Freios Scania

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Tecnologia básica de freio/travões

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Indice

Indice Freio/travões das rodas ................................4

Funcionamento do freio/travões de rodas.......4 Freio/travão com boa manutenção, um freio/travão seguro ..........................................5 ..........................................5 Guarnições de freio/calços de travão t ravão ..........5

Fricção/atrito estável ......................................7 ......................................7 Influência da largura das guarnições/calços na duração dos mesmos..................................9 Guarnições/calços curtos ou longos .............10 Tambores de freio/travão ...........................12

Generalidades ............................................. ...............................................12 ..12 Aparecimento de trincas/gretas por aquecimento..................................................12 Tensões no tambor de freio/travão ao frenar/travar .............................................1 .............................................133 Tensões no tambor de freio/travão depois de esfriar e sfriar...................... ............................................1 ......................133 Aparecimento de rugosidades e trincas/gretas trincas/gretas a toda espessura do tambor tambor ....14 ....14 Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem frenagem/travagem ................................16

Fading...........................................................16 Fenômenos que reduzem o conforto vibrações ......................................................20

Generalidades sobre vibrações .....................20 .....................20 Ruídos agudos do freio/travões ”Chiadeira”...................................................21 Ruídos graves do freio/travões ”Zumbido”....................................................22 Vibrações de baixa freqüência, velocidade alta..............................................23 Vibrações causadas por manchas térmicas........................................ térmicas..........................................23 ..23 Vibrações de baixa freqüência, velocidade baixa ...........................................2 ...........................................244

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Freio/travões Freio/travões de rodas

Freio/travão de rodas O freio/travão a tambor é o tipo de freio/travões mais comum em veículos pesados. Existem variados tipos de ativação e comando das sapatas/maxilas de freio/travões. As diferenças são diminutas no que refere a funcionamento e desempenho. O freio/travões de rodas da Scania é do tipo chamado de ”Excêntricos em S”, no qual as sapatas/maxilas são prensadas contra o tambor por rotação de um eixo excêntrico. A ativação do freio/travão de rodas é feita por meio de ar comprimido. O ar é comprimido pelo compressor e é armazenado armaze nado nos depósitos de ar comprimido. Dos depósitos, é monitorizado para as câmaras de freio/travões através da válvula do freio/travões de serviço, obtendo assim a retardação desejada.

1 Alavan Alavancas cas de frei freio/c o/chav haves es de de travõ travões es (existem com ajuste manual ou automático) 2 Eixo Eixo excê excêntr ntrico ico do freio/ freio/tra travão vão (excêntrico em S) 3 Role Rolete te de pres pressã são o 4 Mola Mola de retor etorno no 5 Pino Pino de sap sapat ata/ a/pe pern rno o de max maxil ila a 6 Guarni Guarnição ção de freio/ freio/Cal Calço ço de trav travão ão 7 Sapa Sapata ta/m /max axil ila a

Funcionamento do freio/travões de rodas A membrana no interior da câmara de freio/travões pressiona para fora a haste de pressão (área × pressão). A alavanca de freio/chave de travões 1 está ligada com a haste de pressão e faz girar o eixo excêntrico 2 (com o excêntrico em S), o qual pressiona as sapatas/maxilas para fora, contra o tambor. Deste modo, a força de frenagem/travagem entre os calços/maxilas e o tambor é definida pela ação coordenada do ar comprimido, da câmara de freio/travões, da alavanca/chave e do eixo excêntrico com seu excêntrico em S. O excêntrico em S é conformado de tal maneira que a altura de elevação durante a frenagem (ou seja, o percurso vertical das sapatas/maxilas contra o tambor) seja igual, independente da posição dos roletes sobre o excêntrico. No diagrama da direita podemos ler a altura de elevação das sapatas/maxilas em função do desgaste e do ângulo de ataque. Independentemente do desgaste, um certo ângulo de rotação rota ção do eixo excêntrico provoca sempre a mesma altura de elevação.

