Frână
Această intrare sau secțiune despre subiectul mecanicii nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Frâna este un dispozitiv folosit pentru a încetini sau bloca mișcarea unui corp. Există diferite tipuri de frâne, atât pentru modul în care sunt acționate ( frână de mână sau de picior ), cât și conform principiului de funcționare ( frâne mecanice , hidraulice , aerodinamice , electrice și pneumatice ).
Clasificare
Frâne mecanice
FAD: frână de disc din față
FPD: frână cu disc spate
FPT: frână cu tambur spate
CF: Comanda frânei
SF: Amplificator de frână
PF: Pompa de frână
SLF: rezervor de lichid de frână
RF: Distribuitor de frână
FS: Frână de parcare
Acestea profită de fricțiunea de alunecare dintre două suprafețe (de exemplu la biciclete „plăcuțele” de cauciuc ale sabotului de frână și marginile laterale ale jantei).
Prin urmare, acționând generează uzură pe una sau pe ambele părți în contact.
Tobă
Frâna cu tambur este simplă și ieftină, constând dintr-o componentă fixă (tambur) și componente în mișcare (pantofi) care vin în contact cu tamburul pentru a genera fricțiunea de frânare.
Frânele cu tambur sunt clasificate în funcție de numărul de pantofi și în funcție de poziția lor față de tambur în sine.
Numărul de pantofi per tambur variază de la minimum unul la maxim trei, iar forța imprimată pe tambur variază în funcție de număr.
- Tulpina simplă. este cel mai simplu tip de frână. Se compune dintr-un ciot mic (uneori rudimentar) adaptat la suprafața laterală a tamburului. O pârghie atașată la butuc o apasă cu mare forță pe tambur. Același principiu de funcționare este frâna vagoanelor și vagoanelor de epocă care acționează asupra jantei de fier a roților (astăzi vagoanele sunt adesea transformate, pentru circulația liberă a drumului cu adăugarea frânelor cu disc și a roților din cauciuc)
- Dubla tulpina. două blocuri sunt montate pe cele două laturi ale tamburului. Pârghia acționează asupra ambelor simultan, uneori prin acționarea pistoanelor hidraulice. Aceasta, datorită capacității de frânare mai mari, este tipul de pantof care este utilizat în sectorul vehiculelor
Blocurile, pe lângă numărul lor, sunt împărțite și la poziția față de tambur, ceea ce le diferențiază în ceea ce privește costul, performanța și rezistența la agenți externi:
- Jurnal extern: este întotdeauna jurnal dublu, este montat pe partea externă periferică a tamburului. Pantofii exteriori sunt mai lungi decât cei utilizați în frânele interioare ale pantofilor și, atunci când sunt strânși, acoperă complet suprafața laterală exterioară a tamburului. O suprafață de frânare mai mare crește eficiența.
- Bloc intern: blocurile sunt montate în interiorul tamburului și atunci când sunt activate sunt apăsate pe suprafața periferică internă. Această frână are avantajul că este protejată de apă și noroi și că poate acționa eficient în ambele sensuri de rotație și, prin urmare, este cea care poate fi adoptată pe vehicule.
În cazul mai multor pantofi, aceștia pot fi, de asemenea, controlați cu unul sau doi pistoane hidraulice
Frâna cu tambur cu încălțăminte internă, inventată în 1899 (puțin înainte de frânele cu disc) pentru simplitatea sa a fost utilizată aproape de la începutul motorizării pe mașini, motociclete și vagoane , dar din anii 60 ai secolului al XX-lea a trebuit să producă un mult teren la frâna cu disc , mai întâi pe motociclete și apoi pe mașini,
Motivele sunt diverse:
- O frână cu tambur perfect ajustată în poziția pantofilor, o funcționare excelentă a pistoanelor și o planeitate perfectă a suprafeței interne de frecare, și căptușelile de calitate teoretic pot frâna chiar mai bine decât o frână cu disc, dar are dezavantajul de a cupla mai brusc. și produce un patinaj care este în antiteză cu conceptele pe care se bazează sistemele moderne ABS.
