Studii Si Cercetari Privind Functionarea Sistemului de Franare la Tractoare Si Automobile

Studii și cercetări privind

funcționarea sistemului de frânare la tractoare și automobile

CUPRINS

Introducere, motorul diesel

Rolul sistemului de frânare la un autovehicul

3. Clasificarea sistemelor de frânare

4. Mecanismele de acționare ale sistemelor de frânare

5. Cercetari experimentale privind sistemul de frânare

5.1. Determinarea uzurii placutelor de frană și a discurilor de frână  

   5.2.  Determinarea uzurii saboților de frână și a tamburilor de frână

6. Concluzii și contribuții originale

7. Bibliografie

Cap.1. Introducere

Motorul Diesel

Motorul Diesel este motorul cu combustie internă, mai exact este un motor cu aprindere prin compresie, în care combustibilul se detonează numai prin temperatura ridicată creată de comprimarea amestecului dintre aer -carburant, și nu prin utilizarea unui dispozitiv auxiliar, așa cum ar fi bujia în cazul unui motor pe benzină.   Când afară este frig, motoarele Diesel pornesc mai greu, deoarece masa masivă a blocului motor (format din cilindri și chiulasă) absoarbe căldura obținută prin compresie, împiedicând aprinderea. Unele motoare folosesc dispozitive electrice de încălzire, denumite bujii cu incandescență, care ajută la aprinderea motorinei la pornirea motorului Diesel.

Alte motoare folosesc rezistențe electrice dispuse în galeria de admisie, pentru a încălzi aerul. Se folosesc, de asemenea, și rezistențe electrice montate în blocul motor, tot pentru a ușura pornirea și a micșora uzura. Motorina conține un grad mare de vâscozitate, în principal la temperaturi scăzute, când se formează cristale în combustibil, în special în filtre, astfel împiedicând alimentarea corectă a motorului. Montarea unor mici dispositive electrice care să încălzească motorina, mai ales în zona rezervorului și a filtrelor a rezolvat această problemă. În acelaș timp, sistemul de injecție al multor motoare retrimite în rezervor motorina deja încălzită, care nu a fost injectată, prevenind astfel cristalizarea combustibilului din rezervor. În prezent, folosirea aditivilor moderni a rezolvat și această problemă.

O componentă vitală a motoarelor Diesel este regulatorul de turație  mecanic sau electronic, reglând turația motorului prin dozarea corectă a motorinei injectate.

.

Fig.1. Motor pentru tractoare U 483 , DT 483 de 48 CP cu 3 cilindri

Motoarele Diesel moderne

Motoarele pot fi în 2 timpi sau în 4 timpi. Majoritatea motoarelor sunt în 4 timpi, dar unele motoare mari funcționează în 2 timpi, în  principal cele de pe nave. Locomotivele moderne, multe dintre ele folosesc motoare Diesel în 2 timpi, cuplate la generatoare electrice ce acționează motoare electrice, eliminând nevoia transmisiei. Pentru a folosi supraalimentarea, mai ales la motoarele Diesel în doi timpi, se folosește creșterea presiunii în cilindrii care au două curse utile  per rotație a arborelui cotit. În mod normal, cilindrii sunt multipli de doi, dar se pot folosi orice număr de cilindri, dar trebuiesc eliminate vibrațiile excesive.

Cea mai frecvent folosită configurație este cea de 6 cilindrii în linie, dar sunt folosiți și 8 cilindrii în V sau 4 în linie. Motoarele de mică capacitate (în special cele sub 5000 cm3) au de obicei 4 (majoritatea lor) sau 6 cilindri și sunt folosite la autoturisme. Există și motoare cu 5 cilindri, un compromis între funcționarea lină a unuia de 6 cilindri și dimensiunile reduse ale unuia de 4 cilindri. Motoarele Diesel pentru întrebuințări   curente (bărci, generatoare, pompe) au 4, 3 și 2 cilindri sau un singur cilindru  pentru capacități mici.  Cu scopul de a îmbunătăți raportul greutate/putere s-au adus îmbunătățiri în legătură cu dispunerea cilindrilor, pentru a obține mai multă putere per cilindree. Cel mai cunoscut este motorul Napier Deltic cu trei cilindri dispuși sub formă de triunghi, fiecare cilindru are 2 pistoane cu acțiune opusă, întregul motor are 3 arbori cotiți. Compania de camioane Commer din Marea Britanie a folosit un motor asemănător pentru vehiculele sale, proiectat de Tillings Stevens,  membru al Grupului Rootes, numit TS3. Motorul TS3 avea 3 cilindri în linie, dispuși orizontal, fiecare cu 2 pistoane cu acțiune opusă, conectate la arborele cotit printr-un mecanism de supraalimentare de tip culbutor.  

Deși ambele soluții tehnice produceau o putere mare pentru cilindreea lor, motoarele erau complexe, când tehnica s-a îmbunătățit în anii 1960, aceasta a devenit o solutie viabilă pentru creșterea puterii. Înainte de 1949, Sulzer a construit experimental motoare în doi timpi supraalimentate la 6 atmosfere, a căror putere era obtinută cu ajutorul unor turbine acționate de gazele de evacuare.

Cap.2. Rolul sistemului de frânare la tractoare

Sistemul de frânare la tractoare are rolul de a asigura frânarea tractorului, procesul acesta reducând parțial viteza de deplasare sau oprirea tractorului. În timp ce tractorul lucrează staționar, sistemul de frânare asigură stabilitatea acestuia și în același timp a mașinii pe care o acționează. Frânele trebuie să îndeplinească în timpul folosirii lor următoarele condiții:

o repartizare uniformă a efortului de frânare asupra roților,

să se producă o frânare progresivă sigură și suficient de puternică,

să se asigure siguranță în exploatare,

să se întrețină și să fie reglat ușor,

să nu realizeze frânarea tractorului decât atunci când este nevoie să fie actionate,

părțile componente ale sistemului de frânare să nu se încălzească.

Așezarea frânelor se realizează pe roți sau pe unul dintre organele de transmitere a mișcării la roți sau la șenile. La multe tractoare pe roți, frânele acționează asupra punții din spate, mecanismul de frânare acționează asupra transmisiei și nu direct asupra roților. În cazul tractoarelor pe șenile, frânele se folosesc și pentru a frâna una dintre șenile, în vederea realizării virajului cu raza mică. În general, la tractoarele pe roți, virajul cu rază mică este generată prin frânarea roții motoare interioare virajului. Din această perspectivă, sistemele de frânare sunt realizate cu scopul de a permite frânarea separată a șenilelor și a roților dintr-o parte sau alta a tractorului.

Fig. 2. Sistemul de frânare al unui autovehicul

Fig. 3. Disc de frână

Fig. 4. Sistemul de frânare la automobile

Cap.3. Clasificarea sistemelor de frânare

Sistemele de frânare se clasifică după următoarele criterii:

după utilizare;

după modul de transmitere a comenzii de acționare;

după structura transmisiei;

după construcția elementelor de frânare propriu- zise.

După utilizare, se disting: frâna de serviciu, frâna auxiliară, frâna de siguranță și frâna de staționare.

Frâna de serviciu, mai este numită și frâna de picior, reprezintă sistemul principal de frânare al autovehiculului. La automobile, la fel ca si la unele tractoare pe roți, frâna de serviciu acșonează concomitent la toate roțile. La majoritatea tractoarelor pe roți din ziua de azi, frânele de serviciu acționeză doar asupra punții din spate, pentru că sistemul de frânare este montat în transmisie și nu la roți, ca în cazul automobilelor.

