Sistemul de Franare

StUdiul sistemului de frânare

(proiect)

CUPRINS

Capitolul I Rolul sistemului de frânare

Capitolul II Clasificarea sistemelor de frânare

Capitolul III Sistemul principal de frânare

3.1 Sistemul principal de frânare

3.1.1 Construcția generală a sistemului de frânare cu antrenare prin lichid

3.1.2 Cilindrul principal de frânare

3.2 Sistemele de frânare cu antrenare pneumatic

3.2.1 Compresorul

3.2.2 Regulatorul de presiune

3.3 Construcția și funcționarea frânelor propriu-zise

3.3.1 Frânele cu tambur si saboți inefreriori

3.3.2 Frâne cu disc

3.3.3 Frâne suplimentare

Capitolul IV Alegerea sistemului de frânare. justificarea

schemei constructive

4.1 Regimurile de frânare ale autoturismului

4.1.1 Cazul frânării integrale

. 4.1.2 Cazul frânării numai roților punții față

4.1.3 Cazul frânării numai a roților punții spate

4.2 Determinarea momentelor de frânare

4.3 Calculul frânei disc față

4.4 Calculul frânei disc spate

4.5 Verificarea la uzură

4.6 Lucrul mecanic specific la frânare

4.7 Puterea specifică la frânare

4.8 Calculul termic a frânelor

4.8.1 Calculul termic al frânelor la frânarea intensivă

4.8.2 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor

îndelungate

4.8.3 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor

repetate

4.9 Calculul și construcția mecanismului de acționare a

sistemului de frânare

4.10 Constructor mondial de produse pentru sistemul de

frânare cu disc

4. 11 Itinerariu de fabricație a discului de frână

4.11.1 Etapele fabricării discului de frână

4.11.2 Tratamentul termic al discului de frână

4.12 Sistemul de frânare ABS

4.12.1 Avantajul sistemului de frânare ABS față de

sistemul de frânare convențional

4.12.2 Schema și funcționarea sistemului de frânare

ABS

4.12.3 Sistemul EDL a ABS-ului

4.12.4 Avantajele sistemului de frânare ABS

4.13 Întreținerea sistemul principal de frânare

Capitolul V. Sistemul staționar de frânare

Capitolul VI. Diagnosticarea sistemului de frânare

6.1 Tabele cu simptomele și cauzele probabile ale

defecțiunilor sistemelor de frânare

6.2 Imagini cu un atelier destinat sistemului de frânare

6.3 Controlul etanșeității cilindrului etrier

6.4 Controlul etanșeității servofrânei

6.5 Controlul jocului dintre garniturile de frână ale saboților și tamburul de frână spate ( sistem clasic )

Capitolul VII. Reparații ale sistemului de frânare

7.1 Demontarea, repararea și remontarea pompei centrale

de frână

7.2 Demontarea, repararea și remontarea etrierului de

frână față

7.3 Mod de lucru

7.4 Modalități de creștere a calității a sistemului de frânare

Capitolul VIII.CONCLUZII

Bibliografie

StUdiul sistemului de frânare

I.Rolul sistemului de frânare

Fig. 1.1 Ansamblu disc frână

Sistemului de frânare are rolul:

– de a reduce viteza automobilului până la o valoare dorită sau chiar până la oprirea lui.

– de a imobiliza automobilul în staționare,pe un drum orizontal sau în pantă.

– de a menține viteza automobilului în cazul coborârii unor pante lungi.

Frânele sunt mai eficiente cu cât distanța până la oprire este cât mai mică.

Sistemul de frânare perminte realizarea unor decelerații maxime de 6-6.5 m/s2-pentru autoturisme și de 6m/s2- pentru autocamioane.

Condiții ce trebuiesc îndeplinite de sistemul de frânare:

– să asigure o frânare sigură;

– să asigure imobilizarea automobilului în pantă;

– să fie capabil de anumite decelerații impuse;

– frânarea să fie progresivă,fară șocuri;

– efortul în a frâna autovehiculul să nu fie mult prea mare;

– frâna să acționeze în ambele sensuri de mișcare a autovehiculului;

– să aibă o construcție simplă și să fie ușor de întreținut;

– să se regleze ușor sau chiar automat;

– să poate evacua căldura degajată în timpul frânării.

Calitățiile sistemului de frânar – eficacitatea, stabilitatea, fidelitatea, confort.

Eficacitatea sistemului de frânare asigură punerea în valoare a performanțelor de viteză ale automobilului, deoarece de el depinde siguranța circulației la viteze mari.

Stabilitatea care constituie calitatea automobilului de menținere a traiectoriei în procesul frânării, depinde de tipul frânelor, natura și starea căii de rulare.

Fidelitatea este calitatea frânelor de a obține decelerații identice la toate roțile, pentru un efort de acționare determinat.

Confortul este calitatea care contribuie la creșterea securității circulației rutiere (progresivitatea fânării, eforturi reduse la pedală, absența zgomotelor și vibrațiilor).

Sistemul de frânare trebuie să asigure decelerarea maximă a automobilului, permisă de aderență, cu condiția ca automobilul să rămână manevrabil, adică sistemul de direcție să poată realiza traiectoria comandată.

Conform legii circulației pe drumurile publice, autoturismele trebuiesc echipate cu două sisteme de frânare independente:

-sistemul de frânare de serviciu, care trebuie să acționeze pe toate roțile;

-sistemul de frânare de staționare, care trebuie să asigure frânarea sigură a automobilului staționat pe panta maximă.

Fig. 1.2 Sistemul de frânare al unui autovehicul

1-discul de frână; 7-pedala de frână;

2-etrie ; 8-tijă;

3-senzori de turație ; 9-relee;

4-conducte de frână; 10-disc protecție;

5-unitate hidraulică; 11-disc;

6-lampă defecțiune ABS; 12-butuc.

II. Clasificarea sistemelor de frânare

Sistemele de frânare, dupa rolul pe care-l au, se clasifică în:

– sistemul principal de frânare, care se utilizează la reducerea vitezei de deplasare sau la oprirea automobilului. Datorită acționării, de obicei prin apăsarea unei pedale cu piciorul, se mai numește și frâna de picior.

– sistemul staționar de frânare sau frâna de staționare care are rolul de a menține automobilul imobilizat pe o pantă, în absența conducătorului, un timp nelimitat, sau suplinește sistemul principal în cazul defectării acestuia.

Datorită acționării manuale, se mai numește și frâna de mână.

Frâna de staționare este întâlnită și sub denumirea de „frână de parcare" sau „de ajutor”. Frâna de staționare trebuie să aibă un mecanism de acționare propriu, independent de cel al frânei principale. Decelerația recomandată pentru frâna de staționare trebuie să fie egală cu cel puțin 30% din decelerația frânei principale. In general frâna de staționare preia și rolul frânei de siguranță;

-sistemul suplimentar de frânare sau dispozitivul de încetinire care are rolul de a menține viteza automobilului, la coborârea unor pante utilizarea îndelungată a frânelor. Acest sistem de frânare se utilizează în cazul automobilelor cu mase mari sau destinate special să lucreze în regiuni de munte, contribuind la micșorarea uzurii frânei principale și la sporirea securității circulației.

Sistemul principal de frânare se compune din frânele propriu-zise și mecanismul de acționare a frânelor.

După locul unde este creat momentul de frânare (de dispunere a frânei propriu-zise), se deosebesc: frâne pe roți și frâne pe transmisie.

După forma piesei care se rotește, frânele propriu-zise pot fi: cu tambur (radiate), cu disc (axiale) și combinate.

După forma pieselor care produc frânarea, se deosebesc: frâne cu saboți, frâne cu bandă și frâne cu discuri.

După mecanismul de acționare, frânele pot fi: cu acționare directă, pentru frânare folosindu-se efortul conducătorului; cu servoacționare, efortul conducătorului folosindu-se numai pentru comanda unui agent exterior care produce forța necesară frânării; cu acționare mixtă, pentru frânare folosindu-se atât forța conducătorului cât și forța dată de un servomecanism.

III. Sistemul principal de frânare

3.1 Sistemele de frânare cu antrenare prin lichid

3.1.1 Construcția generală a sistemului de frânare cu antrenare prin lichid, principiul de frânare. Destinația părților componente a sistemului de antrenare cu lichid.

În prezent, la automobile, acționarea hidraulică a frânelor este cea mai răspândită, datorită următoarelor avantaje: repartizarea efortului de frânare între punți, proporțional cu greutatea ce le revine, se realizează foarte ușor; repartizarea uniformă a presiunii pe saboți; randament ridicat; construcție simplă și ușor de întreținut. Principiul de funcționare se bazează pe transmiterea forței de acționare, exercitată de conducător asupra pedalei, lichidului închis în instalația sistemului și folosirea presiunii dezvoltate în masa lichidului pentru acționarea cilindrilor de frână.

Sistemele de acționare hidraulică pot fi: cu un circuit sau cu un circuit dublu (soluție generalizată în prezent).

Dezavantajele acționării hidraulice pot fi:

– imposibilitatea realizării unui raport de transmisie ridicat;

– scoaterea din funcțiune a intregului dispozitiv de frânare în cazul spargerii unei conducte;

– scăderea randamentului transmisiei la temperaturi joase;

– pătrunderea aerului în circuitul hidraulic duce la mărirea cursei pedalei și reduce foarte mult eficiența frânării.

În general, sistemul de frânare al automobilului se compune din:

– dispozitivul de frânare;

– dispozitivul de încetinire;

– mecanismul de frânare;

– elementul de comandă.

Transmisia hidraulică a dispozitivului de frânare este compusă din următoarele elemente principale (fig.3.1) : cilindrul principal 1, cilindrul de lucru 2 și conducte de legătura 3 și 4. elementul de comanda îl constituie cilindrul principal 1, care este o pompa hidraulică simplă, al cărei piston se acționează, printr-o tijă, de către pedala de frână 5. Lichidul sub presiune se transmite prin conductele 3 și 4 către frânele din față și din spate, acționând prin intermediul pistonașelor cilindrilor de lucru 2, saboții sau plăcuțele pe care se afla garniturile de fricțiune. Pentru eliminarea aerului care eventual ar pătrunde în coloana de lichid, cilindri de lucru sunt prevăzuți cu supape speciale destinate acestui scop. La apăsarea pedalei de frâna se transmite o presiune egala la toți cilindri de lucru, iar eforturile de acționare a frânelor depind de diametrele pistoanelor.

Fig. 3.1 Schema de principiu a dispozitivului de frânare cu acționare hidraulică.

În fig. 3.2 se prezintă schemele dispozitivelor de frânare cu transmisie hidraulica în cazul folosirii unui singur circuit pentru ambele punți (fig.3.2,a)si în cazul a doua circuite (fig.3.2,b).

Fig. 3.2 Schemele dispozitivului de frânare cu acționare hidraulică cu unul sau doua circuite de frânare: 1 – cilindru principal; 2 – pedală; 3 și 4 – conducte de legatură; 5 și 6 – cilindri de legatură.

Sistemul de frânare serveste la:

– reducerea vitezei automobilului până la o valoare dorită sau chiar până la oprirea lui;

– imobilizarea automobilului în staționare, pe un drum orizontal sau in pantă;

– menținerea a vitezei automobilului în cazul coborârii unor pante lungi.

