Tipos, dispositivo y principio de funcionamiento de los frenos de disco.
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Los frenos de disco hidráulicos son uno de los tipos de frenos de fricción. Su parte giratoria está representada por un disco de freno y la parte estacionaria está representada por una pinza con pastillas de freno. A pesar del uso generalizado de frenos de tambor, los frenos de disco siguen siendo los más populares. Entenderemos el dispositivo de un freno de disco, así como también descubriremos las diferencias entre los dos frenos.
Dispositivo de frenos de disco
El diseño del freno de disco es el siguiente:
- soporte de apoyo);
- cilindro de freno de trabajo;
- pastillas de freno;
- disco de freno.
La pinza, que es un cuerpo de hierro fundido o aluminio (en forma de soporte), se fija al muñón de la dirección. El diseño de la pinza le permite moverse a lo largo de los rieles en el plano horizontal con respecto al disco de freno (en el caso de un mecanismo con una pinza flotante). La carcasa de la pinza contiene pistones que, al frenar, presionan las pastillas de freno contra el disco.
El cilindro de freno de trabajo se realiza directamente en la carcasa de la pinza, en su interior hay un pistón con un labio de sellado. Para eliminar el aire acumulado al purgar los frenos, se instala un accesorio en la carrocería.
Las pastillas de freno, que son placas de metal con forros de fricción fijos, están instaladas en la carcasa de la pinza en ambos lados del disco de freno.
El disco de freno giratorio está montado en el cubo de la rueda. El disco de freno está atornillado al buje.
Tipos de frenos de disco
Los frenos de disco se dividen en dos grandes grupos según el tipo de pinza (pinza) utilizada:
- mecanismos con soporte fijo;
- Mecanismos con soporte flotante.
En la primera versión, el soporte tiene la capacidad de moverse a lo largo de las guías y tiene un pistón. En el segundo caso, la pinza es fija y contiene dos pistones montados en lados opuestos del disco de freno. Los frenos con pinza fija son capaces de crear una mayor fuerza de presión de las pastillas contra el disco y, en consecuencia, una mayor fuerza de frenado. Sin embargo, su costo es más alto que el de los frenos de pinza flotante. Por tanto, estos frenos se utilizan principalmente en coches potentes (que utilizan varios pares de pistones).
Cómo funcionan los frenos de disco
Los frenos de disco, como cualquier otro freno, están diseñados para cambiar la velocidad del vehículo.
Funcionamiento paso a paso de los frenos de disco:
- Cuando el conductor presiona el pedal del freno, la GTZ crea presión en los tubos de freno.
- Para un mecanismo con grillete fijo: La presión del fluido actúa sobre los pistones de los cilindros de freno de trabajo con ambos lados del disco de freno, que a su vez presionan las pastillas contra él. Para el mecanismo de soporte flotante: la presión del fluido actúa sobre el pistón y el cuerpo de la pinza al mismo tiempo, lo que obliga a este último a moverse y presionar la pastilla contra el disco desde el otro lado.
- Un disco intercalado entre dos almohadillas reduce la velocidad debido a la fuerza de fricción. Y esto, a su vez, conduce al frenado del automóvil.
- Una vez que el conductor suelta el pedal del freno, se pierde la presión. El pistón vuelve a su posición original debido a las propiedades elásticas del collar de sellado, y las pastillas se retraen mediante una ligera vibración del disco durante el movimiento.
Tipos de discos de freno
Según el material de fabricación, los discos de freno se dividen en:
- Hierro fundido;
- Discos de acero inoxidable;
- Carbón;
- Cerámico.
La mayoría de las veces, los discos de freno están hechos de hierro fundido, que tiene buenas propiedades de fricción y bajos costos de producción. El desgaste de los discos de freno de hierro fundido no es muy grande. Por otro lado, con un frenado intensivo regular, que provoca un aumento de temperatura, es posible que el disco de hierro fundido se deforme y, si entra agua, puede agrietarse. Además, el hierro fundido es un material bastante pesado y después de una larga estancia puede oxidarse.
Discos conocidos y acero inoxidable, que no es tan sensible a los cambios de temperatura, pero tiene propiedades de fricción más débiles que el hierro fundido.
Los discos de carbono son más ligeros que los de hierro fundido. También tienen un mayor coeficiente de fricción y rango de trabajo. Sin embargo, en términos de su costo, tales ruedas pueden competir con el costo de un automóvil pequeño. Sí, y para un funcionamiento normal, es necesario precalentarlos.