Frâna auxiliară, reprezintă un sistem de frânare suplimentar, care se folosește pentru autovehiculele grele, cu scopul de a înlocui frâna de serviciu în cazul vitezelor mari. În cazuri frecvente, frâna auxiliară se realizează printr-un dispozitiv care are rolul de a închide galeria de evacuare a motorului diesel, obligându-l să lucreze în regim de compresor. În acest caz, alimentarea motorului se întrerupe. În general, frâna auxiliară se combină cu sistemul de frânare de serviciu. Dacă se apasă ușor pedala de frână, mai întâi intră în funcțiune frâna auxiliară, iar apoi frâna de serviciu. Decelerațiile realizate de frânele auxiliare sunt cuprinse între 1-1,5m/s2.

Frâna de siguranță are rolul de a înlocui frâna de serviciu în caz că aceasta se defectează, din acest motiv se mai numește și frână de avarii sau frână de urgență.

Frâna de staționare, se mai numește și frână de mână, are rolul de a menține autovehiculul imobilizat pe o pantă sau pe o rampă, atunci când șoferul nu este prezent un timp limitat. În general, frâna de staționare este denumită și frâna de parcare sau de ajutor. La multe dintre autovehicule, frâna de staționare preia și rolul frânei de siguranță.

După modul de transmitere a comenzii de acționare, se deosebesc: frâna cu transmisie mecanică, frâne cu transmisie hidraulică, frâne cu transmisie pneumatică, frâne cu transmisie combinată și frâne cu servomecanisme.

Frâne cu transmisie mecanică, la care transmisia dintre elementul de comandă (pedala sau maneta) și frânele propriu-zise se realizeză printr-un sistem mecanic, format din tiranți, leviere, cabluri etc. În ziua de azi, transmisile mecanice sunt folosite la tractoarele de putere mică și medie pentru acționarea frânelor de serviciu și la automobile pentru acționarea frânelor de staționare.

Frâne cu transmisie hidraulică, transmite efortul exercitat de șofer asupra pedalei de frână la elementele de acționare ale frânelor, cu ajutorul unui lichid, închis în conductele transmisiei.

Frânele cu transmisie pneumatică, transmit comanda elementelor de acționare ale frânelor cu ajutorul aerului cu presiuni mai ridicate sau mai scăzute comparativ cu presiunea atmosferică (cu aer comprimat sau cu depresiune). În mod frecvent, transmisia pneumatică este subînțeleasă ca fiind cu aer comprimat.

Frâne cu transmisie combinată, reprezintă combinația dintre tipurile amintite mai sus și se întâlnesc sub formă de frâne pneumo-hidraulice.

Frâne cu servomecanisme, se utilizează la transmisile mecanice și hidraulice, la care este necesar un efort foarte mare pentru acționarea pedalei. În această situație, efectul servomotorului se adaugă la efortul depus de șofer.

După structura transmisiei, sistemele de frânare pot avea un singur circuit sau două circuite. Clasificarea aceasta se referă la frânele de serviciu.

În cazul transmisiei cu un circuit, efortul depus de sursa de sursa de energie se transmite către frânele propriu-zise printr-un singur circuit. În această situație, o defecțiune (scurgere, rupere de conducte etc.) care apare într-un punct al circuitului, împiedică acționarea vreuneia din frâne.

La transmisia cu două circuite, presiunea exercitată se transmite la frânele propriu-zise prin două circuite. Când se defectează un un circuit, cel care funcționează asigură frânarea autovehiculului, cu o decelerație mai redusă.

După construcția elementelor de frânare propriu-zise, franele se pot clasifica în următoarele categorii: cu saboți, cu discuri și cu bandă.

Frâna cu saboți

Frâna cu saboți a fost utilizată în ultima vreme la tractoarele pe roți, deoarece se poate monta pe arborii transmisiei sau la roțile motoare. Aceste frâne se folosesc la automobile, ca frâne de serviciu și ca frâne de staționare. În general, sunt utilizate frâne cu saboți interiori, construcția lor fiind mai compactă. Frâna cu saboți este alcătuită dintr-o parte mobilă – care trebuie frânată – reprezentată printr-un tambur de frânare, care se montează pe arborele transmisiei (la tractoare) și dintr-o parte fixă, reprezentată printr-un disc solidar cu cadrul, pe care sunt montați articulat doi saboți, prevăzuți la suprafața exterioară cu ferodou.

Schema de principiu a frânei cu saboți montată la roată și acționată mecanic este reprezentată în figura 5. Tamburul de frână 2 este montat pe roata 1 a tractorului, care se rotește în sensul reprezentat în figura 5. În interiorul tamburului de frână sunt montați cu un joc radial mic doi saboți de frână 3, înveliți la exterior cu material de fricțiune. Saboții 3 se învârtesc în jurul bolțurilor, notate cu numărul 4, montate pe discul de reazem al frânei, care este fixat rigid față de putere. Apăsând pedala 8, legată prin tija 9 de pârghia 7, cama 6 se rotește și îndepărtează saboții unul de altul, saboții fiind numerotați cu numărul 3. Saboții sunt presați pe suprafața interioară a tamburului 1. Forțele de frecare pru un joc radial mic doi saboți de frână 3, înveliți la exterior cu material de fricțiune. Saboții 3 se învârtesc în jurul bolțurilor, notate cu numărul 4, montate pe discul de reazem al frânei, care este fixat rigid față de putere. Apăsând pedala 8, legată prin tija 9 de pârghia 7, cama 6 se rotește și îndepărtează saboții unul de altul, saboții fiind numerotați cu numărul 3. Saboții sunt presați pe suprafața interioară a tamburului 1. Forțele de frecare prezente între saboți și tambur ajută la apariția unui moment de frecare, care se opune mișcării roții. Când nu mai este apăsată pedala, arcul 5 retrage saboții de pe tambur și frânarea încetează.

În funcție de sensul forței de acționare a saboțiilor F, în raport cu sensul rotirii tambutului, se disting doi saboți: sabotul primar, cu cele două sensuri identice (sabotul din stânga, figura 5 ) și sabotul secundar, la care sensurile sunt opuse (sabotul din dreapta, figura 5).

Fig. 5. Schema de principiu a frânei cu saboți

1-tambur; 2- tambur de frână; 3 (stânga- dreapta) -saboți de frână; 4 (stânga- dreapta)-bolțuri;

5-arc; 6-camă; 7-pârghia; 8-pedala; 9-tija

În tabelul următor este prezentată o clasificare a frânelor după natura și tipul reazemului saboților, ca și particularitățile funcționale caracteristice fiecăruia.

Saboții primari dețin un așa-numit efect servo, pentru că forțele de frecare tind să amplifice apăsarea sabotului pe tambur, în schimb la sabotul secundar forțele de frecare au tendința de a îndepărta sbotul de tambur.

În cazul apropierii sabotului de tambur prin rotirea acestuia în jurul unui punct fix, el se numește articulat, mișcarea având un singur grad de libertate. Dacă apropierea sabotului de tambur se realizează printr-o mișcare compusă dintr-o rotație în jurul unui punct fix și o translație a acestui punct sau din două rotații, el poartă numele de flotant și are două grade de libertate.

Dacă ambii saboți sunt acționați de la un singur element de acționare, frâna poartă denumirea de frână (simplex), dar dacă fiecare sabot este acționat separat, frâna poartă denumirea de frână duplex. Frâna simplex este compusă dintr-un sabot primar și unul secundar. Frâna duplex este compusă din doi saboți primari independenți, iar frâna servo se compune din doi saboți primari dependenți. În figura 6 sunt reprezentate patru tipuri de frâne simplex cu saboți articulați pe bolțuri fixe (fig. 6, a) și cu saboți flotanți (fig. 6, b, c, d).