Eficacitatea sistemului de frânare asigură punerea în valoare a performanțelor de viteză ale automobilului.

In practică, eficiența frânelor se apreciază după distanța pe care se oprește un automobil având o anumita viteză.

Sistemul de frânare permite realizarea unor decelerații maxime de 6-6.5 m/s2 pentru autoturisme și de 6 m/s2 pentru autocamioane și autobuze.

Pentru a rezulta spații de frânare cât mai reduse este necesar ca toate roțile automobilului să fie prevăzute cu frâne (frânare integrală).

Efectul frânării este maxim când roțile sunt frânate până la limita de blocare.

Un sistem de frânare trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

– să asigure o frânare sigură;

– să asigure imobilizarea automobilului în pantă;

– să fie capabil de anumite decelerații impuse;

– frânarea să fie progresivă, fără șocuri;

– să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare;

– efortul aplicat la mecanismul de acționare al sistemului de frânare să fie proporțional cu decelerația, pentru a permite conducătorului să obțină intensitatea dorită a frânării;

– forța de frânare să acționeze în ambele sensuri de mișcare ale automobilului;

– frânarea să nu se facă decât la intervenția conducătorului;

– să asigure evacuarea căldurii care ia naștere în timpul frânării;

– să se regleze ușor sau chiar în mod automat;

– să aibă o construcție simplă și ușor de întreținut.

Sistemul de frânare este compus din pompa centrală de frână, servofrâna și frânele cu disc, pentru roțile anterioare, respectiv frânele cu tambur, pentru roțile posterioare. In funcție de puterea motorului, automobilul poate fi echipat cu frâne cu disc și la roțile posterioare. Sistemul hidraulic de frânare este compus din două circuite, care funcționează în diagonală. Adică un circuit acționează frânele față dreapta/spate stanga și celălalt acționează frânele față stanga/spate dreapta. Prin aceasta, în cazul defectări unui circuit de exemplu din cauza neetanșeității, 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 în pompa centrală de frână tandem, prin intermediul pedalei de frână.

Rezervorul de lichid de frână, care este dispus în compartimentul motorului, deasupra pompei centrale de frână, alimentează întregul sistem de frânare cu lichid de frână. Un nivel de lichid de frână prea scăzut în rezervor este indicat la automobilele prin aprinderea unui bec de control în tabloul de bord. In orice caz, nivelul de umplere al rezervorului de lichid de frână ar trebui verificat în mod regulat.

Servofrâna la modelele cu motoare pe benzină utilizează o parte din vacuumul creat de motor în colectorul de aspirație. La acționarea pedalei de frână, forța de apasare este amplificată, prin intermediul unor supape. Deoarece la modelele cu motoare Diesel nu există depresiune în colectorul de aspirație, o pompa de vacuum montată în partea posterioară a chiulasei creează depresiunea necesară funcționării servofrânei. Pompa de vacuum este antrenată de către arborele cu came.

Frânele anterioare cu disc sunt dotate cu etrieri mobili. In acest caz, pentru apasarea plăcuțelor de frână pe disc este necesar un singur piston. La frâna posterioară cu disc există doi etrieri ficși. Pentru apăsarea plăcuțelor de frână, în cazul etrierului fix, este nevoie de două pistoane.

Frâna de mână este acționată prin intermediul unor cabluri și acționează asupra roților posterioare. La modelele cu frâne cu disc la puntea posterioară, sunt montate tambururi de frână suplimentare în discurile de frână pentru frâna de mănă. Acest lucru este necesar deoarece frâna cu disc nu se dovedește a fi o frână de staționare eficientă.

Plăcuțele de la frânele cu disc cât și saboții de la frânele posterioare cu tambur se reglează automat, astfel încat reglarea frânei roților posterioare devine necesară doar în cazul in care la reparație s-a demontat sistemul de frânare.

Fig.3.3 Schema sistemului de frânare al automobilului GAZ-55A.

1 – Colectorul de admisie a motorului; 2 – supapa de întoarcere; 3 – pedala;

4 – cilidrul principal a frânei; 5 – piston; 6 – arcul de întoarcere; 7 – arcul supapei; 8 – supapa de întoarcere; 9 – supapa; 10 – servofrâna; 11 – filtru de aer;

12, 14 – cilindrele roților; 13 – frâna roții din față; 15 – frâna roții din spate.

3.1.2 Cilindrul principal de frânare

Pompa centrală sau cilindrul hidraulic principal "constituie elementul de comandă al acționării hidraulice. Construcția ei depinde de numărul circuitelor de frânare, de tipul servomecanismului etc. In fig.3.4 se reprezintă construcția pompei centrale folosite la acționarea hidraulică a frânelor de la roțile din față ale autocamioanelor ROMAN.

Pompa centrală este formată de corpul 1 în care este prelucrat cilindrul pompei, pistonul 16, rezervorul compensator cu lichid 3 (demontabil) cu capacul 4, prevăzut cu orificiul de aerisire, supapa dublă, formată din supapa de refulare 12 și supapa de reținere 11. Pistonul 16 are o construcție specială, având prevăzute niște canale, care permit trecerea lichidului la revenire, și două garnituri: garnitura principală sau de pompare 14 și garnitura secundară de etanșare 17. Pistonul, la spate, este prevăzut cu șaiba de limitare 18 și cu inelul de siguranță 19. Pentru ca trecerea lichidului să nu fie blocată de garnitura 14, între acesta și capul pistonului se montează șaiba 15 (care dezlipește garnitura de piston în timpul cursei de revenire). Garnitura pistonului și supapa 11 au arcuri separate 6 și 13, ambele șprijinindu-se pe discul găurit 7.

Fig.3.4 Pompa centrală.

Legătura dintre cilindrul pompei și rezervorul de compensare se realizează prin două orificii: 2 (compensator) și 5 (de egalizare). Orificiul 2 alimentează pompa cu lichid din rezervor, la revenirea pistonului, și permite evacuarea aerului din compartimentul pistonului. Orificiul 5 permite trecerea lichidului între cilindru și rezervor, atunci când au loc dilatarea lichidului și evacuarea aerului din pompa centrală. La acționarea sistemului de frânare, pistonul 16 este deplasat spre dreapta, împingând lichidul. Arcul supapei 12 va ceda forței exercitate de lichid și va deschide supapa de refulare, iar lichidul va fi împins prin conducte. La încetarea efortului de frânare, dacă eliberarea pedalei se face lent, o dată cu deplasarea pistonului 16, sub acțiunea arcului 6, spațiul din fața pistonului se umple cu lichid reîntors prin conducte, ce deschide supapa de reținere 11 (ca urmare a revenirii arcurilor de la saboți). Dacă eliberarea pedalei se face brusc, deplasarea rapidă a pistonului spre stânga face ca în față să se formeze o

depresiune. Ajutată de șaiba 15, garnitura 14 se dezlipește de piston, iar, prin canalele pistonului, lichidul trece din compartimentul pistonului și umple spațiul din fața pistonului. Prin supapa 8, se face aerisirea pompei, iar prin reducția 10, etanșată cu garnitura 9, legarea conductei de frână la corpul pompei.

In fig. 3.5 este reprezentată o pompă centrală în tandem cu două pistoane, pistonul 2 deservind circuitul frânelor roților din fată, iar pistonul 5 circuitul franelor rotilor din spate. Cele doua pistoane se deplaseaza in cilindrul principal 1.

Fig. 3.5. Pompa centrală în tandem utilizată la acționarea cu dublu circuit. 1 – corp;

2 – piston primar; 3 – resort pentru pistonul primar; 4 – racorduri circuit față;

5 – piston secundar; 6 – resort pentru pistonul secundar; 7 – racord circuit spate;

8 – supapă dubla (refulare și reținere); 9 – supapă de purjare; 10 – racorduri de comunicare cu rezervorul de lichid frână; 11 – știfturi.

3.2. Sistemele de frânare cu antrenare pneumatic

3.2.1 Compresorul

In general, la sistemele de frânare ale automobilelor se folosesc compresoare cu piston, cu o singură treaptă, mono sau bicilindrice.

In fig. 3.6 este reprezentat compresorul monocilindric (cu capacitatea cilindrică de 213 cm3), utilizat la autocamioanele ROMAN. La coborârea pistonului 8, aerul este aspirat în cilindru, din atmosferă sau din galeria de aspirație a motorului, prin supapa de aspirație 2. La ridicarea pistonului, aerul este comprimat și refulat, prin supapa 1 și racordul D, catre rezervoarele de aer comprimat.

Fig.3.6. Construcția compresorului monocilindric. D – racord de refulare, S – racord de aspirație, 1 – supapa de presiune cu discuri, 2 – supapa de aspirație cu discuri, 3 – suportul pompei, 4 – arbore cotit, 5 – inel de etanșare radial, 6 – rulment, 7 – contragreutate,

8 – piston, 8 – biela, 10 – lagăr de alunecare.

3.2.2 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are rolul de a menține în sistemul de conducte al sistemului de frânare presiunea prescrisă pentru orice regim de turație al compresorului.

Regulatorul de presiune utilizat la autocamioanele ROMAN (fig. 3.7) are incluse în construcție un filtru de aer și un racord pentru umplerea cu aer comprimat a pneurilor automobilului. Aerul debitat de compresor intră în regulator prin orificiul L. după care este trecut prin filtrul de aer 7 și apoi trimis prin supapa de reținere 2 și racordul V spre rezervorul de aer comprimat.

Când presiunea aerului comprimat atinge valoarea de 7.3 bar, membrana 16 se ridică și permite aerului să pătrundă prin duza 14 spre pistonul 12. Pistonul coboară și deschide, supapa de suprapresiune 11, care descarcă în atmosfera aerul comprimat, prin racordul 10. Scăderea bruscă a presiunii din amontele supapei de reținere 2 face ca aceasta să se închidă, împiedicând ieșirea în atmosferă a aerului comprimat din sistemul de frânare.

Dacă presiunea aerului comprimat din conducte scade sub valoarea prescrisă (6.2 bar la frânele cu două conducte și 4.8 barda cele cu o conductă), presiunea de deasupra pistonului 12 scade, aerul iese prin duza de aerisire 13, iar membrana 16 închide duza acest caz, compresorul debitează aerul comprimat prin supapa de reținere direct spre rezervoare.

Pentru umplerea cu aer eomprimat a pneurilor, se desface piulița-fluture 4 și se montează un furtun adecvat. La desfacerea pîulitei se deschide în mod automat și supapa de umplere din racord.

Fig. 3.7 Construcția regulatorului de presiune cu filtru.

L – racordul de la compresor; V – racordul spre rezervoarele de aer comprimat; 1 – regulatorul de presiune; 2 – supapa de reținere; 3 – orificiu de trecere; 4 – piulița-fluture; 5 – distribuitor; 6 – intrarea I; 7 – filtru; 8 – arc de precomprimare; 9 – evacuarea;

– racord pentru evacuarea impurităților; 11– supapa de suprapresiune; 12 – piston de deconectare; 13 – duza de aerisire, 14 – duza membranei; 15 – intrarea II; 16 – membrană; 17 – racord pentru dispozitivele de declanșare.