- Mai mult, în timpul frânării, se răcește mai puțin decât frâna cu disc, fiind un sistem închis, iar acest lucru riscă să deterioreze amestecul de garnitură / garnitură și să compromită eficiența acestuia.
- Pentru a compensa supraîncălzirea, necesită un tambur mare pe roțile din față și, în același timp, o ventilație bună, ceea ce ar face roțile cu spițe preferabile, robuste, dar problematice în echilibrare, mai puțin aerodinamice, surse de turbulență și ridicarea prafului. Prin urmare, pe mașinile sport care le-au adoptat în față, alternativa știfturilor cu niște găuri periferice și transportoare / extractoare de aer mari obținute în caroserie / garda noroiului.
Mașinile și motocicletele care astăzi folosesc încă frâne cu tambur, doar pe puntea spate, sunt, în general, low-end și, în orice caz, cu masă redusă, de exemplu, scutere cu deplasare redusă sau mașini mici într-o versiune non-sportivă. Sau sunt mașini electrice care, datorită frânării transformate în electricitate, folosesc sistemul de frânare mai puțin decât mașinile termice, iar atunci când frânează serios necesită intervenția aproape exclusivă a frânelor cu disc din față. Prin urmare, dacă discurile din spate ale mașinilor electrice ar fi discuri cu timp și utilizare redusă, acestea ar putea rugini și deveni mai puțin eficiente și mai zgomotoase dacă ar intra în acțiune, în timp ce cele cu tambur, având elementul de frânare în interior, sunt mai puțin expuse la rugină. Pentru aceste mașini, frâna cu tambur este pe cale să evolueze către electromecanică asistată electronic.
În plus, frâna cu tambur este uneori utilizată pe vehiculele grele sau de ultimă generație ca frână de parcare / de urgență, montată pe puntea spate în spatele frânelor cu disc.
Bandă
Este o bandă metalică flexibilă, cu o căptușeală interioară pentru frecare, care este fixată pe o parte, înfășurată pe tambur și conectată la o pârghie. Cele două capete ale benzii aproape se ating unul pentru celălalt pentru a oferi efectul maxim de frânare. Acest tip de frână este adesea utilizat în sisteme de ridicare și sisteme de transport greu, cum ar fi autobuzele . A fost folosit și la locomotivele feroviare cu cremalieră.
Disc rupt
În esență constă dintr-un disc de oțel simplu sau dublu, o falcă care conține pistoane hidraulice, într-un număr variabil în funcție de model, care acționează asupra elementelor de frecare (numite tampoane ).
Discurile sunt montate pe axe, uneori direct pe butucul fiecărei roți, alteori mai în interior (vezi câteva modele Citroen și Alfa Romeo).
Frânarea are loc prin apăsarea plăcuțelor de pe ambele suprafețe ale discurilor.
Fricțiunea produce căldură, care poate fi foarte mare atunci când este utilizată mult timp, dar care discurile se disipează rapid datorită suprafeței lor mari și fiind întotdeauna expuse la aerul generat de mișcarea vehiculului. Pentru a îmbunătăți răcirea, discurile din față ale vehiculelor puternice și / sau grele sunt adesea de tip ventilat , adică constând din două discuri de grosime redusă, conectate și distanțate de aripioare speciale, uneori radiale, uneori modelate în așa fel încât să îmbunătățiți alimentarea cu aer între cele două suprafețe.
Frâna cu disc este soluția pe care toți producătorii de mijloace de transport se orientează de zeci de ani, fie că sunt mașini, motociclete sau camioane, în special pe puntea față.
Frâne nemecanice
Aceste frâne nu produc uzura componentelor lor, nu exploatează fricțiunea glisantă, ci alte forme de frecare; în general, acestea au o tendință exponențială cu viteză crescândă.