În figura 7 sunt reprezentate frâne cu saboți duplex cu eficacitate sporită numai într-un sens (fig. 7,a) și duo – duplex, cu aceași eficacitate pentru ambele sensuri de rotație ale tamburului (fig. 7,b) .

Fig.6. Frâna cu saboți SIMPLEX

Fig. 7. Frâne cu saboți DUPLEX (a) și DUO-DUPLEX (b)

Cap. 4. Mecanismele de acționare ale sistemelor de frânare

Acționarea saboților frânelor

În ceea ce privește dispozitivele de frânare cu transmisie hidraulică, acționarea saboților se face prin intermediul unor cilindri hidraulici, denumiți cilindri receptori, fixați în interiorul tamburului pe placa suport.

În figura 8 se reprezintă construcția unui cilindru receptor. Corpul cilindrului 5 este prins cu șuruburi pe placa suport a frânei. În interiorul cilindrului se găsesc pistoanele 6, la care etanșarea se face cu ajutorul garniturilor de cauciuc 7, apăsate pe capetele pistoanelor de arcul 8.

Fig.8. Construcția unui cilindru de frână

Pistoanele acționează asupra saboților cu ajutorul bolțurilor de oțel 3. Această actiune se desfășoară pentru a evita depunerea de praf și a murdăriei pe suprafața cilindrului de frână. La capetele cilindrilor sunt montate garniturile de protecție din cauciuc 4. Lichidul de frână sub presiune intră în cilindru prin orificiul 9, în care este înșurubat tubul flexibil, prin care vine lichidul de la pompa centrală de frână. Lichidul sub presiune creează la suprafața pistoanelor o forță , care apasă saboții pe tamburul de frână.

Evacuarea aerului, care putea să intre în sistem reducând eficacitatea frânârii (aerul este compresibil), se introduce prin orificiul 1, desfăcând șurubul 2.

La dispozitivele de frânare cu transmisie mecanică (fig. 9.), folosite la frânele cu saboți ale tractoarelor și la frânele de staționare ale autocamioanelor (montate în transmisie), saboții sunt acționați cu ajutorul plungerelor 1, care apasă pe saboți (în direcția săgeților F1și F2) cu ajutorul unui mecanism alcătuit din conul 2 și rorele 3. Prin deplasarea tijei 4 în direcția identificată cu ajutorul săgeții F , conul 2 mișcă plungerele 1 spre stânga și spre dreapta, apăsând cei doi saboți pe tamburul de frână.

Unele tractoare au cei doi saboți apăsați pe tamburul de frână prin rotirea camei 3 prin intermediul unui sistem de pârghii mecanic, care înlocuiește camera de frână 5. În privința dispozitivelor de frânare pneumatice (fig. 10.), saboții 1și 2 sunt porniți cu ajutorul unei came 3, al cărei ax este rotit de pârghia 4, sub acțiunea forței realizate de cilindrul de frână 5.

Fig. 9. Acționarea saboților la dispozitivele de frânare mecanice

Fig.10. Acționarea saboților la dispozitivele de frânare pneumatice

Cilindri de frână cei mai des folosiți sunt cei cu membrană, ei mai sunt numiți și camere de frână. În figura 12 este reprezentată construcția unei camere de frână. Camera de frână este alcătuită dintr-un corp metalic din două bucăți 1și 6, din membrana 2, sprijinită pe discul 3, care este fixat pe tija 4, prevăzută la capătul din dreapta cu furca 7, care se articulează cu levierul axului camei de acționare a saboților (vezi fig.11). Arcul 5 menține membrana în poziție neacționată, sprijinită pe corpul 1. Burduful din cauciuc 8 împiedică pătrunderea impurităților în cilindru.

Camerele cu membrană de frână prezintă dezavantajul că realizează curse de lucru relativ reduse, iar în cazul spargerii membranei, ele ies repede din funcțiune, fără a exista vrun indiciu anterior despre defectarea acestuia.

Fig. 12. Construcția unei camera de frână cu membrană

1-corp metalic; 2-membrană; 3-disc; 4-tijă; 5-arc;

6- corp metalic; 7- furcă; 8-burduf din cauciuc

Din această cauză, în ultima perioadă sunt folosite camerele de frână cu piston, care are avantajul unei ieșiri treptate din funcțiune, ca urmare a degradării garniturii pistonului, în așa fel încât defecțiunea poate fi remarcată din timp și remediată. În același timp, aceste camere de frână pot asigura curse de lucru și forțe în tijă mai mari.

În figura 13 este reprezentată construcția unei camere de frână cu piston. Ea este alcătuită dintr-un cilindru 1, în care se află pistonul 2, cu garnitura de etanșare 3 și care acționează tija 4 (ghidată în țeava 5, cu discul 6), la capătul din dreapta având o furcă 7. Burduful din cauciuc 8 arată pătrunderea impurităților în cilindru. Atunci când pistonul 2 nu este acționat, el este menținut sprijinit de de fundul cilindrului 1 de arcul 9.

Fig. 13. Construcția unei camere de frână cu piston.

1-cilindru; 2-piston; 3-garnitura de etanșare; 4-tija; 5-țeavă;

6-disc; 7-furca; 8-burduf din cauciuc; 9-arc

Frânele cu discuri

Extnderea folosirii frânelor cu discuri la automobile și tractoarele pe roți este posibilă în primul rând prin stabilitatea lor bună în funcționare, degradarea garniturilor de fricțiune și egalitatea frânării între frânele aceleiași punți. Schema unei frâne cu disc cu acționare hidraulică este reprezentată în figura 14. Momentul frecării se realizează cu ajutorul a două garnituri de fricțiune 3 și 8, montate pe două plăci metalice, aranjate simetric în raport cu discul 2, care este montat pe butucul roții 1. Ambele garnituri de fricțiune sunt apăsate concomitent pe discul 2, sub acțiunea forței Q ce este creată în cilindrul hidraulic 7, fixat în furca (cleștele) 5, care este montată flotant pe suportul 7, cu ajutorul conductei 6, care are legătură cu pompa centrală de frână. Pistonul apasă garnitura de fricțiune 8 cu o forță Q. Presiunea din cilindrul 7 realizează totodată o forță axială, care se transmite asupra furcii 5. Furca 5 este flotantă în raport cu suportul fix 4, se va mișca axial spre dreapta (în sensul săgeții S) și odată cu ea și garnitura de fricțiune 3 va fi apăsată pe discul 2, concomitent și cu aceeași forță Q cu care este apăsată garnitura 8.

Fig. 14. Schema unei frâne cu disc cu acționare hidraulică

1-butucul roții; 2-disc; 3-garnituri de fricțiune; 4-suport fix; 5-furca;

6-conducta; 7-cilindru hidraulic; 8-garnituri de fricțiune

Frânele cu disc folosite la unele tractoare pe roți, (cum ar fi la tractoarele U-650 M și U-651 M) sunt fixate pe arborii planetari ai diferențialului (fig.15). În cazul de față, pe canelurile arborelui planetar 1 sunt montate două discuri de fricțiune 2, puse între două suprafețe fixe 3 și 6. Între discurile 2 sunt așezate discurile de apăsare 4 și 7, pe fețele lor sunt făcute niște locașuri de

adâncime variabilă, plasate pe o circumferință. Între aceste locașuri, cu forma asemănătoare cu niște planuri înclinate, se introduc bilele 5. În mod convențional, în schema din figura 15 a, planele acestea înclinate se rotesc cu 90o. O secțiune prin frână, ce arată mai bine funcționarea, este reprezentată în pozițiile explicative din figura 15, b și c.