3.3 Construcția și funcționarea frânelor propriu-zise

3.3.1 Frânele cu tambur și saboți inferiori

Părțile componente și principiul de funcționare. Datorită simplității lor. frânele cu tambur și saboții interiori sunt foarte răspândite la automobile. În figura 3.8 este reprezentată schema de principiu a frânei cu tambur și saboți interiori a unei roți. Solidar cu roata 1, încărcată cu sarcina G„ se află tamburul l care se rotește în sensul indicat pe figură cu viteza unghiulară ω. Saboții 3 sune articulați în punctele 4 pe talerul frânei care nu se rotește cu roata, fiind fix.

La apăsarea pedalei 7, cama 6, prin intermediul pârghiei 8, se rotește și apasă saboții asupra tamburului 2. În această situație, între tamburi și saboți apar forțe de frecare ce vor da naștere la un moment de frânare Mf, care se opune mișcării automobilului.

Sub acțiunea momentului Mf, în zona de contact a roții cu drumul, ia naștere reacțiunea Fr îndreptată în sens opus mișcării. Tot în zona de contact apare reacțiunea verticală a drumului Zr.

Figura 3.8 Schema de principiu a frânei cu tambur și saboți inferiori.

În timpul frânării, datorită frecării ce ia naștere între tambur și garniturile frecare ale saboților, energia cinetică a automobilului se transformă în căldură. În momentul opririi apăsării asupra pedalei, arcul 5 readuce saboții în pozi inițială, iar frânarea încetează.

Tipuri de saboți utilizați la frânele cu tambur. Sabotul primar și sabotul secundar, în figura 3.9 sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei frâne cu doi saboți simetrici 1 și 2, articulați la un punct comun fix 4. În timpul frânării, saboții apasă pe tamburul 4 cu forța S, care determină reacțiunile normale N1 și N2. Dacă tamburul se rotește cu viteza unghiulară ω forțele N1 și N2 ce apasă asupra suprafețelor de frecare, vor da naștere la două forțe de frecare F1 și F2 care, pentru saboți, au sensul din figură, iar pentru tambur sens invers. Pentru simplificare, se consideră că atât reacțiunile normale N1 și N2 cât și forțele de frecare F1 și F2 sunt aplicate la jumătatea suprafețelor de frecare.

Față de punctul de articulație al sabotului 2, forța dă un moment de sens contrar momentului dat de forța S, micșorând apăsarea sabotului tamburul roții și reducând astfel efectul de frânare corespunzător forței S. Efectul de autoamplificare duce la mărirea forței N1 în comparație cu N2 deci și a lui F1 față de F2, pentru aceeași apăsare S a saboților. Datorită acestui fapt, la mersul corespunzător sensului indicat pe figură, sabotul 1 se va uza mai mult decât sabotul 2. Dacă se schimbă sensul de rotație, fenomenul se petrece invers.

Figura 3.9 Forțele care acționează asupra saboțiolor în timpul frînarii.

Sabotul care apasă mai mult asupra tamburului se întâlnește sub denumirea de sabot primar (activ), iar celălalt de sabot secundar (pasiv). Pentru a egaliza uzurile la cei doi saboți, se folosesc diverse soluții constructive, ca: forțe de apăsare mai mici sau garnituri de frecare de dimensiuni mai mari la sabotul primar față de cel secundar.

Sabotul articulat și sabotul flotant, în funcție de natura și tipul reazemului saboților, frânele cu tambur și saboți interiori pot fi: cu saboți articulați și cu saboți flotanți. În cazul sabotului articulat, apropierea acestuia de tambur se realizează prin rotirea în jurul unui punct fix. Sabotul flotant se apropie de tambur printr-o mișcare compusă dintr-o rotație și o translație.

Tipuri uzuale de frâne cu tambur și saboți interiori. Frâna simplex. Frâna simplex are în compunere un sabot primar și unul secundar, care pot fi articulați sau flotanți.

În figura 3.10, a este reprezentată frâna simplex la care ambii saboți 7 și 2 sunt articulați în reazemele 3 (saboți articulați). Indiferent de sensul de rotație, unul din saboți va apăsa mai mult asupra tamburului 6. Excentricele 4 și 5 servesc în reglarea jocului dintre saboți și tambur.

Saboții sunt apăsați pe tambur cu forțe egale S produse de acțiunea lichidului sub presiune asupra pistonașelor ce se găsesc în cilindrul 7.

La frâna simplex din figura 4.3, b acționarea saboților 1 și 2 (articulați în reazemele 3) se face prin intermediul camei 4 cu forțele S1 și S2. În figura 3.10, c este reprezentată frâna simplex la care ambii saboți 4 și 5 articulați la un punct comun fix 6, prin intermediul a două pârghii articulate oscilante l și 2 (saboți flotanți) în acest caz, în timpul funcționării, capetele interioare ale saboților ocupă poziția în care întreaga lungime apasă pe tamburul 6. producându-se o uzare mai uniformă.

Figura 3.10 Frâna simplex:

a și b – cu saboți articluați; c – cu saboți foltanți.

Frâna duplex. Frâna duplex are în compunere doi saboți primari care pot lucra ca saboți primari la rotația într-un singur sens (frâna uni-duplex) sau în ambele sensuri (duo-duplex).

Frâna duo-duplex (fig. 3.11) prezintă particularitatea că ambii saboți lucrează cu efect de autoamplificare (ca saboți primari) indiferent de sensul de rotație.

Figura 3.11 Frâna duplex.

La frânare, pistoanele din cilindrii 5 și 6 apasă saboții l și 2 pe tamburul 4, iar aceștia, sub acțiunea forțelor de frecare, se deplasează pe direcția de rotație. Dacă sensul de rotație este cel indicat pe figură, atunci sabotul l, sub acțiunea pistonului cilindrului 6 și a forței de frecare, se va sprijini pe opritorul 3. În același timp sabotul 2, sub acțiunea pistonului cilindrului 5 și a forței de frecare, se va sprijini pe opritorul 3. La rotația în sens invers, sabotul l se va sprijini în opritorul 3, iar sabotul 2 în opritorul 3.

Frâna servo. Frâna servo sau frâna cu amplificare are doi saboți primari, sabotul posterior fiind acționat de sabotul anterior. Datorită forțelor de frecare dintre sabotul anterior și tambur, forța de acționare a sabotului posterior este mai mare în comparație cu forța de acționare a sabotului anterior, în acest fel, momentul de frânare se mărește substanțial.

În cazul în care saboții sunt primari numai la mersul înainte, frâna poartă denumirea de uni-servo, iar în cazul în care saboții sunt primari pentru ambele sensuri de mers, frâna este întâlnită sub numele de duo-servo.

În figura 3.12, a este reprezentată frâna uni-servo utilizată la roțile punții din față la unele autocamioane. Sabotul 4 este articulat la partea superioară în reazemul 2 și este acționat de sabotul 3, prin intermediul dispozitivului 8 de reglare a jocului. Datorită forțelor de frecare dintre sabotul 3 (acționat de pistonul cilindrului 6) și tamburul l, forța cu care este acționat sabotul 4 este mai mare decât forța cu care este acționat sabotul 3. De asemenea și momentul de frânare va fi mai mare.

Figura 3.12 Frâne servo:

a – uni-servo; b –duo-servo; 1-tambur; 2-bolțpentru articulația sabotului 4;

3 și 4 – saboți; 5 și 7 – arcuri; 6-clindru receptor; 8-dispozitiv de reglare a jocului dintre saboți și tambur.

Frâna duo-servo se caracterizează prin faptul că fiecare sabot îl acționează pe celălalt cu efect de servo acțiune, în funcție de sensul de rotație, ambii saboți lucrând ca saboți primari. Saboții 3 și 4sunt legați în serie și acționați de la un cilindru hidraulic. La frânare, saboții se deplasează în sensul de rotație până când unul dintre ei ajunge cu capătul superior în opritorul 2. în funcție de sensul de rotație, sabotul 3 acționează sabotul 4 prin intermediul dispozitivului de reglare 8 sau sabotul 4 acționează sabotul 3.

În figura 3.13 se prezintă dispozitivul pentru reglarea automată a jocului dintre saboți și tambur.

La acționarea pedalei de frână, pistoanele cilindrului receptor deplasează saboții spre tambur, în aceste condiții, bieleta l (care este menținută în contact cu sabotul cu ajutorul arcului 5) se deplasează o dată cu sabotul spate acționând asupra pârghiei 2 și a sectorului dințat 3, deplasându-1 spn centru, Dacă jocul între garniturile saboților și tambur este mai mic, pârghia 2 rămâne angrenată cu sectorul 3, iar dacă jocul este mare, arcul 4 acționează sectorul dințat 3 pe angrenajul pârghiei 2, cu un dinte spre stânga. După eliberarea pedalei, saboții revin la poziția inițială, datorită bieletei l care îi ține îndepărtați.

Figura 3.13 Dispozitiv pentru reglarea automată a jocurilor dintre saboți și tambur.

3.3.2 Frânele cu disc

Extinderea utilizării frânelor cu disc la automobile se explică prin numeroasele avantaje pe care le prezintă în raport cu frânele cu tambur, cele mai importante fiind: posibilitatea măririi suprafețelor garniturilor de frecare; distribuția uniformă a presiunii pe suprafețele de frecare și, drept consecință, uzarea uniformă a garniturilor și necesitatea reglării mai rare a frânei; suprafață mare de răcire și condiții bune pentru evacuarea căldurii; stabilitate în funcționare la temperaturi joase și ridicate; echilibrarea forțelor axiale și lipsa forțelor radiale; posibilitatea funcționării cu jocuri mici între suprafețele de frecare, ceea ce permite să se reduci timpul de intrare în funcțiune a frânei; înlocuirea ușoară a garniturilor de frecare realizează reglarea automată a jocului dintre suprafețele de frecare printr-o construcție mai simplă; nu produc zgomot în timpul frânării.

Frânele cu disc pot fi de tip deschis sau închis. Cele de tip deschis se utilizează mai ales la autoturisme, pe când cele de tip închis în special la autocamioane și autobuze.

Frâna cu disc deschisă. Frâna cu disc deschisă reprezentată în figura 3.14, este compusă din discul l montat pe butucul roții 3 și din cadrul (suportul) 5 la care se găsesc pistoanele, prevăzute cu garniturile de fricțiune 1. Cadrul monobloc se montează flotant sau fix de talerul frânei, în cazul de față, cadrul este fixat rigid și prevăzut cu doi cilindri de acționare.

Figura 3.14 Frâna cu disc deschisă cu pistoane de acționare pe ambele fețe ale discului.

La soluțiile la care cadrul 7 se montează flotant pe punte (Renault) există un singur cilindru de acționare, dispus numai pe una din fețele discul (fig. 3.15). În acest caz, cursa pistonului de acționare este dublă față de aceea de la frânele cu cadrul. Cadrul trebuie să fie suficient de robust spre a nu deforma sub acțiunea unor forțe mari.

Această frână, datorită faptului că discul se dilată puțin în planul axial, permite ca jocul dintre disc și garniturile de fricțiune să fie menținut la valori mai mici decât la frânele cu tambur.