Frână prony sau dinamometrică
Pentru a măsura puterea unui arbore cotit, se folosește o frână specială similară cu o bandă. Cele două capete ale benzii sunt conectate cu un index. Arborele motorului apasă banda și determină devierea degetului arătător. Citirea scalei, circumferința și viteza arborelui sunt factorii necesari pentru determinarea puterii de frânare.
Frână regenerativă
Acest tip de frână (numită și frână electrodinamică ) se aplică în general pe arborele cotit al camioanelor mari, autobuzelor, troleibuzelor și trenurilor și se bazează pe un generator electric. Arborele de antrenare al generatorului este montat direct pe arborele de transmisie al vehiculului, formând un singur arbore; în momentul generării de curent de către generator, aceasta impresionează un cuplu rezistent pe arborele transmisiei producând, de fapt, o acțiune de frânare.
Un dezavantaj al frânei regenerative constă în nevoia de experiență și îngrijire în utilizarea acestuia, deoarece, în cazul unei acționări prea rapide și cu efort ridicat, există riscul ruperii arborelui motorului. Cu toate acestea, există un avantaj fără îndoială, acela de a nu atinge niciodată blocarea completă a roților, deoarece scăderea vitezei scade automat forța de frânare (rețineți că alunecarea dintre roată și sol poate apărea în orice caz datorită diferenței de viteză , ducând în orice caz la aplatizarea. roții).
Frâna motorului
La motoarele diesel ale camioanelor și autobuzelor, poate fi prezentă și frâna motorului (în special la motoarele cu cilindree mare), constând dintr-o supapă de accelerație care, dacă este activată, închide parțial conducta de evacuare, în timp ce injecția de combustibil diesel este întreruptă.; în acest fel și faza de evacuare a motorului (pe lângă faza de compresie) devine o fază de frânare, crescând astfel acțiunea generală de frânare. Această frână este utilizată în principal pe coborâri lungi, deoarece permite frânarea vehiculului mai mult fără a pune prea multă tensiune pe sistemul de frânare. În unele țări, acest sistem este utilizat și în locomotivele diesel în cazul liniilor cu pante semnificative, pentru a evita supraîncălzirea sistemului de frânare.
În limbajul obișnuit, uneori indică, deși în mod necorespunzător, acțiunea de încetinire a vehiculului obținută prin schimbarea în jos a raporturilor de transmisie (trecerea de la o treaptă superioară la o treaptă inferioară) pentru a crește turația de rotație a motorului, efect oricât de prezent este și în motoare fără dispozitivul corespunzător.
Frână aerodinamică
Acționează asupra fluxului de aer în afara vehiculului, opunându-se rezistenței și, prin urmare, încetinind. Avioanele folosesc frâne cu aer în acest scop. Chiar și unele modele de mașini, în special mașini sport, utilizează această soluție prin adăugarea ei la efectul de frânare al frânelor mecanice, pentru a realiza decelerări considerabile: de exemplu, Bugatti Veyron cu acest dispozitiv atinge 2 g de decelerare; cu toate acestea, îl adoptă și alte modele mai puțin exclusive. Mașinile de Formula 1 nu o utilizează, deoarece regulamentul împiedică adoptarea de piese aerodinamice în mișcare, dacă excludem sistemul de reducere a tracțiunii (DRS), care este utilizat în scopuri opuse. De fapt, o frână aerodinamică este obținută și de piloții motocicletelor Grand Prix care expun de obicei trunchiul din carenaj la începutul frânării (punctul de eliberare a gazului și pornirea frânării): această operație generează o sarcină mare pe antebrațe, care trebuie să fie bine echilibrat la ghidon, dar vă permite să ajutați în mod semnificativ la accelerarea bicicletei.
Frână magnetică
Frână de încălțăminte utilizată în câmpurile de tramvai și cale ferată. Vine în principal în două tipuri.