Prin rotirea relativă în sensuri opuse a discurilor de apăsare 4 și 7, planele lor înclinate rulează pe bilele 5, în așa fel încât discurile se depărtează unul de celălalt, apăsând cu forța Q pe discurile de fricțiune 2. Rotirea relativă a celor 2 discuri de apăsare 4 și 7 se efectuează cu ajutorul pârghiilor 8 și 9 care sunt trase cu forța F1, de la tija de acționare 10, care primește mișcarea de la pedala de frână (fig. 15 d).

Fig. 15. Schema de funcționare a frânei cu discuri cu acționare mecanică

-1 arbore planetar, 2 disc de fricțiune, 3 disc fix, 4 disc de piston, 5 biela, 6 disc fix, 7 disc de piston; b) și c) -2 stânga, 2 dreapta discuri de fricțiune, 4 disc de apăsare 5 biela, 7 disc de apăsare; d) – 4 disc de apăsare, 5 biela, 7 disc de apăsare, 8 pârghie, 9 pârghie

Frânele cu bandă

Frânele cu bandă sunt folosite ca frâne de serviciu la tractoarele pe șenile și la unele tractoare pe roți (la tractoarele U-445). În cazul tractoarelor pe șenile, frânele cu bandă sunt montate pe mecanismele de întoarcere. La tractoarele pe roți, frânele cu bandă se montează pe semi-arborii planetari, la ieșirea din diferențial. Frânele cu bandă mai sunt folosite și la unele autocamioane ca frâne de staționare, montate în transmisie (pe arborele cardanic). Eficacitatea frânelor cu bandă ține de modul de fixare a capetelor benzii. Din punctul acesta de vedere, se deosebesc: frâne cu bandă simplă, cu sau fără servoacțiune și frâne cu bandă dublă (fig.16).

Fig.16. Scheme de frâne cu bandă:

a -cu bandă simplă fără servoacțiune; b -cu bandă simplă cu servo-acțiune

c – cu bandă dublă

În privința frânei cu bandă simplă fără servo-acțiune (fig.16, a), pe suprafața exterioară a tamburului 1 se înfășoară banda 2, căptușită la interor cu material de fricțiune, ale cărei capete se fixează la pârghia 3. Prin acționarea pârghei 3, amândouă capetele benzii de frână se strâng în același timp pe tamburul 1, pe care îl frânează. Realizarea unui asemenea tip de frâne, folosită la tractoarele pe șenile SM 445, este reprezentată în figura 17.

La frânele cu bandă simplă cu servoacțiune (fig. 16, b), unul din capetele benzii este fix, iar celălalt este legat printr-o articulație de pârghia de acționare 3.

În figura 18 se prezintă construcția unei frâne cu bandă simplă cu servoacțiune de la un tractor pe șenile. Figura (16, c) ne prezintă frânele cu ambele capete ale benzii 1 articulate de pârghia de comandă 3, mijlocul benzii se fixează foarte bine de suportul articulat 4. Tipul acesta de frână este de fapt reuniunea a două frâne simple cu servoacțiune, prezintă avantajul simplității, frânele cu bandă sunt instabile și prezintă dificultăți în ceea ce privește asigurarea reglării jocului dintre bandă și tambur.

Fig. 17. Frâna cu bandă a tractorului pe șenile SM- 445.

Fig.18. Construcția frânei cu bandă simplă cu servoacțiune

Construcția transmisiei acționării sistemelor de frânare

Construcția transmisiilor mecanice ale frânelor

Transmisile mecanice ale frâelor se utilizează în prezent doar la frânele de serviciu ale tractoarelor și la frânele de staționare ale automobilelor. Construcția transmisiilor mecanice pentru acționarea frânelor de serviciu este ilustrată în figurile 5 (frâne cu saboți), fig. 17 și fig. 18 (frâne cu bandă).

Construcția transmisiilor hidraulice ale frânelor

În prezent, sistemele de frânare cu transmisie hidraulică se folosesc cel mai mult la automobilele de capacitate mică și medie, dar și la unele tractoare pe roți. Schema de principiu a transmisiei hidraulie de comandă a frânei este prezentată în figura 19. Elementul de comandă al transmisiei hidraulice îl reprezintă pompa centrală 3, care este o pompă hidraulică simplă, pistonul pompei este acționat prin tija 2 de la pedala de frână 1. Lichidul de frână sub presiune poate ajunge până la (80. . .1000)* 105 Pa, se transmite prin conductele 4 la cilindrii receptori și acționează asupra pistoanelor 5, care presează saboții 6 pe tamburul de frână 7, producând frânarea. După ce apăsarea asupra pedalei încetează, arcurile 8 readuc pistoanele cilindrilor receptori în poziția inițială, lichidul refulat de pistoane revine în pompa centrală și de aici în rezervorul R.

Fig. 19. Schema acționării hidraulice a frânelor cu saboți.

În conducta principală și în cilindrii de frână rămâne o subpresiune (0,8…1,0). 105 Pa, care nu lasă aerul să pătrundă în sistem și elimină jocul dintre saboți și pistoanele cilindrilor de frână.

Atunci când aerul pătrunde în sistemul de acționare hidraulică a frânelor, eficiența frânării scade mult, iar uneori frânarea este chiar imposibilă, pentru că aerul este compresibil, în sistem nu se creează presiunea necesară frânării.

Figura 20 ne prezintă construcția unei pompe centrale de frână. Cilindrul poate fi turnat dintr-o bucată cu rezervorul de lichid sau poate fi executat separat, iar rezervorul dintr-un material plastic transparent (pentru a vedea nivelul lichidului). Rezervorul pompei centrale este acoperit cu un capac, prevăzut cu un dop 1, care are orificiul 2, pentru a interacționa cu atmosfera. Sistemul de acționare este umplut cu lichid de frână prin rezervor, în rezervor nivelul se menține constant prin completarea cu lichid. Rezervorul comunică cu cilindrul pompei prin două orificii: orificiul de trecere 3 și orificiul de compensare 4. În cilindru se află pistonul 11, pe care se sprijină capul sferic al tijei 14, legată la pedala de frână.

Fig. 20. Construcția pompei centrale de frână

Pe capul pistonului se reazemă manșonul de etanșare 9, apăsat pe piston de arcul de reducere a pistonului 8. În partea din spate a pistonului 11 este montat inelul de etanșare 12. Capul pistonului este prevăzut cu găurile 10, plasate pe circumferință, care sunt acoperite de manșonul 9, formând astfel o supapă de trecere. Inelul de reazem 13 menține pistonul în poziția extremă stânga. În partea dreaptă a cilindrului pompei centrale se găsește orificiul de evacuare a lichidului, care este acoperit de o supapă dublă, alcătuită din supapa de reținere 5 și supapa de evacuare 6. Supapa de reținere are forma unui inel de cauciuc cu întăritură metalică, presat cu fundul cilindrului de arcul 8. Supapa de evacuare 6 este apăsată de un arc slab, 7, pe inelul de cauciuc al supapei 5.

Burduful din cauciuc 15 împiedică pătrunderea prafului și a murdăriei în cilindrul pompei centrale. Prin folosirea regulată a transmisiilor hidraulice se obține un randament al acționării, iar construcția este ușoară și relativ simplă.

Dezavantajul principal îl reprezintă ruperea sau fisurarea unei conducte, pentru că atunci întreg sistemul de frânare devine inutilizabil. El are o foarte mare importanța cu privire la siguranța circulației în exploatarea autovehiculului. Din această cauză, în ultimul timp, majoritatea autovehiculelor sunt dotate cu frâne acționate prin două circuite hidraulice, separate pentru punțile din față și din spate ale autovehiculului. Atunci când un circuit este scos din funcțiune, autovehiculul mai poate fi frânat, pe roțile din spate sau cele din față, cu ajutorul celuilalt circuit. Ambele circuite sunt acționate de la aceeași pedală.