În general, frânele cu disc deschise nu posedă efect servo și prin urmare au o eficacitate slabă. Unele frâne cu disc deschise pot asigura un anumit efect servo, care este menținut însă la valori moderate.

Figura 3.15 Dispozitiv pentru reglarea automată a jocului la frâna cu disc.

La frâna cu disc de la puntea din față a autoturismelor Dacia (fig. 3.16 ), cadrul monobloc (etrierul) l este flotant, putându-se deplasa față de discul 6. în orificiul etrierului se găsește pistonul 2, prevăzut: cu garnitura 3, având rolul de etanșare și tute readucere a pistonului în poziția inițială. Manșonul 4 împiedică pătrunderea impurităților. Discul 6 este fixat cu șuruburi de scuicul roții, rotindu-se o dată cu acesta.

La apăsarea pe pedala de frână, lichidul pătrunde în cilindrul etrierului și deplasează pistonul

2, care, la rândul său, apasă garnitura de frecare 7 pe disc. În același timp se produce și o deplasare laterală a etrierului astfel încât și a doua plăcuță de frână 5 va fi apăsată pe disc. Datorită frecării dintre cele două plăcuțe și disc, ia naștere forța de frânare ce se distribuie în așa fel, încât asigură o uzare uniformă a garniturilor de fricțiune.

Figura 3.16 Funcționarea frânei cu disc de la autoturismele .

Frâna cu disc închisă. Acest tip de frână, față de frâna cu disc deschisă prezintă avantajul unei bune protejări împotriva pătrunderii apei și murdăriei, putând fi ușor ermetizată. Aceste frâne pot fi cu sau fără efect servo. În figura 3.17 este reprezentată frâna cu disc închisă, cu servoefect, utilizată la automobile. Ea se compune din carcasa 5, fixată pe butucul roții, discurile l și 2 (cu garnituri de fricțiune), bilele 3 și cilindrii de acționare 4. în timpul frânării, discurile de fricțiune l și 2 sunt apăsate pe carcasa rotitoare 5. Corpul cilindrului de lucru este fixat pe discul 2, iar tija pistonului se reazemă pe discul 1. La frânare, când discul l se deplasează în raport cu discul 2, bilele 3 se deplasează pe planurile înclinate în partea mai îngustă a șănțulețelor, distanțând discurile și obligându-le sa apese cu garniturile de fricțiune pe carcasa rotitoare. Frâna este prevăzută cu un dispozitiv de reglare automată a jocului dintre suprafețele de frecare.

Figura 3.17 Frâna cu disc închisă utilizată la automobile:

a – părți componente; b – principiul de funcționare.

Frânele cu disc închise, având suprafețele de fricțiune foarte mari, prezintă avantajul unei uzări foarte reduse, datorită lucrului mecanic specific de frecare foarte mic. De asemenea, regimul termic este mai scăzut decât la o frână cu saboți, echivalentă din punctul de vedere al performanțelor.

3.3.3 Frânele suplimentare

La autovehiculele cu masă mare, destinate transportului urban, cu opriri dese, sau circulației pe drumuri de munte – unde trebuie să coboare pante lungi – este necesar să se prevadă frâne suplimentare (dispozitive de încetinire), care să permită scăderea gradului de solicitare a frânelor de serviciu.

După principiul de funcționare, ele pot fi: de motor, electrodinamice și hidrodinamice. Fiind mai simplă din punct de vedere constructiv, se utilizează mai mult frâna de motor.

Frâna de motor. În figura 3.18 este reprezentată schema de principiu a frânei de motor utilizată la autocamioane și autobuze. Această frână produce obturarea galeriei de evacuare cu ajutorul unei clapele, concomitent cu blocarea admisiei combustibilului, ceea ce face ca motorul să funcționeze ca un compresor, producând frânarea automobilului prin intermediul transmisiei. Frâna este prevăzută cu doi cilindri, legați în paralel l pentru acționarea clapetei de obturare 2, iar 10 pentru blocarea admisiei combustibilului, fiind acționați pneumatic de la supapa de aerisire 7.

Figura 3.18 Schema frânei de motor la autocamioane si autobuze:

cilindru pt acționarea clapetei din galeria de evacuare; 2 și 3 – pozițiile clapetei de obturare; 4 – racord de la compresor; 5 – rezervor de aer comprimat; 6 – sursa de energie electrică; 7 – supapă de aerisire; 8 – clemă; 9 – tijă către pedala de accelerație; 10 – cilindru pentru blocarea combustibilului; 11 – poziția închis; 12 – poziția descis; 13 – pompa de injecție.

Frâna hidrodinamică sau retarder. Acest tip de frână are, față de celelalte sisteme de frânare,cea mai mare putere specifică de frânare. Frâna hidrodinamică formată numai din pompă și din stator constituie frâna hidraulică sau retarder care funcționează ca un hidroambreiaj la care turbina este blocată.

Energia de frânare transformată "în energie calorică înmagazinată în ulei poate fi ușor evacuată prin trecerea uleiului prin schimbătoare de căldură.

Frâna electromagnetică se recomandă pentru automobilele și autotrenurile cu masă mare, mai ales dacă instalația electrică a acestora include un generator de curent alternativ. De asemenea, frâna electromagnetică se utilizează și la punțile remorcilor sau semiremorcilor cu sarcină utilă mare. Acționarea acestor dispozitive este simplă și poate fi automatizată.

Frânele electromagnetice mai răspândite sunt de două tipuri, cu indusul sub formă de disc și cu indusul sub formă de tambur (clopot).

IV. Alegerea sistemului de frânare. Justificarea schemei constructive.

Pentru acest proiect vom alege pentru puntea față,spate frâne pe disc ventilate,de tip deschis.

Fig. 4.1 Frână pe disc ventilat.

4.1 Regimurile de frânare ale autoturismului

4.1.1 Cazul frânării integrale

unde:

-g=9,80m/s2-accelerația gravitațională;

-=25 0(0,43 radiani);

– – coeficientul de aderență a drumului;

-Ga – greutatea totală a autovehiculului încărcat;

– v – viteza maximă a autovehiculului;

-;

k-coeficientul aerodinamic al autovehiculului;

–densitatea aerului;

– Cx-coeficientul aerodinamic al autovehiculului;

– S – aria suprafeței frontale a autovehiculului.

4.1.2 Cazul frânării numai a roților punții față

unde:

– b- distanța pe orizontală de la centrul de greutate la puntea spate;

– înălțimea centrului de greutate al autovehiculului;

– L – ampatamentul autovehiculului.

4.1.3 Cazul frânării numai a roților punții spate

–

unde:

– a – distanța pe orizontală de la centrul de greutate la puntea față;

– – înălțimea centrului de greutate al autovehiculului;

– L – ampatamentul autovehiculului.

Aprecierea și compararea capacității de frânare a autoturismului se face cu ajutorul decelerației maxime absolute af sau relative aref ,a timpului de frânare tf și a spațiului de frânare minim sf min în funcție de viteză Acești, parametri pot fi determinați în interval a două viteze, dintre care una poate fi egală cu zero la frânarea totală.

La frânarea cu ambreiajul decuplat, ecuația diferențială este :

unde:

– `-coeficientul de influență al maselor aflate în rotație la frânarea cu motorul decuplat ;

– ma- masa autoturismului ;

– Ff –forța de frânare;

– R-suma rezistențelor la înaintarea autoturismului.

Acest parametru se exprimă uneori în procente :

Cunoscând că Ff=Zf și considerând `=1,că viteza la care începe frânarea nu este prea mare și atunci Ra0,că frânarea se face pe un drum orizontal cu 0 și pe toate roțile (Zf’Ga),ecuația de mișcare în timpul frânarii devine :

afgf

unde:

-coeficientul aderenței.

Dacă toate roțile sunt blocate, atunci f0 și relația devine :

af gf sau

de unde :

La frânarea totală (v2=0), rezultă:

Fig. 4.2. Procesul de frânare.

După cum se observă din fig.4.2, procesul de frânare poate fi împărțit în patru etape caracterizate de timpii t1, t2, t3 , t4:

unde:

-t1timpul de reacție al conducătorului din momentul sesizării

necesității frânării până la începerea cursei utile a pedalei de frână;

-t1`-timpul în care conducătorul percepe apariția obstacolului și ia hotărârea de frânare;

-t1„-timpul necesar mutării piciorului pe pedala de frână;

-t2timpul de răspuns al dispozitivului de frânare (timpul total de intrare în acțiune a dispozitivului de frânare);

-t2`-impul din momentul apăsării pe pedala de frână și până la începerea acțiunii de frânare;

-t2„-în acest interval decelerația crește de la zero la valoarea maximă;

-t3-timpul de frânare propriu-zis cu menținerea forței de frânare la o valoare ,el reprezentând tfmin din relația;

-t4-timpul de la slăbirea pedalei până la anulare.

Acest indice nu prezintă importanță mare, parametrul de bază al capacității de frânare fiind spațiul minim de frânare.

Pornind de la relația decelerației și scriind-o sub altă formă rezultă:

Integrând această expresie în intervalul v1 :v2 și considerând că =1, că frânarea se face pe toate roțile (Zf=Gacos) și că Ra și rezultă.

La frânarea totală (V2=0 și f=0) relația devine.

La frânarea cu motorul nedecuplat ,decelerația absolută afm este dată de relația:

unde :

-fm-forța de frânare datorată motorului.

Frânarea cu motorul nedecuplat este mai eficace decât cea cu motorul decuplat când afmaf.

De aici rezultă că totdeauna este rațional să se frâneze cu motorul nedecuplat, ci de la caz la caz, de la o anumită viteză.

În practica conducerii autoturismelor este indicat să se folosească întotdeauna frânarea cu motorul nedecuplat deoarece inerția volantului și a celorlalte piese acționează ca un regulator al forței de frânare dezvoltate la roți și menține stabilitatea autoturismului în procesul frânării.

4.2 Determinarea momentelor de frânare necesare la punțile autoturismului

Sistemul principal de frânare sau frâna de serviciu este sistemul care acționează pe toate roțile autoturismului.

Reacțiunile dinamice Z1,Z2

unde:

– a -distanța pe orizontală de la centrul de greutate la puntea față;

– b -distanța pe orizontală de la centrul de greutate la puntea spate;

– g=9,80 m/s2 -accelerația gravitațională;

– hg -înălțimea centrului de greutate al autovehiculului;

– L – ampatamentul autovehiculului;

– -coeficientul de aderență a drumului;

– Ga – greutatea totală a autovehiculului încărcat.

Momentele de frânare repartizate pe roți:

-pentru roțile față:

-pentru roțile spate:

Fig.4.3 Determinarea reacțiunilor și a momentelor de frânare.

4.3 Calculul frânei disc față

La calculul frânei disc deschise se pleacă de la ipoteza că presiunea exercitată asupra garniturii de fricțiune este uniformă.

unde:

– U – forța de frecare;

– S – forța care acționează asupra plăcuțelor de frână;

– – coeficientul de frecare .

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

Presiunea de contact dintre plăcuța de fricțiune și disc este:

unde:

– re -raza exterioară;

– ri=k*re -raza interioară;

– ri=(0.6—0.75)re;

– – unghiul la centru exprimat în radiani;

– nf – numărul suprafețelor de frecare;

– -coeficient de frecare;

– Mf=16025 [N*mm] – momentul de frânare.