 Em toda ρ extensão de, α mesma altura de elevação da sapata/maxila é proporcionada por  1 =Altura de elevação da sapata/maxila ρ =ângulo de desgaste α =ângulo de ataque

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Guarnições de freio/Calços de travão

Freio/travão com boa manutenção, um freio/travão seguro Para conservar o funcionamento seguro e otimizado do freio, os componentes do sistema devem ser continuamente verificados e ajustados em conformidade com as nossas recomendações. Uma boa manutenção do freio reduz ao mínimo o risco de perturbações tais como ”puxar” para um lado, desgaste desigual das guarnições/calços ou sobrecarga de uma das rodas. Essas anomalias podem podem levar à redução ou mesmo desaparecimento da capacidade de frenagem/travagem, com os danos inerentes. (Veja ” Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem, fading térmico mecânico”.)

Guarnições de freio/ Calços de travão Os fabricantes de guarnições de freio/calços de travão consideram normalmente a composição de seus produtos como segredo de fabrico. De um modo geral, uma guarnição de freio/calço de travão é composta por alguns elementos constituintes, cada qual com sua tarefa específica. Normalmente admitem-se três componentes básicos de uma guarnição/calço. O primeiro compone componente nte é um material de fricção/atrito, ou seja, o material que executa o trabalho de frenagem/travagem e que é responsável pela duração da guarnição/calço (50-70% da guarnição/calço são constituídos por este material, cuja estrutura é a base para maior duração). O material deste componente varia de fabricante para fabricante. Exemplos de material são Ferro, fibra de vidro, etc. De um modo geral, pode-se afirmar que, na seleção do material de fricção/atrito, é fator decisivo a resistência ao desgaste, que seja brando em sua ação sobre o tambor, e ainda que seja isolante térmico (ou seja, que não conduza calor para o cubo da roda)

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O segundo componente tem por função ligar o material de fricção/atrito e dar uma forma estável à guarnição/calço. Normalmente este componente é designado por aglutinante (5-15% do material total). A guarnição/calço deve ter uma forma estável mesmo com temperaturas e pressões extremamente altas. Exemplos de aglutinante são materiais como a borracha ou resinas. O terceiro componente é um material que deve garantir a estabilidade de fricção/atrito, especialmente com altas temperaturas. Reduz o esforço de frenagem/travagem do freio/travão de rodas sobrecarregado lubrificando a guarnição/calço. Designamos este componente de material de modificação, e pode ser grafite, material orgânico, areia, etc. O fabrico de guarnições de freio/calços de travões para caminhões pode parecer fácil. A realidade é, contudo, diferente. O fabrico de uma guarnição/calço exige do fabricante um longo período de pesquisa e de testes antes que o mesmo possa ser considerado de interesse.

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Guarnições de freio/Calços de travão

Que requisitos deve satisfazer uma guarnição/calço para ser aprovado pela Scania? As exigências de uma boa guarnição/calço resultam do compromisso entre nossas próprias elevadas exigências, requerimentos legais nacionais (veja National Legal Requirements), bem como exigências de nossos clientes. Em seguida se indicam características que devem ser consideradas:

Fricção/atrito estável

O coeficiente de fricção/atrito da guarnição/calço deve ser, tanto quanto possível, constante em toda a faixa de utilização (gama de temperaturas), ou seja, não deve reduzir a capacidade de de frenagem/travagem. (Veja também ” Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem”) Forma estável

A guarnição/calço deve agüentar as solicitações mecânicas sem formação de trincas/gretas ou largar fragmentos. Chiadeira, tendência para vibrações

A tendência para vibrações que uma guarnição/calço possa ter, tem importância para eventuais problemas de conforto Duração da guarnição de freio/calço de travão

Longa duração (A introdução das guarnições/calços sem asbestos reduziu as opções de material disponíveis) Duração do tambor de freio/travão freio/tr avão

A guarnição/calço deve ser, tanto quanto possível, branda em sua ação sobre o tambor, ou seja, reduzir ao mínimo a formação de manchas térmicas ou trincas/gretas (Veja ”Tambores de freio/travão”) Consideração pelo meio ambiente

Disposições legais, materiais sem asbestos Facilidade de operação

Peso reduzido, suave para as mãos, isento de poeiras, etc. 6

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Guarnições de freio/Calços de travão

