei și asperitătii. De aceea, a se inlocui, respectiv a se rectifica mereu ambele discuri de frână.

– Atelierele service pot verifica bataia discului de frână. Bataia laterală maximă, masurată la suprafata de frânare trebuie să fie mai mică de: 0,03 mm cu discul de frână demontat si 0,1 mm cu discul de frână montat. Adâncimea maximă permisă a canalelor: 0,4 mm.Toleranta permisa a grosimii: 0,1 mm.

-Se masoara grosimea discurilor de frână

-Daca exista,se indepărtează rugina de pe flansa discului de frână și a butucului rotii anterioare.

-Se curătă noile discuri de frână de lacul de protectie cu diluant.

-Se curătă orificiul filetat al șurubului de fixare, dacă este cazul, se rectifică, cu atentie, cu ajutorul unui tarod. Se unge șurubul de oprire cu pastă de sigurantă,

-Se monteaza discul de frână pe butucul rotii și se strânge, foarte ușor, cu 8 [Nm].

-Se montează rama de support la carcasă cu un moment M = 95 [Nm].

-Se montează placutele de frână

-Se montează rotile anterioare, respectând marcajele aplicate pe butucii rotilor, se coboară automobilul pe sol și se strâng șuruburile rotilor, in cruce, cu 110 [Nm]

Atentie: a se actiona pedala de frână puternic, de mai multe ori in timpul stationării, până când se simte o rezistentă puternică.

-Se verifică nivelul lichidului de frână in revervorul de compensare, daca este cazul, se completeaz până la marcajul MAX.

Fig. 4.16. Montarea finală a șuruburilor Fig. 4.17. Verificarea mobilității

de la etrierele de frână furtunelor de alimentare cu lichid

-Se demontează etrierul de frână din ghidajul longitudinal

-Se suspendă etrierul de frână pe caroserie, cu un cârlig confectionat din sarmă, astfel încât furtunul de frână să nu fie tensionat sau supus la intindere. -Atentie: a nu se demonta furtunul de frână in caz contrar fiind necesară ventilarea sistemului de frânare.

-Se rotește discul de frână astef incât orificiul de reglare sa se afle deasupra unitătii de reglare, vezi figura.

-Se rotește in sus piulita de reglare a unitătii de reglare, prin orificiul de reglare, cu ajutorul unei șurubelnite, până când se simte rezistenta din partea acesteia.

-Se demontează șurubul de fixare – A – din butucul rotii.

-Se demontează discul de frână.

Pentru a obtine o frânare egală, trebuie ca ambele discuri de frână sa dispună de aceeiași suprafată in privinta formei și a asperitatii. De aceea, a se inlocui, respectiv a se rectifica mereu ambele discuri de frână.

Fig. 4.18. Montarea finală a discului Fig. 4.19. La demontare se repetă operațiile

de frână de la frânele cu disc în ordine inversă de la frânele cu disc

Atelierele service pot verifica bătaia discului de frână. Bătaia laterală maximă, masurată la suprafața de frânare: 0,03 mm cu discul de frâna demontat si 0,1 mm cu discul de frâna montat. Adancimea maxim permisa a canelurilor: 0,4 mm. Toleranta permisa a grosimii: 0,1 mm.

-Se masoară grosimea discurilor de frână,vezi capitolul respectiv.

BIBLIOGRAFIE

[1] Analysis and Forecast of the Performance and Cost of Conventional and Electric –Vehicles, Consultant Report, March 2012.

[2] A. CHIȘIU, ș. a. – Organe de mașini – Editura didactică și pedagogică – București 1992.

[2] DUDIȚĂ, F. – Transmisii ale automobilelor – Editura tehnică, București, 1986.

[3] DUDIȚĂ, F. – Cuplaje mobile homocinetice, Editura tehnică – București, 1997

[4] I. DRĂGHICI – Calculul și construcția cuplajelor cu fricțiune – Editura didactică și pedagogică – București 1998.

[5] I. DRĂGHICI – Suspensii și amortizoare – Editura didactică și pedagogică – București 2002.

[6] HELLMAN K., PERALTA M., PIOTROWSKI G., Evolution of a Automobile Systems (THS), EPA Technical Report, 1998.

[7] JUNG K., LEE H. – Dynamic Characteristics of CVT Electro Hydraulic control Valves Including Shift Dynamic, FISITA Wold Automotive Congress, June 12 – 15, Seoul – Korea.

[8] Gh. Frățilă ș.a. – Construcția și calculul automobilelor, Ed. Didactică și pedagogică, București, 1988.

[9] LEIBNER H. – Antiblockier-sistems (ABS) fur PKW, Technische Berichte , Munchen, 2003.

[10] H. STEEDS – Mechanics of Road Vehicles – London Hilfe Books, Ltd. 1978

[11] E. ȘTEFĂNUȚĂ – Tehnologia sculelor așchietoare – Editura tehnică – București , 1987

[12] M. UNTARU ș.a. – Calculul și construcția automobilelor, Editura Didactică și Pedagogică – București , 1982

[13] IANCU GHE – Suspensii de automobile– Editura tehnică, București, 1995