Pentru calculul forței de apăsare aleg frână disc servo prezentată în figura de mai jos:

Fig. 4.4 Calculul forței de apăsare.

Reacțiunea N se calculează cu relația:

unde:

– re – raza exterioară;

– ri – raza interioară;

– = 500(0.8726 radiani);

– – presiunea de contact dintre plăcuța de fricțiune și disc.

Echilibrul forțelor pentru montajul servo este:

unde :

– coeficient de frecare dintre plăcuță și cilindru.

4.4 Calculul frânei disc spate

Presiunea de contact dintre plăcuța de fricțiune și disc este:

unde:

– re- raza exterioară;

– ri=k*re -raza interioară;

– ri=(0.6—0.75)re;

– – unghiul la centru exprimat în radiani;

-=45—500

– nf – numărul suprafețelor de frecare;

– – coeficient de frecare;

-Mf – momentul de frânare.

Reacțiunea N se calculează cu relația:

unde:

– re -raza exterioară;

– ri – raza interioară;

– =500(0.8726 radiani);

– p[] – presiunea de contact dintre plăcuța de fricțiune și disc;

Echilibrul forțelor pentru montajul servo este:

unde:

-=0.3 – coeficient de frecare dintre plăcuță și cilindru.

4.5 Verificarea la uzură

Presiune specifică

Pe suprafața garniturilor de frecare, la frânare, la frânele disc se admite că presiunea pe disc este uniformă și se consideră o presiune medie ce se calculează cu relația:

(presiunea medie)

unde:

-= 0,8726 radiani;

– re -raza exterioară;

– ri – raza interioară.

4.6 Lucrul mecanic specific de frânare

Durabilitatea garniturilor de frecare se apreciază cu ajutorul lucrului mecanic specific de frânare dat de relația:

unde:

– Lf – lucrul mecanic al forțelor de frânare;

– A – suprafața garniturilor de frecare de la toate frânele .

Lucrul mecanic al forțelor de frânare se determină cu relația:

unde:

-V-viteza automobilului la începutul frânării.

Frâne față

– n – numărul plăcuțelor față ;

– A1 – aria unei plăcuțe față;

– = 0,8726 radiani;

– re – raza exterioară;

– ri – raza interioară;

– Ga – greutatea totală a autovehiculului încărcat;

– g = 9,80 m/s2 – accelerația gravitațională;

;

Frâne spate

– m – numărul plăcuțelor spate m;

– A2 – aria unei plăcuțe spate;

– = 0,8726 radiani;

– re – raza exterioară;

– ri – raza interioară;

– Ga -greutatea totală a autovehiculului încărcat;

– g = 9,80 m/s2 -accelerația gravitațională.

4.7 Puterea specifică de frânare

Puterea de frânare necesară la frânarea unui autovehicul de masă ma= de la viteza Vmax m/s până la oprire cu decelerația af max este dată de relația:

;

Iar puterea specifică de frânare este :

Verificarea se face pe fiecare punte având în vedere distribuirea forței de frânare exprimată prin coeficienți cu relațiile:

unde:

– A1,A2 – reprezintă suprafețele garniturilor de fricțiune ale punții față și respectiv spate;

– – coeficientul de aderență a drumului;

– Ga – greutatea totală a autovehiculului încărcat;

– g = 9,80 m/s2 -accelerația gravitațională ;

– af max – decelerația maximă a autovehiculului la frânare;

– 1,2 coeficienții de repartiție a forțelor de fânare pe punți.

4.8 Calcul termic al frânelor

Calculul termic al frânelor unui automobil se poate face numai pe baza unor date experimentale referitoare la condițiile reale de răcire a frânelor în timpul frânării.

Calculele termice efectuate pe baza acestor date chiar dacă nu reflectă în mod fidel solicitarea termică a frânelor autovehiculului proiectat, constituie un mijloc de evitare a unor neconcordanțe mari între dimensionare și cerințele de exploatare.

Pentru autovehiculul proiectat avem

4.8.1 Calculul termic al frânelor la frânarea intensivă

În cazul frânării intensive, izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de căldură cu exteriorul, considerându-se că întreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie la ridicarea temperaturii frânei propriu-zise. Datorită conductibilității termice foarte reduse a garniturilor de fricțiune, aproape întreaga cantitate de căldură este preluată de discul de frână .

Creșterea de temperatură a discului la o frânare intensivă, izolată de la viteza V până la oprire este:

;

unde:

– – coeficient ce reprezintă fracțiunea de căldură preluată de disc,= 99 %;

– c – căldura masică, J/Kg*K;

– Gt – greutatea discului,kg ;

– nf – numărul roților frânate;

– oțel – densitate oțel;

– h – grosimea discului,mm ;

– re, ri -raza exterioară a discului respectiv raza interioară,mm ;

– md – masa discului,kg;

– V – viteza autovehiculului,km/h(m/s);

– Ga -greutatea totală a autovehiculului încărcat,N.

4.8.2 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor îndelungate

În cazul unei frânări îndelungate temperatura maximă a discului este :

;

unde:

– coeficient de repartiție a căldurii între garniturile de frecare și disc;

– af max – decelerația maximă a autovehiculului la frânare;

-t = difuzivitatea termică în m2/s;

– – conductivitate termică ;

– – densitatea materialului tamburului [Jg/m3];

– gd – densitatea fluxului de căldură;

– Ga – greutatea totală a autovehiculului încărcat,N;

Se recomandă ca temperatura maximă a discului să nu depășească 3000 C, condiție care este îndeplinită.

4.8.3 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor repetate

La frânările repetate, când numărul acestora este mare, se stabilește un echilibru între căldura degajată și evacuată ajungându-se la o temperatură de saturație a discului dată de relația:

;

unde:

– 0 – temperatura mediului ambiant;

– – creșterea de temperatură la o frânare;

– t0 – intervalul de timp dintre frânării;

– b – coeficient ce ține seama de mărimea suprafețelor de frecare,condițiile de montaj ale discului, viteza discului.

4.9 Calculul și construcția mecanismului de acționare a sistemului de frânare

Dispozitivele de frânare cu frânare hidraulică sunt în prezent cele mai răspândite la automobile .

Avantajele principale ale dispozitivelor de frânare cu transmisie hidraulică sunt următoarele:

– frânare concomitentă a tuturor roților;

– repartizarea dorită a raportului de frânare între punți și saboți se realizează mult mai ușor;

– randament ridicat datorită faptului că lichidul din circuitul hidraulic este incompresibil (cursa reală a pedalei de frână nu depășește cursa teoretică cu mai mult de 4 – 7 % chiar la o frânare intensivă);

– posibilitatea tipizării dispozitivelor de frânare pentru automobile cu diferiți parametri ;

– masă redusă și construcție simplă;

– timp redus la intrarea în acțiune;

– cost redus și întreținere ușoară;.

Dintre dezavantajele acționării hidraulice se pot enumera:

– imposibilitatea realizării unui raport de transmitere ridicat;

– scoaterea din funcțiune a întregului sistem de frânare în cazul spargerii unei conducte (la dispozitivul cu un singur circuit);

– scăderea randamentului la temperaturi joase (sub -30 0C);

– pătrunderea aerului în circuit duce la mărirea cursei pedalei și reduce foarte mult eficiența frânării.

În cazul transmisiei hidraulice, efortul de la pedală la frâne se transmite printr-o coloană de lichid, conținută în conducte, care este practic incompresibil.

Fig. 4.5 Schema de calcul a transmisiei hidraulice.

Calculul transmisiei hidraulice se face pornind de la forțele necesare pentru acționarea bacurilor de la frânele cu disc.

Forța la pedală Fp, care realizează cu ajutorul cilindrului principal presiunea p din circuitul hidraulic, se determină cu relația:

;

unde:

– h – randamentul transmisiei hidraulice;

-ip =b/a – raportul de transmitere a pedalei;

– ih = -raport de transmitere hidraulic;

Cursa pedalei este limitată din considerente de comoditate a acționării astfel încât valoarea sa maximă să fie de 150 mm la autoturisme.

În cazul unui automobil cu două punți, cu frâne la toate roțile, cursa totală a pedalei de frână, neglijând deformațiile conductelor, se determină cu relația:

;

unde:

– S1,S2 – cursele pistoanelor cilindrilor de lucru;

– jp – jocul dintre pistonul cilindrului principal și tija de acționare;

– – distanța dintre buza garniturii primare a pistonului cilindrului principal și marginea opusă a orificiului de compensare.

4.10 Constructor mondial de produse pentru sistemul de frânare cu disc

Materiale utilizate în construcția sistemului de frânare:

a) Discul de frână din fontă cenușie simplă sau aliată,din tablă ambutisată de oțel;

b) Garniturile de fricțiune se execută din ferodou;

c) Niturile de fixare se execută din cupru sau alamă.

În prezent se folosește și metoda de lipire a garniturii de fricțiune ,având avantajele:

– suprafața de frecare este mai mare cu 7-15%;

– garniturile se pot utiliza până la o uzură egală aproape cu grosimea lor;

– lipsesc vibrațiile la frânare;

– durată de folosire a tamburului crește cu până la 20-100%.

d) Cilindrii pompelor centrale și ai pompelor receptoare ale mecanismului de acționare hidraulică se execută din fontă cenușie.

e) Pistoanele pompelor centrale ale pompelor receptoare se toarnă din aliaj de aluminiu.

Ferodo este una dintre cele mai cunoscute mărci, un lider în domeniul elementelor de fricțiune pentru sisteme de frânare, care este integrat acum în grupul de renume mondial, Federal-Mogul, producător de elemente de fricțiune. Dezvoltând tehnologii la scară cu adevărat globală, atât pentru clienții OE cât și Aftermarket, renumitele mărci Federal-Mogul, care includ Ferodo, Abex, Beral și Necto, oferă soluții de frânare pentru pretențioșii specialiști auto din ziua de azi.

    Această varietate deosebită de produse, pe lângă care există și celelalte produse de calitate superioară Ferodo – discuri de frână, saboți de frână, accesorii, componente hidraulice și lichide de frână – reprezintă cea mai bună alegere, indiferent de cerințele dumneavoastră legate de frânare.

4. 11 Itinerariu de fabricație a discului de frână

4.11.1Etapele fabricării discului de frână

Pentru fabricarea discului de frână se parcurg următoarele etape:

– Semifabricatul este turnat din fontă;

– Se fixează piesă în dispozitivul mașinii unelte;

– Se face strunjirea de degroșare a suprafețelor frontale, interioare și exterioare;

– Se face strunjirea de degroșare a suprafețelor cilindrice interioare și exterioare;

– Muchile ascuțite se vor teși și se vor face degajările;

– Se face strunjirea de finisare a suprafețelor frontale, interioare și exterioare;

– Se face strunjirea de finisare a suprafețelor cilindrice interioare și exterioare;

– Se prelucrează găurile pentru prezoane și pentru fixarea discului de butucul roții;

– Muchile ascuțite ale găurilor se vor teși;

– Controlul final al discului de frână înainte de ambalare în cutii.