În prima, pantoful intră în contact cu șina metalică datorită atracției dintre cele două elemente, frânarea este de tipul de frecare și forța de frânare va fi proporțională cu forța de atracție dintre cele două corpuri; eficacitatea sa este mai mare decât cea a frânei tradiționale, deoarece acțiunea de compresie dintre sabot și șină poate depăși greutatea vehiculului în sine și, prin urmare, permite exprimarea unei forțe de aderență mai mare decât cea naturală exprimată de roți.
În cel de-al doilea tip, tamponul disipă energia prin exploatarea fenomenului curenților turbionari , astfel încât nu există uzură sau pericol de alunecare a tamponului, deoarece efectul de frânare nu este cauzat de frecare . Este utilizat în mod obișnuit în diferite tipuri de atracții ale parcurilor de distracții .
Mod de frânare
Frânarea poate fi de diferite tipuri:
- Diferențiat : fiecare frână sau ax de frânare este controlat de o comandă specială (exemplul tipic este cu bicicletele, motocicletele, dar și cu avioanele)
- Integral : toate frânele de serviciu sunt utilizate cu o singură comandă (exemplul tipic este cu mașinile, camioanele și altele asemenea), există și alte versiuni, dedicate motocicletelor, care vă permit să aveți o distribuție diferită a frânelor între față și spate în funcție de pe comanda folosită.
La vehiculele cu 4 sau mai multe roți, cum ar fi mașinile și camionetele, se folosește un sistem hidraulic cu pompare dublă, unde, în funcție de tipul transmisiei, poate avea o distribuție diagonală a lichidului de frână (pompa din față controlează frâna și viciul din dreapta față stânga și spate versa) sau față și spate (pompa din față controlează frânele din față și invers) [1] .
Controlul și acționarea frânelor
Comanda frânei poate fi:
- Pârghie , această comandă este utilizată la motociclete pentru a controla sistemul din față, dar puteți avea și o a doua comandă a pârghiei și pentru sistemul din spate
- Pedală , această comandă este utilizată în mașini și, în majoritatea cazurilor, și pentru sistemul din spate al motocicletelor
Frânele pot fi acționate prin diferite sisteme:
- Electric , comanda frânei acționează asupra unui senzor, care trimite semnalul electric către unitatea de control, care va gestiona frânarea, fie prin etriere de frână electrice, fie prin sistemele vechi, folosind un actuator.
- Hidraulice , tampoanele sunt apăsate pe disc prin presiunea dezvoltată de un lichid, care trebuie să răspundă la caracteristicile sistemului de frânare, la caracteristicile de utilizare și întreținere
- Pneumatic , presiunea gazului poate acționa pozitiv sau negativ asupra plăcuțelor adăpostite în interiorul etrierului, acest tip de control al frânei este utilizat în vehiculele feroviare și pe toate camioanele grele. Se folosește deoarece aerul este ușor disponibil, garantează performanțe optime chiar și la distanțe mari, în caz de spargere sau detașare de tractor în cazul remorcilor, vehiculul se oprește. Acest lucru se datorează faptului că frâna este pasivă, adică în starea de repaus este frânată, acționată de un arc. Deci, pentru a elibera vehiculul, trebuie să trimiteți aer comprimat (aer automat), care umple o cameră în interiorul căreia există o membrană care este conectată la pârghia de frână și căreia i se opune rezistența unui arc calibrat la o anumită presiune. Mecanismele mai mult sau mai puțin complicate eliberează astfel frâna.
- Mecanic , această operațiune se realizează prin intermediul unui cablu metalic, acționat de o manetă.
- Mixt , în general, este un sistem hidraulic la care este combinat un sistem mecanic, pentru a avea două funcții distincte și distincte.
Avertizări
Prin activarea sistemului de frânare, tamponul este forțat împotriva discului sau pantoful împotriva tamburului; fricțiunea încetinește rotația discului sau tamburului și pierderea energiei cinetice este transformată în căldură. Din acest motiv, frânele, imediat după ce au fost folosite, sunt fierbinți și cu cât frâna este folosită cu forță, cu atât este mai mare fricțiunea și cu atât este mai mare căldura dezvoltată.