Fig. 21. Pompe centrale duble

În figura 21 este reprezentat aranjamentul pompelor centrale destinate sistemelor de frânare hidraulice cu două circuite. Pentru comanda dispozitivelor de frânare cu două circuite pot fi folosite două pompe centrale prezentate mai sus (fig. 21. A) sau o pompă centrală cu cilindrii în tandem(fig. 21. B). Pompele centrale, care au cilindri în tandem, sunt folosite în general în construcția de automobile.

Pompa centrală cu cilindri în tandem este alcătuită din doi cilindri obișnuiți, amplasați consecutiv într-un singur corp. Funcționarea fiecărui cilindru este de obicei asemănătoare cu funcționarea de la pompa centrală simplă. Atunci când acțonăm pedala de frână, pistonul principal 1 se deplasează către pistonul intermediar 2, garnitura de cauciuc 3 acoperă orificiul de compresare A, închizând astfel camera B, presiunea lichidului din camera aceasta începe să crească. Această presiune se transmite asupra pistonului intermediar 2, care se deplasează spre dreapta, garnitura din cauciuc 4 închide orificiul de comprimare A’. Tot în acest fel, în camera B’ presiunea lichidului începe să crească, fiind în continuare egală cu cea din camera B.

În figura 22 este reprezentat schematic modul de lucru al pompei centrale cu cilindrii în tandem, în cazul defectării unui circuit. Dacă presupunem că în circuitul legat de camera D a apărut o spărtură, lichidul din acesta și din rezervorul corespunzător se va scurge. Când se va apăsa pe pedală, primul piston nu va opune rezistență și se va deplasa spre dreapta, până vine în contact cu pistonul intermediar, pe care îl va deplasa tot spre dreapta. Circuitul care este legat de camera D’ va lucra normal. Dacă spărtura apare în circuitul legat de camera D’, în aceasta nu va mai exista lichid, iar la acționarea pedalei, pistonul intermediar se va deplasa liber spre dreapta, datorită presiunii din camera D, până se va sprijini pe fundul cilindrului pompei centrale. Circuitul legat de camera D va funcționa normal.

Cel mai mare dezavantaj al sistemelor de acționare hidraulică a frânelor îl reprezintă faptul că nu poate dezvolta forțe mari de frânare la roți. Dezavantajul acesta se poate elimina prin utilizarea servo-mecanismelor, care permit ridicarea presiunii în sistemele hidraulice până la 120×105Pa. În felul acesta, aceste mecanisme de acționare pot fi utilizate și la autovehiculele grele, cu masa mai mare de 3500 kg.

Pompa centrală poate reprezenta în acelaș timp un element separat (a și b), sau poate să formeze cu pompa centrală un ansamblu comun (a și c). Shema ultimei variante este reprodusă în figura 24.

Autovehiculele echipate cu motoare cu carburator au servo-mecanismele vacuumatice.

În figura 22 sunt reprezentate variantele posibile pentru utilizarea și montarea servo-mecanismelor vacuumatice în transmisia hidraulică a frânelor. Servomecanismul 1 poate să acționeze direct asupra ambelor circuite (a) și (b) separat pe fiecare circuit (c), sau numai asupra frânelor roților din față (d).

Fig. 22. Modul de lucru al pompei

centrale cu cilindrii în tandem. Fig. 23. Sisteme de acționare hidraulică cu

servomecanisme vacumatice

Fig. 24. Schema servo-mecanismului vacumatic montat pe pompa

centrală de frână

În general, servomecanismul vacuumatic constă într-o cameră vacuumatică, care se împarte în două camere, 4 și 5 prin discurile 6 și membrana 7. Depresiunea de la galeria de admisie este transmisă prin conducta 3 la camera 4 și de aici prin canalul 8, supapa 9 (este deschisă din pricina arcului 11) și prin conducta 10 în camera 5. Prin urmare, în stare neacționată, în camerele 4 și 5 este prezentă aceiași depresiune, iar discurile 6 și membrana 7 se află sub acțiunea arcului 12, în poziția din stânga. Sistemul de acționare hidraulic este condus prin pedala de frână 1, care acționează asupra pompei centrale 2 și dezvoltă o presiune de (8…10)x 105 Pa, care se transmite la servomecanismul vacuumatic și o amplifică până la (100…120)x 105 Pa.

Presiunea redusă se transmite asupra pistonului 12 și asupra pistonului auxiliar 13, care împinge membrana elastică 14 în sus. Astfel, se închide supapa 9 și se deschide supapa de aer 15, care comprimă arcul 16 și aerul atmosferic intră în camera 5 prin filtrul 17, supapa 15 și conducta 10. În camera 4 este prezentă depresiunea creată de motor. Astfel, membrana 7 se deplasează spre dreapta împreună cu tija18 și blochează orificiul 19, refulează lichidul din dreapta pistonului 12 spre cilindrii receptori de la roți 20.

Atunci când încetează presiunea de comandă, pistonul 13 este readus de arcul 11 și membrana 14 în poziția inițială. Se închide supapa de aer 15, iar supapa 9 se deschide. Depresiunea aflată în camera 4 se transmite prin supapa 9 și conducta 10 în camera 5. Membrana 7, împreună cu discurile 6 și tija 18, se deplasează spre stânga sub acțiunea arcului 12.

În cazul detectării unei defecțiuni în servomecanismul vacuumatic, tractorul poate fi frânat numai cu ajutorul presiunii de comandă, care se transmite prin canalul 19 direct la cilindrii receptori de la roți.

Construcția transmisilor pneumatice

Aceste transmisii pneumatice sunt utilizate în special pentru a acționa frânele autocamioanelor grele, a autobuzelor, autotrenurilor, remorcilor și semiremorcilor, care lucrează în agregat cu tractoarele pe roți. Avantajul îl reprezintă obținerea unor forțe mari de frânare, cu eforturi mici la pedala de frână. La transmisile pneumatice este folosită energia aerului comprimat, în așa fel încât atunci când pedala de frână este acționată, șoferul doar reglează presiunea și cantitatea de aer comprimat ce se introduce în camerele de frână de la roți.

Figura 25 ilustrează schema unui sistem de frânare cu transmisie pneumatică. Aerul atmosferic, care este comprimat în compresorul 1, antrenat de motorul autovehiculului, trece prin regulatorul de presiune 2, care are filtru de aer și racord pentru a putea umfla pneurile autovehiculului și aparatul antigel 3, în rezervorul de aer comprimat 4. Rezervorul numărul 10 al sistemului de frânare este legat la conducta de alimentare cu ajutorul unui robinet de transfer 9, a cărui sarcină este de a permite umplerea cu aer comprimat a acestuia numai după ce presiunea aerului din rezervorul 4 a atins valoarea de lucru. Astfel, se reduce foarte mult timpul de punere în stare de funcționare a sistemului de frânare, atunci când autovehiculul a staționat timp îndelungat.

Atunci când cuplăm la autovehicul o remorcă sau o semiremorcă, rezervoarele de aer ale acestora sunt alimentate cu aer comprimat prin intermediul semicuplei de legătură 14 și prin conducta de legătură cu remorcă sau semiremorcă. Atunci când presiunea aerului din rezervor a atins valoarea precisă, regulatorul de presiune 3 întrerupe debitarea de aer de la compresorul 1.