Strunjirea (fig 4.6) reprezintă procedeul de prelucrare prin așchiere cu cea mai mare frecvență de utilizare, fiind metoda de bază pentru obținerea corpurilor de revoluție. Strunjirea se realizează prin combinarea mișcării principale de rotație cu turația n, executată de obicei de piesă, cu mișcarea de avans a cuțitului s. Avansul este în general rectiliniu în direcție longitudinală, transversală sau după o direcție înclinată față de axa mișcării principale. Prin operații de strunjire se pot prelucra suprafețe cilindrice și conice (exterioare și interioare), frontale, filete, etc., ca urmare a combinării mișcării principale a semifabricatului cu mișcările de avans longitudinal sau transversal ale cuțitului.

Fig. 4.6 Strunjirea.

Prelucrarea găurilor (alezajelor) se poate realiza prin diverse procedee, alegerea acestora fiind determinată de caracteristicile dimensionale ale găurii, de precizia dimensională și geometrică impusă suprafeței, de materialul și forma piesei în care are loc prelucrarea etc. Dintre procedeele folosite la prelucrarea găurilor, ponderea cea mai mare o au burghierea, lărgirea, adâncirea și alezarea.

Burghierea (fig. 4.7) este prelucrarea prin așchiere executată cu burghiul, la care în general, semifabricatul rămâne imobil, iar scula execută mișcarea principală de rotație și mișcarea de avans rectiliniu (în direcție axială) sau, la care, semifabricatul execută mișcarea principală de rotație, iar scula execută numai avansul.

Fig.4.7. Burghierea.

4.11.2 Tratamentul termic al discului de frână

Materialul ales pentru fabricarea discului de frână este fonta cu grafit nodular (Fgn 700-3).

Fontele sunt aliaje ale fierului cu carbonul care conțin între 2,11 și 6,67 % C și își termina solidificarea cu palier eutectic. Fontele cu grafit nodular se obțin prin modificarea în stare lichidă a fontelor cenușii cu grafit lamelar. Modificarea propriu-zisă se face prin introducerea de magneziu în fonta lichida cu ajutorul unui clopot. După această modificare se introduce siliciu, care crește cantitatea de grafit.

Este supus tratamentului de încălzire prin curenți de înaltă frecvență și răciți intens cu apă, astfel se obțin durități de 50-60HRC.Adâncimea stratului călit este de 2 mm până la 5 mm.

Tratamente la care este supus discul de frână:

A) Recoarece pentru detensionare;

B) Călire;

C) Revenire.

A – La fontele cu grafit nodular tensiunile interne sunt de 2-3 ori mai mari decât în fontele cenușii. De aceea, toate piesele importante, cu configurație complicată și cu grosime de pereți diferită, în cazul în care solicitările la care sunt supuse în timpul lucrului nu necesită un regim termic mai complicat, trebuie supuse tratamentului de detensionare pentru eliminarea tensiunilor interne remanente ce iau naștere la turnare Pentru că tensiunile interne să fie cât mai mici, atât la piesele brute, cât și la cele tratate termic, trebuie să se asigure o viteză minimă de răcire și/sau încălzire în intervalul de trecere de la starea plastică la cea elastică, adică în intervalul de temperatură 620-650ºC.

Tratamentul termic pentru detensionare se face de obicei astfel:

– Încălzire cu o viteză de 75-100 ºC/h până la 620-650 ºC;

– Menținere 2-8 ore la aceste temperaturi (în funcție de grosimea peretelui piesei turnate);

– Răcire împreună cu cuptorul cu o viteză de 20-60 ºC/h.

B – Călirea și revenirea au rolul să mărească duritatea și rezistența discului de frână la uzură. Structura inițială optimă pentru călire a fontei cu grafit nodular este cea perlitică, cu o repartizare uniformă a grafitului.

C – Revenirea fontelor cu grafit nodular se face la temperaturi de 500-600ºC.

4.12 Sistemul de frânare ABS

În a doua parte a secolului XX producția de autovehicule s-a dezvoltat foarte mult creându-se motoare foarte puternice, care sunt capabile să realizeze accelerații și viteze foarte mari ale mașinilor. Din această cauză a apărut necesitatea conceperii unor sisteme moderne (mecatronice), care să facă mai sigură circulația pe drumurile publice. Paralel cu aceste sisteme de securitate s-au dezvoltat și sistemele pentru confortul pasagerilor și bineînțeles sistemele pentru managementul motorului, care au asigurat forțe și performanțe și mai mari ale motoarelor. Totalul sistemelor clasice și mecatronice formează autovehiculul mecatronic.

Unul dintre cele mai importante dintre aceste sisteme mecatronice este sistemul de frânare cu ABS, care face posibilă oprirea autovehiculelor în condiții de siguranță. Denumirea ABS vine de la Anti-Lock Braking System (sistem de frânare cu anti-blocare).

Compania germană Robert Bosch GmbH (cunoscută, mai popular, drept Bosch) dezvoltă tehnologia ABS din anii 1930, dar primele automobile de serie care sa folosească sistemul electronic Bosch au fost disponibile în 1978. Au apărut prima dată pentru camioane și limuzine germane Mercedes-Benz. Ulterior sistemele au fost portate și pentru motociclete. 

4.12.1 Avantajul sistemului de frânare ABS față de sistemul de frânare convențional

Frânarea constă în consumarea energiei cinetice (prin frecare), acumulate de autovehicul, ceea ce se realizează cu ajutorul discurilor și a plăcuțelor de frână și a unor forțe (presiuni) acționând asupra lor cu ajutorul unor actuatori hidraulici.

Formula următoare reprezintă relația energiei cinetice:

Ec = 0,5mv2 ,

unde: – m reprezintă masa autovehiculului;

– v reprezintă viteza autovehiculului.

Din formula de mai sus se poate observa că energia cinetică crește exponențial cu pătratul vitezei, ceea ce înseamnă că distanța de oprire la o viteză de 100 km/h este de 4 ori mai mare, decât la o viteză de 50 km/h (bineînțeles, la o forță de frânare identică).

Sistemul de frânare ABS a jucat un rol foarte important în creșterea siguranței active a automobilului. Cel mai mare avantaj al ABS-ului fața de sistemul de frânare convențional este că la o frânare puternică, pe un carosabil alunecos, evitând deraparea, sistemul de frânare ABS face ca vehiculul să poată efectua viraje și schimbări de direcție în timpul frânarii, respectiv poate să reducă distanța de frânare în anumite condiții nefavorabile (de exemplu: pe zăpadă, sau pe gheață având cauciucuri de iarna cu cuie), mașina adaptându-se la condițiile de trafic și de drum. Totuși, nu trebuie să ne așteptăm ca ABS-ul să scurteze distanța de frânare în orice condiții de drum. Când conducem pe criblură, nisip sau mai ales zăpadă proaspătă, depusă pe un strat de gheață, mașina trebuie condusă mai încet și cu multă grijă, pentru că distanța de oprire poate să fie mult mai lungă.

4.12.2 Schema și funcționarea sistemului de frânare ABS

Fig. 4.8 Schema de distribuție (în plan) a sistemului de frânare ABS.

Sistemul de frânare ABS este compus din senzori, o unitate ECU, o unitate HCU și din actuatori hidraulici. Deci din 4 senzori, câte unul pe fiecare roată (în acest caz, pentru că sunt variante, în care la roțile din spate se pune doar un singur senzor, mai ales când aceștia sunt roțile tractoare), care au rolul de a măsura turația roților și de a trimite informațiile obținute la o unitate centrală ECU (Electronic Control Unit).

Unitatea ECU are rolul de a prelucra aceste informații și de a trimite altele, obținute din cele prelucrate, către unitatea HCU (Hydraulic Control Unit). Această unitate are rolul de a scade (pentru o secvență și la perioade de timp bine stabilite) presiunea uleiului, în acel circuit de frânare, de la care informațiile trimise de senzori, către ECU, au fost diferite față de cele prestabilite a fi corecte, printr-un actuator hidraulic. Unitatea HCU va efectua această operație până când unitatea ECU va primi, de la senzori, informații diferite față cele prestabilite a fi corecte.

Fig. 4.9 Unitatea de comandă (ECU + HCU).

Sistemul de frânare ABS nu funcționează decât la o viteză mai mare de aproximativ 7 km/h. La o frânare bruscă, atunci când turația uneia dintre roți atinge un anumit nivel minim, care este prea scăzută fața de viteza mașinii și roata tinde să se blocheze, presiunea de la frânele aferente se scade cu ajutorul actuatorului hidraulic comandat de unitatea de control HCU (pentru o secvență și la perioade de timp bine stabilite).

La cealaltă variantă constructivă, deci cu 3 senzori (cu un singur senzor la roțile din spate), la roțile din fața această presiune este reglată separat la fiecare dintre ele, iar la roțile din spate împreuna. Efectul frânarii în același timp pentru ambii roți din spate face ca stabilitatea mașinii să fie menținută cât mai mult posibil (exclusiv momentele când una dintre roțile din spate părăsește șoseaua, din cauza unui carosabil accidentat, blocându-se, și ABS-ul slăbește frânarea pentru o fracțiune de secundă și pentru roata cealaltă). Unitatea ECU începe să preia informațiile de la senzorii roților și să le prelucreze, din momentul apăsării pedalei de frână.

Dacă intervine vreun defect în funcționarea sistemului ABS, pe bordul mașinii se aprind unul sau două becuri de semnalizare.

Fig. 4.10 Schema bloc a sistemului de frânare ABS.

unde: – 15 – este un terminal conectat la contactul mașinii;

30 – este terminalul (+) de alimentare a unității de control;

31 – este terminalul (-), (ground);

A2 – unitatea de control;

B25, B26 – sunt senzorii de turație ai roților față-stânga respectiv față-dreapta;

B27, B2 – sunt senzorii de turație ai roților spate-stânga respectiv spate-dreapta;

H1.5 – bec de semnalizare;

S29/S43-sunt întrerupătoare , semnale de intrare de la pedala de frână;

WSS – „distance signal”, semnal de intrare pentru unitatea HCU, care conține informații asupra scăderii presiunii în circuitele de frânare;

X13 – „diagnostic link”.

Fig. 4.11 Componentele sistemului de frânare ABS.

unde: – 1 – este becul de semnalizare;

2 – senzorii spate-stânga și spate-dreapta;

3 – unitatea de control;

4 – senzorii față-stânga și față-dreapta.

4.12.3 Sistemul EDL a ABS-ului

Vehiculele echipate cu ABS pot fi prevăzute și cu un sistem EDL (Electronic Differential Lock). Sistemul EDL întesnește accelerarea și urcarea vehiculului pe o pantă abruptă în condiții nefavorabile. Acest sistem funcționează total automat, șoferul nefiind obligat să acționeze nici un buton de pe bordul mașinii.

