Tipos de sistemas de frenos: el principio de funcionamiento de los frenos de tambor y disco.
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El sistema de frenos está diseñado para controlar la velocidad del automóvil, detenerlo y mantenerlo en su lugar durante mucho tiempo utilizando la fuerza de frenado entre la rueda y la carretera. La fuerza de frenado puede ser generada por un freno de rueda, un motor de vehículo (llamado freno de motor), un retardador hidráulico o eléctrico en la transmisión.
Para implementar estas funciones, se instalan los siguientes tipos de sistemas de frenos en el automóvil:
- Sistema de frenos de trabajo. Proporciona desaceleración controlada y parada del vehículo.
- Sistema de frenos de repuesto. Se utiliza en caso de falla y mal funcionamiento del sistema de trabajo. Realiza funciones similares al sistema de trabajo. Un sistema de frenos de repuesto se puede implementar como un sistema autónomo especial o como parte de un sistema de frenos en funcionamiento (uno de los circuitos de accionamiento de frenos).
- Sistema de freno de estacionamiento. Diseñado para mantener el coche en su lugar durante mucho tiempo.
El sistema de frenado es el medio más importante para garantizar la seguridad activa del automóvil. En automóviles y varios camiones, se utilizan varios dispositivos y sistemas para aumentar la eficiencia del sistema de frenado y la estabilidad de frenado.
Cómo funciona el sistema de frenos
Cuando presiona el pedal del freno, la carga se transfiere al amplificador, lo que crea una fuerza adicional en el cilindro del freno principal. El pistón del cilindro maestro del freno bombea fluido a través de tuberías a los cilindros de las ruedas. Esto aumenta la presión del fluido en el actuador del freno. Los pistones de los cilindros de las ruedas mueven las pastillas de freno a los discos (tambores).
Una mayor presión sobre el pedal aumenta la presión del líquido y se activan los frenos, lo que ralentiza la rotación de las ruedas y la aparición de fuerzas de frenado en el punto de contacto de los neumáticos con la carretera. Cuanta más fuerza se aplica al pedal del freno, más rápida y eficientemente se frenan las ruedas. La presión del líquido durante el frenado puede alcanzar 10-15 MPa.
Al final del frenado (soltando el pedal del freno), el pedal, bajo la influencia de un resorte de retorno, se mueve a su posición original. El pistón del cilindro de freno principal se mueve a su posición original. Los elementos de resorte alejan las almohadillas de los discos (tambores). El líquido de frenos de los cilindros de rueda es forzado a través de tuberías hacia el cilindro de freno maestro. La presión en el sistema cae.
Tipos de sistemas de freno
El sistema de freno combina el mecanismo de freno y el accionamiento del freno. El mecanismo de freno está diseñado para crear el par de frenado necesario para reducir la velocidad y detener el automóvil. Los mecanismos de freno de fricción se instalan en automóviles, cuyo funcionamiento se basa en el uso de fuerzas de fricción. Los mecanismos de freno del sistema de trabajo se instalan directamente en la rueda. El freno de estacionamiento puede estar ubicado detrás de la caja de cambios o de la caja de transferencia.
Dependiendo del diseño de la pieza de fricción, hay tambor y disco mecanismos de frenado.
El mecanismo de freno consta de una parte giratoria y una parte fija. Como pieza giratoria mecanismo de tambor se usa un tambor de freno, una parte fija: pastillas o bandas de freno.
parte giratoria mecanismo de disco representado por un disco de freno, fijo - por pastillas de freno. En los ejes delantero y trasero de los turismos modernos, por regla general, se instalan frenos de disco.
Cómo funcionan los frenos de tambor
Las principales partes internas de los frenos de tambor son:
- Tambor del freno. Un elemento hecho de aleaciones de hierro fundido de alta resistencia. Está montado en un cubo o un eje de soporte y sirve no solo como la parte de contacto principal que interactúa directamente con las pastillas, sino también como una carcasa en la que se montan todas las demás partes. La parte interior del tambor de freno está rectificada para lograr la máxima eficacia de frenado.
- Almohadillas. A diferencia de las pastillas de freno de disco, las pastillas de freno de tambor tienen forma semicircular. Su parte exterior tiene un revestimiento especial de amianto. Si las pastillas de freno están instaladas en un par de ruedas traseras, entonces una de ellas también está conectada a la palanca del freno de estacionamiento.
- Resortes de tensión. Estos elementos se unen a las partes superior e inferior de las pastillas, evitando que se muevan en diferentes direcciones al ralentí.
- Cilindros de freno. Este es un cuerpo especial hecho de hierro fundido, en ambos lados de los cuales se montan pistones de trabajo. Se activan por la presión hidráulica que se produce cuando el conductor pisa el pedal del freno. Las partes adicionales de los pistones son sellos de goma y una válvula para eliminar el aire atrapado en el circuito.