Materialele cu care frânele sunt fabricate în mod normal își pierd eficacitatea odată cu creșterea temperaturii, provocând o scădere a forței de frânare frecvent numită cu termenii englezi fade sau fading . Utilizarea prelungită poate duce, de asemenea, la deformarea elementelor de frecare, cu efecte negative asupra eficienței sistemului.
De asemenea, din aceste motive, un indicator de avertizare este instalat de-a lungul drumurilor cu pante abrupte, invitând prudența și utilizarea eficientă a frânelor.
Problemele de supraîncălzire au fost reduse de-a lungul timpului cu ajutorul tamburilor și discurilor perforate, care sunt capabile să se răcească mai repede. În cazul frânei regenerative, problema încălzirii a dispărut practic astăzi, dar trebuie cuplată în mod egal cu sistemele clasice.
Precauții
Precauțiile generale sunt:
- Lumină de avertizare de consum , întreținerea pieselor consumabile trebuie efectuată conform prescripțiilor, dat fiind că atunci când frânele ajung la sfârșitul vieții își pierd eficacitatea, pe lângă faptul că devin zgomotoase, motiv pentru care unele vehicule sunt echipat cu lumini de avertizare pentru a semnaliza uzura excesivă a plăcuțelor de frână sau a indicatorilor de uzură pe mai multe niveluri.
- Senzori de oprire acești senzori sunt utilizați pentru alimentarea indicatorilor de oprire vizuali și pot fi:
- Idrostop este un senzor care este activat de presiunea lichidului de frână, astfel încât să închidă contactul electric
- Comutatorul este un comutator electric mic, care este pus în comunicație cu maneta sau pedala de frână prin intermediul unui cilindru de aluminiu sau a unei bile de oțel
- Dispozitiv distribuitor de frână utilizat în sistemele integrale (care acționează pe două sau mai multe axe) pentru a regla distribuția forței de frânare.
- frână interioară (în engleză InBoard) , aceste frâne diferă prin faptul că sistemul de frânare nu este adăpostit în roată și nu mai face parte din componentele din masele neșențate, deoarece se înlocuiește în cadru și este conectat la roată prin o transmisie a arborelui, tocmai pentru a reduce greutatea maselor neșirate și pentru a îmbunătăți astfel răspunsul / reactivitatea suspensiilor, permite, de asemenea, o protecție mai mare a frânelor, care în aceste cazuri sunt mai puțin expuse la impacturi și resturi, dar necesită o complexitate structurală mai mare , la fel ca un arbore de transmisie pentru a transmite forța de frânare sau răcirea, care în acest caz tinde să fie mai problematică și necesită conducte de ventilație specifice.
Cele mai cunoscute vehicule care utilizează acest model sunt modelele Jaguar E-Type , Citroën 2CV , Hummer H1 și Alfa Romeo de pe platformele Alfetta și Alfasud .
Această denumire a fost folosită greșit și la motociclete, ca în cazul modelului Honda VF400F care utilizează denumirea „disc ventilat în interior”, unde sistemul de frânare pe disc a fost pur și simplu integrat în jantă. - Element de amplificare a frânei care reduce forța necesară frânării, utilizat în mod normal în vehiculele de transport greu și de tip auto.
Notă
Elemente conexe
- Disc rupt
- Frână cu tambur
- Frână pneumatică
- Frână regenerativă
- Frână de parcare
- Frână (bicicletă)
- Frână cu tijă (ciclism)
- Dinamica vehiculului
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe frână
linkuri externe
- Brake , pe Treccani.it - Enciclopedii online , Institutul Enciclopediei Italiene .
- ( EN ) Brake , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Freno , în Treccani.it - Enciclopedii on-line , Institutul Enciclopediei Italiene.
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 42452 · LCCN (EN) sh85016379 · GND (DE) 4008148-5 · BNF (FR) cb11936387n (data) · NDL (EN, JA) 00.561.068 |
|---|