Sistemul EDL folosește ca elemente de preluare a informațiilor senzorii sistemului ABS. Dacă la o viteză mai mare de 40 km/h apare o diferență de turație dintre roțile tractoare, mai mare de 100 rpm (ceea ce înseamnă aproximativ 1/3 din turația normală a roții la această viteză), deci apare patinarea uneia dintre roți din cauza unei părți de carosabil alunecos, sistemul EDL reduce turația roții care patinează prin acționarea ABS-ului asupra acestuia și în consecința prin diferențial aplică o forță de tracțiune mai mică pe roata cealaltă. Din cauza funcționării sistemului EDL, prin frânarea uneia dintre roțile tractoare (cea care patinează), acesta are in vedere că în cazul unor patinări dese ale aceleiași roți, acesta se auto-decuplează pentru perioade scurte de timp, evitând astfel supraîncălzirea elementelor de frânare (discuri și plăcuțe de frână). Având în vedere acest lucru, se recomandă conducătorilor auto să evite accelerările bruște și dese în condițiile unui carosabil alunecos, și mai ales când există posibilitatea ca amândouă roțile tractoare să patineze cu aproximativ aceeași turație, când nici EDL-ul nu poate ajuta.

4.12.4 Avantajele sistemului de frânare ABS

Avantajele sunt:

– împiedică blocarea de lungă durată a roților;

– controlul asupra direcției la frânare puternică;

– protejarea cauciucurilor;

– asigură aderența roților pe șosea (dacă amortizoarele sunt bune);

– oprirea în condiții de siguranță și scurtarea distanței de frânare;

– destinderea șoferului în timpul conducerii ( siguranța activă);

– evitarea derapării în cazul frânării pe carosabil umed sau alunecos;

– reduce distanța de frânare în condiții defavorabile de drum (acoperit cu zăpadă).

Tehnologia modernă are un rol foarte important în dezvoltarea autovehiculelor și a diferitelor sisteme mecatronice, dar sunt unele cazuri rare, când nici sistemul de frânare ABS și nici alte sisteme de securitate nu pot asigura siguranța maximă. În aceste cazuri extreme, cum ar fi: viteze foarte mari, condiții de drum și de trafic foarte rele, nu trebuie să ne asumăm riscul, deci trebuie să conducem prudent, adaptându-ne la condițiile de trafic și de drum. Totodată, conducând o mașină cu ABS pe un drum accidentat (cu gropi sau denivelări) și amortizoare uzate, când roțile pot să părăsească suprafața șoselei, trebuie să avem în vedere faptul că ABS-ul va mări distanța de frânare.

4.13 Întreținerea sistemul principal de frânare

Întreținerea sistemului de frânare cu acționare hidraulică:

a) Se verifică etanșietatea instalației hidraulice;

b) Se verifică și se completează nivelul lichidului din rezervorul pompei centrale;

c) Se verifică și se reglează jocul dintre tija și pistonul pompei centrale;

d) Se evacuează aerul de pe instalație (dacă există);

e) Se verifică uzura garnituriilor de fricțiune;

f) Se reglează frâna de mână .

a) Controlul etanșietății instalației se poate face prin urmărirea nivelului lichidului în rezervorul pompei centrale și urmărirea presiunii în instalație.

Urmărirea nivelului lichidului în rezervorul pompei centrale la frânări repetate pe loc dă posibilitatatea de a se constata eventualele neetanșități ale instalației.

La apăsarea pedalei de frână nivelul lichidului din pompa centrală scade cu 3-6mm,fiind proporțional cu jocul dintre placheți și disc.

Dacă nivelul scade și mai mult se urmăresc canalizațiile,racordurile flexilbile,pompa centrală,cilindrii receptori în scopul depistării locului în care se produc pierderi.

b) Nivelul lichidului din rezervor trebuie să fie cuprins între intrervale de minim și maxim.Datorită uzurilor în timpul exploatării nivelul lichidului scade.

Lichidul de frână se înlocuiește la doi ani.

Culoarea maronie sau cenușie a lichidului indică degradarea în timp prin supra încălzire,în acest caz lichidul trebuie schimbat.

c) Jocul dintre tijă și pistonul pompei cnetrale trebuie să se încadreze în limite prescrise

d) La înlocuirea lichidului de frână în instalație pătrunde aer care trebuie eliminat.

Pentru evacuarea aerului din instalație,s deșurubează aerisitorul și se apăsă de câteva ori pe pedală de frâna,evacuându-se atât aer cât și lichid de frână.Se completează lichid de frână în rezervorul pompei centrale.

Această operație se repetă pentru toate roțile autovehicului,începându-se de obicei cu roată cea mai îndepărtată de pompă centrală.

V. Sistemul staționar de frânare

La automobilele actuale, acționarea mecanică este limitată numai la frânele de staționare. Elementul principal este o pârghie, care, prin intermediul unor tije, acționează asupra unei frâne cu bandă sau disc, sau prin intermediul unor cabluri, direct asupra frânelor roților din spate.

Frâna de mână – denumită și frâna de ajutor sau de parcare, definește sistemul de frânare paralel celui principal.
Este acționat manual – de către o parghie – sau electromecanic. 

Fig. 5.1 Maneta frânei de mână trasă/ netrasă.

Dacă autoturismul rulează, pentru acționarea frânei de ajutor se trage de maneta în sus (apăsând simulian pe butonul care se află în capătul manetei) pentru a evita blocarea acesteia înainte de a ajunge în poziția maximă.
Dacă autoturismul staționează, pentru acționarea frânei de securitate se trage energic de manetă în sus, fără a mai apăsa pe butonul din capatul acesteia. 
Pentru deblocarea frânei de ajutor, la pornirea autoturismului, este necesar a se trage din nou de maneta în sus, după care se apasă pe butonul din capat, pentru a readuce maneta în poziția initială.

Fig. 5.2 Mecanism de acționare cu cablu a frânei de mână (de parcare), fixat pe suport de magneziu (pentru VW Golf V).

Pentru menținerea frânei în stare acționată se prevede un sistem de blocare cu clichet.

Fig 5.3 Mecanism de acționare cu cablu a frânei de mână (MATIZ)

1 – clemă cablu frână de parcare; 2 – cablu frână de paracare; 3 – dispozitiv fixare;

4 – garnitură cablu; 5 – anamblu levier frână de parcare; 6 – întrerupător

martor avertizare frână de parcare; 7 – șplint; 8 – fulie cablu; 9 – știft.

Fig. 5.4 Frână de mână cu 1 sau 2 cabluri.

Cablu frânei de mână (fig 5.5) – cablu articulat ce folosește la transmiterea mișcării levierului de frânare de parcare către sistemul de frânare de parcare.

Fig. 5.5 Cablul frânei de mână.

VI. Diagnosticarea sistemului de frânare

O primă acțiune de diagnosticare a sistemului de frânare o poate întreprinde însuși conducătorul automobilului prin observarea comportării sistemului de frânare și a automobilului în timpul procesului de frânare. Eventualele defecțiuni vor fi semnalate prin simptome specifice, a căror dependență de cauze este prezentată în tabelele 6.1 și 6.2. 

O asemenea diagnosticare este însă subiectivă și, de foarte multe ori depinde de abilitatea șoferului de a sesiza apariția unor simptome specifice. In plus, aprecierile pot avea doar un caracter calitativ, fără a oferi informații concrete, cantitative și nici nu permit de a localiza defecțiunea. Determinarile cantitative ale capacității de frânare se pot efectua prin încercari pe drum, dar utilizând aparate și dispozitive speciale și respectând tehnologii de lucru bine definite.

6.1 Tabele cu simptomele și cauzele probabile ale defecțiunilor sistemelor de frânare

Tabelul 6.1 Simptomele și cauzele probabile ale defecțiunilor sistemelor de frânare cu lichid.

Tabelul 6.2 Simptomele și cauzele posibile ale defecțiunilor sistemelor de frânare cu aer

6.2 Imagini cu un atelier destinat sistemului de frânare

Principala zonă de expertiză a autovehiculelor rutiere este STAȚIA ITP care se referă la:

testarea și diagnosticarea autovehiculelor și a sistemelor acestora (sistemul de direcție, sistemul de frânare, sistemul de iluminare și semnalizare etc);

analiza gazelor de evacuare produse de autovehicule coroborât cu testarea și diagnosticarea elementelor de comandă și control;

consultanță și analiză constructivă;

activitate didactică.

Fig. 6.1 Linia de testare și reglaj direcție.

Fig. 6.2 Linia de testare a sistemului de frânare.

Fig. 6.3 Determinarea parametrilor roților.

Fig. 6.4 Măsurarea parametrilor a sistemului de frână.

6.3 Controlul etanșeității cilindrului etrier

Controlul etanșeității cilindrului etrier se face după demontarea prealabilă din circuitul de frână, respectându-se condițiile tehnice:

Se unge obligatoriu cu lichid de frână alezajul etrierului, pistonul, canalul și garnitura de etanșare;

Se montează o garnitură de etanșare nouă în canalul din etrier, apăsându-se cu mâna pe piston în mod progresiv;

În timpul controlului, garnitura de protecție va fi demontată.

Pentru verificarea etanșeității cilindrului etrier, se folosește: o sursă de aer comprimat la o presiune de maxim 2 bar, o baie în care se introduce lichid de frână sau alcool și un manometru cu un racord adaptabil la filetul flexibil ( figura 6.5 ).

Figura 6.5 Verificarea etanșeității etrierului de frână.

Pentru verificare se fac operațiile:

— se înșurubează racordul manometrului în locul conductei flexibile;

— se conectează intrarea aerului la o presiune de 0,3 bar;

— se scufundă ansamblul etrier într-o baie cu alcool și se manevrează ușor pistonul în locașul din etrier, de cca cinci-șase ori pentru a scoate aerul din canalul garniturii etrierului;

— se înterpune între piston și etrier o cală de lemn și se verifică etanșeitatea la presiuni diferite, valoarea nedepășind 2 bar. Neetanșarea poate fi observată prin apariția bulelor de aer în alcool și scăderea presiunii.

Interpretarea rezultatului: dacă etrierul prezintă scăpări de aer pe lîngă piston, se demontează din nou etrierul și se înlocuiește: ori etrierul, ori pistonul, reluându-se probele de etanșare.

6.4 Controlul etanșeității servofrânei

Verificarea etanșeității mecanismului servofrână trebuie să se facă pe autoturism, iar circuitul hidraulic de frână trebuie să fie în stare de funcționare.

Pentru verificare, se branșează un vacuumetru între mecanismul servofrână și colectorul de admisie, cu un racord Tși o țeava foarte scurtă .Se pornește motorul, lăsându-l la turația de ralanti câteva minute, cu scopul de a se crea o depresiune în mecanismul servofrânei.

Se obturează tubul dintre colectorul de admisie și racordaj T, folosindu-se o pensetă, după care se oprește motorul și se citește presiunea la depresiometru.

Dacă scăderea de depresiune este mai mare de 25 mm col Hg (33 mbar) în 15 secunde, mecanismul servofrână nu este etanș, cauzele fiind:

supapa de reținere defectă ( se înlocuiește ); membrana și tija mecanismului nu etanșează ( se înlocuiește mecanismul servofrână ).

Se precizează că, chiar dacă mecanismul dervofrână nu funcționează, sistemul hidraulic la

frânare funcționează, însă efortul la pedală este dublu pentru a obține o decelerație echivalentă cu o frânare normală folosind mecanismul servofrână.