Controlul presiunii aerului din sistem se realizează cu manometrul M, montat la bordul autovehiculului. Aerul comprimat trece de la rezervoare prin robinetul distribuitor 5 și la robinetul care frâneză remorca sau semiremorca 8. Pedala 7 fiind apăsată, robinetul 5 permite pătrunderea aerului comprimat în camerele de frână de la roți, 11, care acționează elementele de comandă ale frânelor, producând frânarea.(vezi fig.10 și fig. 12).

Fig. 25. Schema sistemului de acționare pneumatică a frânelor

În același timp, prin intermediul robinetului de frână 8, care aparține remorcii, se comandă evacuarea aerului din conducta de legătură 12 și apoi frânarea remorcii sau semiremorcii. Desigur, în timpul frânării, alimentarea cu aer comprimat a rezervorului de pe remorcă sau semiremorcă se întrerupe. Pentru frâna de staționare se acționează maneta 6, care comandă frânarea autovehiculului cu ajutorul unei transmisii mecanice. În acelaș timp, prin intermediul robinetului 8, se comandă golirea de aer comprimat a conductei 12 și frânarea remorcii.

Atunci când autovehiculul nu tractează o remorcă sau o semiremorcă, conducta de alimentare 12 se închide înaintea semicupei 14, cu ajutorul robinetului de închidere 13. În unele cazuri, robinetul 13 nu este prezent, deoarece construcția semicupei 14 este realizată astfel încât prin decuparea semicupei conjugate de la remorcă sau semiremorcă, conducta de alimentare se închide automat. Robinetul distribuitor 5 reprezintă aparatul de comandă principal al instalației de frânare pneumatică. Rolul principal pe care trebuie să-l îndeplinească este acela de a asigura o presiune de comandă proporțională cu efortul la pedală și în același timp cu cursa pedalei.

În figura 26 este reprezentată schematic construcția unui robinet distribuitor de tip cu supapă- disc, în trei faze funcționale. Contactul robinetului cu camerele de frână de la roți se face prin conducta 2, cu rezervorul de aer comprimat prin conducta 1.

În poziția din figura 26 a, pedala 4 nu este apăsată, pentru ca robinetul să rămână în repaus. Astfel supapa-disc 3 rămâne închisă, blocând trecerea aerului de la rezervor prin conducta 2, care este legată de camerele de frână.

Fig. 26. Schema constructivă și funcțională a robinetului de frână

La o acționarea intermediară a pedalei 4 din figura 26 b, tija 5 împinge în jos talerul 6 și cu ajutorul arcului 7 de compresiune, se deplasează și pistonul 8. Atunci când porțiunea tubulară a pistonului 8 atinge supapa- disc 3, orificiul din piston se închide și rupe legătura cu aerul atmosferic. Prin deplasarea în continuare a pistonului 8, se deschide supapa disc 3 și aerul intră în conducta 2. În acelaș timp aerul pătrunde și în camera 9, sub pistonul 8. Asupra pistonului se crează o forță care, datorită presiunii aerului, va deplasa pistonul în sus și va învinge rezistența aerului 7, iar supapa- disc 3 se închide.

În acest mod, în camerele de frână de la roți se stabilește o presiune parțială proporțională cu cursa pedalei. Dacă pedala este apăsată până la capăt (fig. 26 c), tensiunea din arcul 7 devine foarte mare, încât nici presiunea maximă din rezervor, care este aplicată pe suprafața pistonului 8, nu poate determina ridicarea acestuia și închiderea supapei- disc 3. În camerele de frână se stabilește o presiune maximă și desigur o frânare cu intensitate maximă. Când este eliberată pedala 4, arcul 10 readuce pistonul 8 în poziția superioară, supapa 3 se deschide din cauza presiunii exercitate de arcul 11, orificiul central din piston, care se deschide prin deplasarea de supapă, lasă aerul comprimat din camerele de la roți să iasă în atmosferă.

Cursa pedalei se reglează cu ajutorul șuruburilor de reglaj A și B.

Cap. 5. Cercetari experimentale privind sistemul de frânare

Determinarea uzurii plăcuțelor de frână și a discurilor de frână

În figura 27 este reprezentată variația forței de frânare și a decelerației în funcție de timp, dar și intervalele de timp ale procesului de frânare. Procesul de frânare se poate desfășura teoretic în cinci etape caracterizate prin timpii t1,t2,t3,t4 și t5.

Fig. 27. Diagrama reală a procesului frânării automobilului

Timpul t1 reprezintă timpul de reacție al șoferului din momentul sesizării necesității de frânare și până la începerea cursei utile a pedalei de frână. Perceperea semnalului exterior de către conducătorul auto se realizează în decursul timpului t1 și efectuează următoarelor operații: mută piciorul de pe accelerație pe pedala de frână și înlătură jocurile din sistemul de comandă al frânei. Timpul se încadrează între 0,4…1,5 s și depinde de experiența conducătorului auto, dar și de factorii fiziologici. Dacă șoferii sunt preveniți cu privire la scopul unor astfel de încercări, timpul t1 se încadrează între 0,1…0,6 s. Timpul t2 reprezintă timpul de la începutul cursei active a pedalei de frână până la pornirea acțiunii de frânare ( timpul de întârziere al mecanismului de acționare a frânei). Timpul t2 este dependent de timpul mecanismului de acționare a frânei și se produce din cauza jocurilor din articulații și deformațiilor elastice ale pârghiilor și tijelor dacă este vorba de acționarea mecanică și rezistențelor la curgere ale fluidului hidraulic în conducte și deformațiilor elastice ale conductelor,atunci când este vorba de frâne cu acționare hidraulică sau pneumatică. Atunci când vorbim de acționarea hidraulică t2 este cuprins între 0,02…0,05 s, iar la acționarea pneumatică t2 este cuprins între 0,20…0,50 s.

Timpul t3 reprezintă timpul de la începutul acțiunii forței de frânare, până când va atinge valoarea constantă. La frânele care au acționare hidraulică t3 este cuprins între 0,1…0,2 s, iar la cele cu acționare pneumatică t3 este cuprins între 0,5…1,0 s. Atunci când vine vorba de autotrenurile cu acționare pneumatică, din cauza conductelor, pentru că sunt foarte lungi, timpul t3 poate să atingă 1,5 s.

Timpul t4 reprezintă timpul de frânare propriu-zisă, când are loc o frânare consecutivă, în care forța de frânare Ff se menține la o valoare constantă, care corespunde cu forța produsă asupra pedalei de frână. Dacă se întâmplă ca forța de frânare sa aibă valoarea maximă, atunci se obține spațiul de frânare minim.

Timpul t5 reprezintă timpul de la apăsarea mai lină a pedalei de frână și până la anularea forței de frânare. Timpul acesta este cuprins între 0,2…0,3 s pentru frânele cu acționare hidraulică și 1,5…2,0 s pentru frânele cu acționare pneumatică (valorile superioare pot fi întâlnte în cazul auto-trenurilor). Precizăm că timpul acesta nu influențează spațiul de frânare.

De reținut că din durata procesului de frânare (t1+t2+t3+t4+t5), frânarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează numai în timpul t4. În decursul timpilor t1+t2, viteza inițială a autmobilului rămâne neschimbată. În cazul autoturismelor fabricate recent, roțile din față sunt frânate cu ajutorul frânelor de tip disc. Schema acestui sistem de frânare este reprezentată în figura 28.

Fig. 28. Schema unui sistem de frânare cu disc

Aparatura utilizată

Pentru a determina cantitățiile de particule emise prin uzura plăcuțelor sau a discurilor de frână, se consideră un anumit tip de sistem de frână care echipează un tip de automobil.

Un etrier de frânare împreună cu plăcuțele de frână pot fi cele din fig. 29 și 30.