- Disco protector. La pieza es un elemento montado en el cubo al que se unen los cilindros de freno y las pastillas. Su fijación se realiza mediante abrazaderas especiales.
- Mecanismo de avance automático. La base del mecanismo es una cuña especial, que se profundiza a medida que se desgastan las pastillas de freno. Su objetivo es garantizar una presión constante de las almohadillas contra la superficie del tambor, independientemente del desgaste de sus superficies de trabajo.
**Los componentes enumerados por nosotros son generalmente aceptados. Son utilizados por la mayoría de los principales fabricantes. Hay una serie de piezas que algunas empresas instalan de forma privada. Tales, por ejemplo, son el mecanismo para traer las pastillas, todo tipo de espaciadores, etc.
¿Cómo funciona?: el conductor, si es necesario, presiona el pedal, creando una mayor presión en el circuito de freno. El sistema hidráulico presiona los pistones del cilindro maestro, que accionan las pastillas de freno. Se "divergen" hacia los lados, estirando los resortes de acoplamiento y alcanzan los puntos de interacción con la superficie de trabajo del tambor. Debido a la fricción que se produce en este caso, la velocidad de rotación de las ruedas disminuye y el automóvil se desacelera. El algoritmo general para el funcionamiento de los frenos de tambor se ve exactamente así. No existen diferencias significativas entre los sistemas de un pistón y los de dos.
Ventajas y desventajas de los frenos de tambor
entre ventajas El sistema de tambor se puede distinguir por la simplicidad del diseño, una gran área de contacto entre las pastillas y el tambor, bajo costo, generación de calor relativamente baja y la posibilidad de usar líquido de frenos económico con un punto de ebullición bajo. Además, entre los aspectos positivos se encuentra un diseño cerrado que protege el mecanismo del agua y la suciedad.
Desventajas de los frenos de tambor:
- respuesta lenta;
- inestabilidad del rendimiento;
- ventilación deficiente;
- el sistema trabaja para romper, lo que limita la fuerza de presión permisible de las almohadillas en las paredes del tambor;
- con frenadas frecuentes y cargas elevadas, es posible que el tambor se deforme debido a un fuerte calentamiento.
En los automóviles modernos, los frenos de tambor se usan cada vez menos. Básicamente, se colocan en las ruedas traseras en modelos económicos. En este caso, también se utilizan para implementar frenos de estacionamiento.
Al mismo tiempo, al aumentar el tamaño del tambor, es posible lograr un aumento en la potencia del sistema de frenos. Esto condujo al uso generalizado de frenos de tambor en camiones y autobuses.
Cómo funcionan los frenos de disco
El mecanismo de freno de disco consta de un disco de freno giratorio, dos pastillas fijas montadas dentro de la pinza en ambos lados.
En este sistema, las pastillas montadas en la pinza se presionan por ambos lados contra los planos del disco de freno, que está atornillado al cubo de la rueda y gira con él. Las pastillas de freno de metal tienen revestimientos de fricción.
La pinza es un cuerpo fabricado en hierro fundido o aluminio en forma de soporte. En su interior hay un cilindro de freno con un pistón que presiona las pastillas contra el disco durante el frenado.
El soporte (calibrador) puede ser flotante o fijo. El soporte flotante puede moverse a lo largo de las guías. Ella tiene un pistón. La pinza de diseño fijo tiene dos pistones, uno a cada lado del disco. Tal mecanismo puede presionar las pastillas contra el disco de freno con más fuerza y se usa principalmente en modelos potentes.
Los discos de freno están hechos de hierro fundido, acero, carbono y cerámica. Los discos de hierro fundido son económicos, tienen buenas cualidades de fricción y una resistencia al desgaste bastante alta. Por lo tanto, son los más utilizados.
El acero inoxidable tolera mejor los cambios de temperatura, pero sus propiedades de fricción son peores.
Los discos de carbono ligeros tienen un alto coeficiente de fricción y una excelente resistencia al calor. Pero requieren precalentamiento y su costo es demasiado alto. El ámbito de aplicación de los discos de freno de carbono son los coches deportivos.
La cerámica es inferior a la fibra de carbono en términos de coeficiente de fricción, pero funciona bien a altas temperaturas, tiene una fuerza significativa y resistencia al desgaste con poco peso. La principal desventaja de tales discos es el alto costo.
Ventajas y desventajas de los frenos de disco.
Las ventajas de los frenos de disco:
- menos peso en comparación con el sistema de tambor;
- facilidad de diagnóstico y mantenimiento;
- mejor enfriamiento debido al diseño abierto;
- funcionamiento estable en un amplio rango de temperatura.
Desventajas de los frenos de disco:
- disipación de calor significativa;
- la necesidad de amplificadores adicionales debido al área limitada de contacto entre las almohadillas y el disco;
- desgaste de las pastillas relativamente rápido;
- el costo es más alto que el del sistema de tambor.