6.5 Controlul jocului dintre garniturile de frână ale saboților și tamburul de frână spate ( sistem clasic )

Pentru verificare se fac operațiile:

– se slăbește frâna de staționare;

– se ridică automobilul pe o punte elevatoare, astfel ca roțile să fie libere, sau se ridică pe rând fiecare roată, folosind un cric de la automobil;

– se rotește liber roata, căreia îi verificăm jocul dintre tambur și garnituri, observându-se eventuale frecări zgomotoase sau rețineri parțiale ale tamburului roții. Normal, tamburul trebuie să se rotească ușor.

Corectarea jocului ( figura 6.6 ) se face din excentrice, astfel: se rotesc capetele pătrate T și C în sensul săgeților cu cheia specială FRE-279-02, până ce garniturile de frână vin în contact cu tamburul de frână, apoi se desface în sens invers săgeților până ce roata se rotește liber.

Figura 6.6 Corectarea jocului dintre garniturile de frână și tamburul de frână la roțile din spate.

VII. Reparații ale sistemului de frânare

7.1 Demontarea, repararea și remontarea pompei centrale de frână

Datorită unei uzuri exagerate a corpului interior al cilindrului principal de frână sau a garniturilor de etanșare este posibil ca frâna să nu mai fie eficace.

Cilindrul principal de frână este reparabil prin: înlocuirea setului de reparații ( garnituri, piston, arcuri și siguranțe ) sau a corpului cilindrului, toate piesele fiind originale, nepermițându-se recondiționări sau împerecheri de piese noi cu vechi.

Pentru demontarea cilindrului de la automobilele cu circuit simplu de frânare se procedează astfel:

– se scoate cu ajutorul unei seringi tot lichidul de frână din rezervorul compensator, se desfac cele trei racorduri rigide și piulițele de la suportul pedalier sau suportul servofrână – se scoate cilindrul principal;

– se dezasamblează cilindrul principal în piese componente

– se verifică alezajul ( 19 mm ) și ovalitatea cilindrului principal;

– se curăță în alcool toate piesele;

– se înlocuiesc piesele care prezintă uzuri importante, rizuri etc.

Pentru demontarea pompei centrale cu servofrână se fac operațiile: se deconectează bateria, se golește rezervorul compensator, se desfac cele trei conducte de la pompa centrală și furtunul de depresiune apoi se demontează axul furcii de legătură la pedală și piulițele , de fixare a servofrânei pe tablier, și se scoate mecanismul servofrână.

Reasamblarea pieselor pompei centrale pentru simplu sau dublu circuit se face în ordinea demontării, respectându-se următoarele condiții tehnice:

– înainte de reasamblare, toate piesele se introduc în lichid de frână;

– la pompa centrală tip IPA-tandem, pentru introducerea știfturilor elastice , se comprimă pistoanele astfel ca fanta știfturilor elastice să fie orientată spre spatele pompei, respectiv spre tija împingătoare.

La remontarea mecanismului servofrână trebuie respecate cotele: L ‚ 131 mm și X ‚ 9 mm (figura 7):

Fig. 7 Demontarea pompei centrale cu simplu circuit:

a – demontarea conductelor rigide; b – dezasamblarea pompei; 1 – siguranță; 2 – rondelă;

3 – piston; 4 – inel; 5 – garnitură de etanșare; 6 – arc; 7 – supapă; 8 – corpul pompei;

9 – rezervor compresor; 10 – capac.

7.2 Demontarea, repararea și remontarea etrierului de frână față

Principalele defecțiuni care pot conduce la înlocuirea etrierului de frână sau repararea acesteia sunt:

– garnitura de etanșare din corpul etrierului este ciupită, deformată sau neconformă din punct de vedere geometric sau al materialului, produce pierderi de lichid de frână, iar eficacitatea frânei la pedală se pierde la apăsarea bruscă;

– sau fisuri în corpul etrierului;

– filet deteriorat la bușonul de purjare aer;

– cilindrul hidraulic neconform din punct de vedere al formei geometrice, prezintă graiuri sau rizuri pe suprafață;

– impurități în canale, producând obturarea intrării lichidului de frână sau blocarea cilindrului. La demontarea etrierului de frână față se execută operațiile principale: se demontează roata față; se scoate lichidul de frână din rezervorul compensator, se scot siguranțele și plăcile de fixare; se deșurubează racordul canalizației rigide pe racordul flexibil și se scoate blocul etrier, observându-se și starea de uzură a garniturilor de frână.

Repararea etrierului constă în:

înlocuirea blocului etrier, inclusiv cilindrul cu garnituri, numai în cazul blocării sau spargerii acestuia.

7.3 Mod de lucru

În procesul exploatării, la discul de frână față pot să apară defecțiuni de tipul:

Uzarea uniformă sau neuniformă a suprafețelor de frecare;

Existența rizurilor sau a canalelor inelare;

Fisuri sau crăpături;

Deformări.

Toate acestea conduc la necesitatea demontării, reparării sau înlocuirii discului de frână.

Pentru demontarea ansamblului butuc – disc frână față se fac operațiile:

se slăbesc piulițele de la roțile față, se ridică partea din față a automobilului, se așează pe capre și se scot roțile;

se demontează etrierul, fără debranșarea racordului flexibil și se recuperează garniturile de frână;

se demontează suportul etrierului și cele trei șuruburi de fixare a discului de frână;

se imobilizează discul de frână și se scoate piulița fuzetei;

se înșurubează trei șuruburi speciale în butuc și se verifică dacă sunt în contact cu portfuzeta;

prin înșurubarea progresivă a șuruburilor, se extrage ansamblul butuc – disc, apoi se separă butucul de discul de frână.

După demontarea discului, acesta se curăță și suflă cu aer în vederea constatării eventualelor

defecțiuni enumerate mai sus, făcându-se următoarele măsurători:

grosimea discului de frână ( sub 9 mm se înlocuiește );

bătaia axială, citită pe un comparator la diametrul de 251 mm ( mai mare de 0,11 mm, se înlocuiește discul).

Corectarea geometriei discului de frână privind grosimea și ovalitatea se poate realiza prin

strunjirea sau rectificarea în limitele maxime admise.

7.4 Modalități de creștere a calității a sistemului de frânare

Sistemul de frânare este mai eficient cu cât distanța până la oprire este cât mai mică.

Folosirea a două sisteme de frînare(frâna de serviciu,frâna de staționare) sau mai multe sisteme de frânare crește eficiența sistemului de frânare.

În general se folosesc la autoturisme două circuite pentru frâna de serviciu,de obicei circuitele sunt legate în paralel,pentru ca în cazul defecțiunii unui circuit autovehiculul sa mai aiba posibilitatea de a frâna în siguranță.

Folosirea unor dispozitive ce regleză automat jocul dintre garniturile de frecare și discurile de frână crește eficiența sistemului de frânare.

Folosirea limitatorului de presiune pentru puntea spate ,care funcționează în funcție de încărcarea punții spate crescând eficiența sistemului de frânare.

La creșterea încărcari punții spate ,presiunea in circuitul punții din spate este mai ridicată,la scăderea încărcării sarcinii punții spate presiunea în circuit pentru puntea spate este mai mică.

Folosirea unui element „Control tracțiune" (TC) controlează vitezele roților motoare și recunoaște derapajul la acționarea accelerației când valoarea acesteia depășește un anumit prag. Sistemul preia controlul asupra situației aplicând un cuplu de frânare pe roata care patinează, obținut prin creșterea presiunii în partea respectivă a circuitului de frână. Acest lucru permite diferențialului să transfere cuplul roții aderenteaducând autovehiculul la starea normală. TC „Cuplul de tracțiune" rămâne activ până la viteze cuprinse între 40 și 60 km/h.

O modalitate de creștere a eficientei sistemului de frânare este folosirea sistemelor ABS(Anti Blocking System) și ESP(Electronic Stability Program).

Mașinile care sunt dotate cu ABS, folosesc patru circuite hidraulice (câte unul pentru fiecare roată), sau trei circuite (circuite separate pentru roțile punții față și un circuit comun pentru roțile punții spate).Fiecare roată dispune de câte un disc danturat și traductor inductiv de turație, dar la sistemele cu trei circuite se poate folosi un singur traductor pentru ambele roți ale punții spate.

Indiferent de condițiile de aderență autovehiculule care au S și ESP opresc în siguranță.

VIII.CONCLUZII

Sistemul de frânare are urmatoarele funcții:

reducerea vitezei;

asigură oprirea autovehicolului;

când autovehiculul se află într-o treaptă de viteză, îl poate menține pe loc, dacă este nevoie.

Sistemul de frânare se clasifică in:

sistemul principal de frânare denumit și frâna principală sau frâna de serviciu;

sistemul suplimentar de frânare sau frâna de staționare cu rolul de a menține automobilul imobilizat pe o pantă.

Exista două feluri principale de sisteme de frânare :

sistem de frânare pe disc;

sistem de frânare pe tambur.

Frâna principală (hidraulică)

       Comandată prin intermediul pedalei de frână, aceasta acționeaza simultan pe toate roțile vehiculului. Pedala deplasează un piston în cilindrul pompei de frână, iar presiunea se transferă prin intermediul lichidului de frână la dispozitivele situate la fiecare roată:

        – frână pe discuri, solidari fixați pe roți și plăcuțele mobile;

        – frână pe tamburi, solidari fixați prin roți și pe ferodourile mobile.

Fig 8.1 Frână principală.

Frână de parcare (de mână)

        Se mai numește "frână de staționare". Acționeaza pe două roți, de obicei pe cele din spate, prin intermediul unui cablu de frână, astfel încat plăcuțele sau ferodourile presează pe discuri sau tamburi blocându-le.

Sistemul antiblocaj (ABS)

        Sistemele de frânare cunosc o dezvoltare continuă, astfel încat să asigure o securitate cât mai mare la frânare, indiferent de starea carosabilului, de viteza și alti factori.

        Unul dintre aceste sisteme este ABS-ul. La cele mai multe vehicule, acesta contine un computer și un senzor de viteză pe fiecare roată. Dacă la o frânare bruscă roata tinde să se blocheze, sistemul reduce automat presiunea de frânare, astfel încat aceasta va continua să ruleze, având aderența la sol. In acest fel, direcția rămâne operativă, vehiculul nu derapează și poate fi controlat.

Fig. 8.3 Sistemul antiblocaj (ABS)

Diagnosticarea sistemului de frânare o poate întreprinde însuși conducătorul automobilului prin observarea comportării sistemului de frânare și a automobilului în timpul procesului de frânare. Diagnosticarea se face de obicei se face in STAȚIA ITP.

1. Mondiru C. – Automobile. Diagnosticare – Întreținere – Reparare.

– Editura Tehnică, București 2003.

2. Frățilă Gh..- Automobile cunoaștere, întreținere și reparare – Editura Didactică și Pedagogică, București 2005.

3. Untaru,M. Frățilă,Gh. Poțincu,Gh. Seitz,N. Tabacu,I. Pereș,Gh. Macarie,T – Calculul și construcția automobilelor – Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982.

4. Gh. Frățilă,Mariana Frățilă,St. Samoilă – Automobile – Editura Didactică și Pedagogică, București, 2005.

5. http://medias.schaeffler.com

6. http://en.wikipedia.org

7. http://www.autototal.ro