Fig. 29. Etrier de automobil (secțiune longitudinală)

Fig. 30. Etrier de automobil ( secțiune transversală)

Un disc de frânare care corespunde cu etrierul din figurile 29 și 30 poate să prezinte aspectul și dimensiuile din figura 31.

Fig. 31. Disc de frână

Plăcuțele de frânare prezintă dimensiuni inițiale, care reprezintă grosimea materialului de uzură a plăcuțelor. Din pricina frânărilor repetate, se micșorează grosimea plăcuței. Uzura maxim admisă a plăcuțelor de frânare este până la atingerea plăcuței de oțel de bază, din acel moment începe o uzură seminficativă a discului, care poate produce rizuri cu o adâncime mai mare de 40 mm (uzuri acceptate pe disc). Din motivul acesta, unii constructori de automobile prevăd plăcuțele de frână cu senzori de uzură.

Un etrier de frânare pentru discuri de frânare ventilate poate fi asemănător cu cel prezentat în schemele din figurile 32 și 33.

Fig.32. Etrier pentru disc ventilat ( secțiune longitudinală)

Fig. 33. Etrier pentru disc ventilat (secțiune transversală)

Un disc de frânare ventilat, corespunzător unui etrier ca cel din figurile anterioare, poate prezenta aspectul și dimensiunile din figura 34.

Fig. 34. Disc de frână ventilat

De obicei, dimensiunile exterioare ale discurilor de frână sunt limitate de dimensiunile jantelor automobilelor pe care sunt montate.

Se mai întâmplă ca, din dorința montării unor discuri de frână de dimensiuni mai mari, pentru ca discurile și plăcuțele de frână să fie mai rezistente, ca și pentru a mări durata de viață a discurilor și plăcuțelor de frână, discurile nu trebuiesc montate la roată, ci amplasate central la ieșirea din cutia de viteze. Din aceste motive, diametrul discului de frână -față are mărimea de 270 mm, iar diametrul discului de frână spate este de 208 mm.

Având în vedere că sistemul de frânare al automobilului este în principiu același, în cele ce urmează vom face mai multe determinări privind uzura plăcuțelor de frână.

Pentru aprecierea cantității de particule emise prin uzura plăcuțelor de frână ale unui automobil, se pornește de la un anumit tip de automobil precizat. Este analizat numărul de roți frânate prin intermediul frânelor disc, parcursul automobilului, dimensiunile inițiale ale plăcuțelor și starea lor (dimensunile) după un anumit parcurs.

Pentru a măsura dimensiunile, se pot folosi mai multe mijloace de măsurare, cum ar fi: șubler, ruletă, iar pentu a determina dimensiunile suprafețelor de frecare ale plăcuțelor se poate utiliza hârtia milimetrică sau se poate aproxima forma mai complicată a acestora cu suprafețe geometrice de bază.

MOD DE LUCRU

Am stabilit tipul de autovehicul pe care se va efectua evaluarea cantității de particule eliberate prin uzura plăcuțelor de frână și a discurilor

Înregistrarea și interpretarea înregistrărilor

Rezultatele sunt cuprinse în fișele de măsurători FM1 și FM2 și tabelele 1 și 2.

FIȘA DE MĂSURARE FM1

TIP AUTOVEHICUL: Autoturism

Marca: Opel Astra

Tip frână disc: disc de frânare și saboți de frânare

Număr total de plăcuțe de frână: 4 plăcuțe de frână față, 4 plâcuțe de frână spate

Tabelul FM1

Uzura plăcuțelor de frână este asemănătoare cu cea de la discurile de ambreiaj, uzura este influențată foarte mult de condițiile de exploatare, de circulația preponderent urbană, sau în afara orașului, dar și de modul de acționare mai intens sau mai ponderat al frânelor. Ca o exemplificare în acest sens, se cunoaște din statisticile de exploatare că, în cazul funcționării în regim de exploatare preponderent urban, durata medie de folosire până se uzează de tot plăcuțelor de frână la autoturisme de clasă medie este de 40.000 km.

În urma observațiilor, pe parcursul exploatării s-a determinat că nu se uzează doar plăcuțele de frână, ci chiar și discurile de frână. Acestea de obicei sunt confecționate din fontă, deși la automobilele cu destinație specială de putere și de viteză mai mari, se pot confecționa din plăcuțe ceramice sau din carbon, la fel ca la automobilele de formula 1.

Mai departe, se determină cantitatea de particule de fontă emisă prin uzura discurilor de frână. Un disc de frână simplu cu dimensiuni asemănătoare celui prezentat în figura 35 se poate uza prin micșorarea grosimii sale de la 12,7 mm până la 10 mm, în timp ce un disc ventilat, cu dimensiuni asemănătoare celui prezentat în figura 38, poate să prezinteo uzură admisă de la 20 mm la 18 mm. În cazul ajungerii la dimensiunea minimă prevăzută de constructor,discul de frână trebuie înlocuit.

FIȘĂ DE MĂSURARE FM2

TIP AUTOVEHICUL:Autoturism

Marca: Opel Astra

Tip frână disc: disc de frânare și saboți de frânare

Număr total de discuri de frână: 4 plăcuțe de frână față, 4 plâcuțe de frână spate

Tabelul FM2

Cap. 6. Concluzii și contribuții originale

Din determinările făcute în capitolul anterior, modul de lucru este următorul. Se determină cantitatea de particule emise prin uzura plăcuțelor de frână pe un kilometru. Apoi se determină cantitatea de particule de fontă emise prin uzura discurilor de frână, atunci când discurile de frână sunt confecționate din fontă. Se precizează amplasarea probabilă a locurilor de pe pe drumurile publice unde se adună cantități mari de particule emise provenind de la frânări, atât prin uzura plăcuțelorde frână (particulele de compoziție necunoscută), dar și prin uzura discurilor de frână (particule de fontă).

Determinarea uzurii sabotilor de frână si a tamburilor de frână

Frâna simplex este compusă dintr-un sabot primar și un sabot secundar, care pot să fie articulați sau flotanți. În funcție de modul de acționare al saboților, se deosebesc:

frâne cu deplasare egală a saboților și forțe de acționare diferite (S1 ≠ S2);

frâne cu deplasare independentă a saboților și forțe de acționare egale (S1 =S2 =S).

Frâna simplex cu deplasare egală a saboților are uzura garniturilor de frecare egală. Spre deosebire de frâna simplex, momentul de frânare este puțin mai redus, cu forțe egale de acționare a saboților. Deplasările egale ale saboților se realizează cu ajutorul dispozitivelor mecanice cu o camă simplă sau cu pene transversale. Frâna simplex cu acționarea saboților cu forțe egale are o uzură mai mare a garniturii de frecare a sabotului primar. Acționarea acestei frâne se realizează în general cu ajutorul unui dispozitiv hidraulic (cu pistoane cu acelaș diametru) și mai puțin cu dispozitive mecanice. Frâna aceasta are o construcție simplă și sigură. Frâna simplex nu este echilibrată, transmițându-se punții o reacțiune radială, care încarcă suplimentar lagărele roții.

Fig. 35. Construcția unei frâne simplex

În figura 35 este reprezentată construcția unei frâne simplex, la care saboții 13 și 14 sunt articulați la capătul de jos în bolțurile 4, fixate de talerul 6 și strânse cu piulițele 7. De taler este în acelaș timp fixat și cilindrul receptor 17, prevăzut cu arcul 18. Garnitura de frecare care aparține sabotului 13 (primar) uneori are o lungime mai mare decât a sabotului 14(secundar), pentru a putea obține o uzură uniformă a ambilor saboți.

La partea superioară a saboților, jocul se poate regla cu excentricele 3, prevăzute cu bolțurile 8, pe care se află arcurile 9 pentru a fixa excentricele în mai multe poziții. Arcul 16 menține saboții sprijiniți pe excentricele 3.