Los frenos cerámicos no pueden igualar la fibra de carbono en términos de coeficiente de fricción, pero tienen varias ventajas:
- resistencia a altas temperaturas;
- resistencia al desgaste y la corrosión;
- alta resistencia;
- pequeña gravedad específica;
- durabilidad
La cerámica también tiene sus desventajas:
- mal comportamiento de la cerámica a bajas temperaturas;
- crujir durante el trabajo;
- alto costo
Los discos de freno también se pueden subdividir en:
- Ventilado;
- Perforado.
Los primeros constan de dos placas con cavidades entre ellas. Esto se hace para una mejor disipación del calor de los discos, cuya temperatura media de funcionamiento es de 200 a 300 grados. Estos últimos tienen perforaciones / muescas a lo largo de la superficie del disco. Las perforaciones o muescas están diseñadas para drenar los productos de desgaste de las pastillas de freno y mantener un coeficiente de fricción constante.
Tipos de pastillas de freno
Las pastillas de freno, según el material de los forros de fricción, se dividen en los siguientes tipos:
- amianto;
- sin amianto;
- orgánico.
Los primeros son muy dañinos para el cuerpo, por lo tanto, para cambiar dichas almohadillas, se deben observar todas las medidas de seguridad.
En las almohadillas sin amianto, la lana de acero, las virutas de cobre y otros elementos pueden desempeñar el papel de un componente de refuerzo. El costo y la calidad de las almohadillas dependerán de sus elementos constitutivos.
Las pastillas hechas de fibras orgánicas tienen las mejores propiedades de frenado, pero su costo será alto.
Servicio de discos y pastillas de freno
Desgaste y sustitución de discos
El desgaste de los discos de freno está directamente relacionado con el estilo de conducción del conductor. El grado de desgaste está determinado no solo por el kilometraje, sino también por la conducción en carreteras en mal estado. Además, la calidad de los discos de freno influye en el grado de desgaste.
El grosor mínimo permitido del disco de freno depende de la marca y modelo del vehículo.
El valor promedio del grosor mínimo permitido del disco para los frenos delanteros es de 22-25 mm, para los traseros - 7-10 mm. Depende del peso y la potencia del vehículo.
Los principales factores que indican que es necesario cambiar los discos de freno delantero o trasero son:
- descentramiento de los discos durante el frenado;
- daño mecánico
- aumento de la distancia de frenado;
- bajar el nivel del fluido de trabajo.
Desgaste y reemplazo de almohadillas
El desgaste de las pastillas de freno depende principalmente de la calidad del material de fricción. El estilo de conducción también juega un papel importante. Cuanto más intenso es el frenado, más fuerte es el desgaste.
Las pastillas delanteras se desgastan más rápido que las traseras debido al hecho de que están experimentando la carga principal durante el frenado. Al reemplazar las pastillas, es mejor cambiarlas al mismo tiempo en ambas ruedas, ya sea trasera o delantera.
Las almohadillas instaladas en un eje también pueden desgastarse de manera desigual. Depende de la capacidad de servicio de los cilindros de trabajo. Si estos últimos están defectuosos, comprimen las almohadillas de manera desigual. Una diferencia en el grosor de las pastillas de 1,5-2 mm puede indicar un desgaste desigual de las pastillas.
Hay varias formas de determinar si es necesario reemplazar las pastillas de freno:
- Visual basado en la comprobación del grosor del forro de fricción. El desgaste se indica con un grosor de revestimiento de 2-3 mm.
- Mecánico, en el que las almohadillas están equipadas con placas de metal especiales. Estos últimos, a medida que se desgastan los forros, comienzan a entrar en contacto con los discos de freno, por lo que los frenos de disco crujen. El motivo del chirrido de los frenos es la abrasión del forro hasta 2-2,5 mm.
- Electrónico, que utiliza pastillas con sensor de desgaste. Tan pronto como se borra el revestimiento de fricción del sensor, su núcleo entra en contacto con el disco de freno, el circuito eléctrico se cierra y el indicador en el tablero de instrumentos se enciende.
Pros y contras de los frenos de disco frente a los de tambor
Los frenos de disco tienen una serie de ventajas sobre los frenos de tambor. Sus ventajas son las siguientes:
- funcionamiento estable con entrada de agua y contaminación;
- funcionamiento estable cuando sube la temperatura;
- enfriamiento efectivo;
- pequeño tamaño y peso;
- Facilidad de mantenimiento.
Las principales desventajas de los frenos de disco en comparación con los frenos de tambor incluyen:
- alto costo;
- menor eficacia de frenado.