Saboții la partea inferioară sunt prevăzuți cu bucșele excentrice 5, montate pe bolțurile 4, care pot regla jocul dintre saboți și tambur la partea inferioară.

Fiecare sabot este asigurat să nu se deplaseze lateral cu ajutorularcului 11, strâns sub șaiba 12 de prezonul 10, fixat de taler.

Mecanismul de acționare pentru frâna de staționare este compus din levierul (pârghia) 2, articulat în punctul 19, tija 1 și cablul de acționare 15.

Aparatura utilizată

Am executat măsurători asupra unui sistem de frânare cu saboți și cu tambur. Este menționat faptul că dimensiunile generale ale ansamblului tambur-saboți sunt limitate de dimensiunile jantelor care echipează automobilul respectiv.

Dimensiunile tamburilor cum este, de exemplu, diametrul și lățimea lor, se determină prin măsurare directă cu ruleta. Tot în mod direct se mai măsoară și lățimea de lucru a saboților. Garniturile saboților pot fi lipite pe tălpile saboților cu soluții speciale, în acest caz garniturile se pot uza până când dispare de tot grosimea garniturilor de fricțiune. Acest mod de confecționare a asamblării sabot-garnitură se întâlnește tot mai des în cazul autoutilitarelor de capacitate medie.

Dacă garniturile au fost asamblate pe saboți cu ajutorul niturilor, se va realiza astfel o grosime de uzura a garniturilor de fricțiune mai mică decât grosimea totală a garniturilor, se va obține o siguranță mai mare în funcționare și posibilități mai mici de deprindere accidentală a garniturilor de pe saboți. În figura 35 este prezentată o soluțir constructivă, în cadrul căreia garniturile sunt nituite pe saboți prin intermediul unor nituri confecționate, ca și în cazul fixării pe disc a garniturilor de ambreiaj, din metale mai moi, pe bază de alamă, cupru, aluminiu etc.

Mod de lucru

Am analizat construcția unui ansamblu tambur de frână cu saboți de frânare. Pentru a determina dimensiunile elementelor aflate în frecare, se poate apela la sistemul măsurătorilor directe sau la desene de execuție și de ansamblu.

În figura 36 sunt reprezentate dimensiunile pe care le poate avea un sabot de automobil. În acest caz, garnitura de fricțiune este lipită cu adezivi de talpa sabotului.

Fig. 36. Sabot de automobil cu garnitură lipită

Înregistrarea și interpretarea măsurătorilor

Am ales un anumit tip de automobil, asupra căruia am efectuat determinarea cantității de particule emise prin uzura garniturilor saboților de frână. Rezultatele se notează în fișele de măsurători FM3 și FM4 și în tabelele 3 și 4

FIȘA DE MĂSURARE FM3

TIP AUTOVEHICUL: Autoturism

Marca: Opel Astra

Tip sabot-tambur:sistem de frânare

Număr total de saboți de frână:4 saboți de frână

Tabelul 3

La fel ca și în cazul plăcuțelor de frână, uzura saboților de frână este de sigur influențată mult de condițiile de exploatare, de circulația preponderent urbană sau preponderent în afara orașului, precum și de modul mai intens sau mai ponderat al frânelor. Un exemplu în acest sens, se cunoaște din statisticile de exploatare, că în cazul funcționării în regim de exploatare preponderent urban, durata medie de utilizare până la uzura completă a saboților de frână la autoturisme de clasă medie este de 70.000 km.

Desigur că se uzează și tamburii de frână, nu numai saboții de frână. Aceștia sunt confecționați în mod uzual din fontă. Figura 37 reprezintă construcția construcția și dimensiunile unui tambur de frână care echipează un autovehicul. Rizurile de pe suprafața interioară a tamburului pot avea adâncimea de 40 de sutimi de mm, mărimea diametrului interior prin uzura generală din care este confecționat tamburul este de maxim 2 mm.

Parcursul când trebuie executată înlocuirea tamburilor, datorită uzurii este cuprins între 200.000 și 300.000 km la autoturisme de clasă medie și parcursuri mai mari la cele grele, de marfă.

Fig. 37. Construcția și dimensiunile unui tambur de frână de automobil

FIȘA DE MĂSURARE FM4

TIP AUTOVEHICUL: Autoturism

Marca: Opel Astra

Tip frână sabot-tambur: sistem de frânare

Număr total de tamburi de frână: 4

Tabelul 4

Am determinat cantitatea de particule emise prin uzura saboților de frână pe un kilometru. Apoi se determină cantitatea de particule de fontă emise prin uzura tamburilor de frână. Desigur că se va preciza amplasarea probabilă a locurilor de pe drumurile publice unde se adună cantități mai mari din acest tip de particule emise, care provin de la frânări, prin uzura garniturilor saboților de frână (particule de compoziție necunoscută), dar și prin uzura tamburilor de frână (particule de fontă).

Fig. 38. Bordul tractorului cu aparatură de bord: pedale de frână, pedale de ambreiaj, manetă, schimbător de viteze, volan (Foto Originală)

Fig. 39. Radiator de răcire, ventilator de răcire (Foto originală)

Fig. 40. Roțile din spate și mecanismul hidraulic (Foto originală)

Fig. 41. Motorul tractorului- chiuloasa, bloc motor, pompă injecție, conducte de motorină, furtune răcire (Foto originală)

Fig. 42. Roțile din față ale tractorului, ajută la direcție, bieletele de direcție (Foto originală)

Fig. 43. Tracțiunea pe roțile din spate și saboții de frânare (Foto originală)

Cap.7. BIBLIOGRAFIE

Dumitru, M., Tractoare Agricole, Editura Alma Mater, Sibiu 2006

Dumitru, M., Researches on the agricultural machines operator performances, Research Journal of Agricultural Sciences, vol.41, ISSN 2066-1843, International Symposium Trends in the European Agriculture Development, Timișoara, 2009, pag. 418-421, Editura Agroprint, Timișoara, 2009

Dumitru, M., Studies and researches on tractor engine performances, Acta Universitatis Cibiniensis, Seria Științe Agricole Sibiu, ISBN 1582-8549, 2008

Dumitru, M., Researches on different parameters of tractor engine, Acta Universitatis Cibiniensis, Seria Științe Agricole Sibiu, ISBN 1582-8549, 2008

Georgescu, L., Poluare și economie de combustibil la automobile, Editura Alma, Craiova, 2007

Huțanu, M., Vâlcu, V., Tractoare agricole- bază energetică pentru agricultură, Editura S.C. Dosoftei S.A. Iași, 2001

BIBLIOGRAFIE

Dumitru, M., Tractoare Agricole, Editura Alma Mater, Sibiu 2006

Dumitru, M., Researches on the agricultural machines operator performances, Research Journal of Agricultural Sciences, vol.41, ISSN 2066-1843, International Symposium Trends in the European Agriculture Development, Timișoara, 2009, pag. 418-421, Editura Agroprint, Timișoara, 2009

Dumitru, M., Studies and researches on tractor engine performances, Acta Universitatis Cibiniensis, Seria Științe Agricole Sibiu, ISBN 1582-8549, 2008

Dumitru, M., Researches on different parameters of tractor engine, Acta Universitatis Cibiniensis, Seria Științe Agricole Sibiu, ISBN 1582-8549, 2008

Georgescu, L., Poluare și economie de combustibil la automobile, Editura Alma, Craiova, 2007

Huțanu, M., Vâlcu, V., Tractoare agricole- bază energetică pentru agricultură, Editura S.C. Dosoftei S.A. Iași, 2001