Fricção/atrito estável É necessário o maior cuidado ao selecionar uma guarnição de freio/calço de travão, uma vez que materiais diferentes podem ter propriedades completamente distintas. Antes da aprovação de uma guarnição/calço para montagem em nossa produção, o mesmo foi submetido a uma longa série de testes no laboratório (capacidade de frenagem-, fading-, duração-, desgaste-, vibrações, etc.). O número de guarnições/calços que são aprovados é muito reduzido. Depois dos testes de laboratório, estas guarnições/calços são ainda testados em veículos em circulação. Pesquisas e estudos comparativos entre diversos tipos de guarnições/calços mostram diferenças muito pronunciadas, que resultam tanto das propriedades testadas como dos métodos de teste. A fricção/atrito varia com a velocidade de escorregamento e com a temperatura. Neste respeito, cada guarnição/calço tem a sua curva de fricção/atrito específica. Ao comparar duas guarnições/calços, A e B, no banco de provas provas de rolos, a 3 km/h e a 60 km/h (exigência legal) podemos ver que as guarnições/calços têm o mesmo desempenho a baixa velocidade e que A tem mais fricção/atrito que B a alta velocidade. O coeficiente de fricção/atrito µ vai se modificando à medida que a velocidade aumenta, e pode se verificar a importância de ter uma característica correta durante toda a faixa de velocidades. Esta característica é designada de ”Fading de velocidade”.

Coeficiente de fricção/atrito µ em função da velocidade

O diagrama à direita mostra a variação do coeficiente de fricção/atrito em função da temperatura O coeficiente de fricção/atrito deve ser estável, uma vez que sua redução significa uma diminuição na capacidade de frenagem/travagem.

Coeficiente de fricção/atrito µ em função da temperatura 10:01-01 pb

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Guarnições de freio/Calços de travão

Uma redução razoável da fricção/atrito é uma propriedade positiva, para evitar que o trabalho de frenagem de uma roda seja excessivo. O freio sobrecarregado ”entrega” parte de seu esforço, distribuindo o mesmo pelas outras rodas. É importante considerar a influência da temperatura, para reduzir o risco de ”surpresas” tais como falta de frenagem/travagem momentânea ou menor adaptação de freio/travões. Durante uma pesquisa para testar a estabilidade estabil idade de fricção/atrito de 24 produtos diferentes, foram verificadas grandes diferenças. O teste mostra que algumas das guarnições/calços têm características tão ruins que o funcionamento do freio/travão em condições difíceis de frenagem/travagem é afetado. Veja o diagrama à direita. O fading térmico e o fading por velocidade devem ser iguais em todas as rodas do veículo, incluindo carreta/reboque, para evitar uma redistribuição de trabalho de frenagem/travagem indesejável. A capacidade de frenagem/travagem também diminui, se as guarnições/calços tiverem a tendência a vitrificar. A vitrificação é um fenômeno que provoca uma redução progressiva da fricção/atrito e que pode ocorrer quando se verificam frenagens/travagens suaves mas prolongadas. O que acontece quando uma guarnição/calço vitrifica é que o ”material de modificação” com características lubrificantes se acumula ac umula na superfície da guarnição/calço. Este material é normalmente queimado durante as frenagens/travagens, mas, quando estas forem suaves e prolongadas, a temperatura não é tão elevada e o material não desaparece. (Veja ”Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem”) Estes resultados comprovam a importância do ponto de vista de segurança de usar exclusivamente guarnições/calços testadas para o veículo em questão. Este problema não existe quando o veículo deixa a fábrica, mas pode aparecer quando tiverem que ser substituídas as guarnições/calços. Por esses motivos deve usar exclusivamente guarnições/calços origi-

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Guarnições de freio/Calços de travão

Influência da largura das guarnições/calços na duração dos mesmos A Scania utiliza atualmente quatro larguras diferentes de guarnições/calços A 127 mm (5”) em eixos de apoio B 178 mm mm (7 (7”) em ei eixos di dianteiros- e eixos de apoio C 203 mm (8”) (8”) em eixos dianteir eiros, de tração e de apoio D 254 mm (10” (10”)) em eixo eixoss de traç tração ão O ideal é que a largura da guarnição/calço seja adequada para a tarefa que o freio deve realizar. Uma consequência da não adaptação pode ser uma diferença no desgaste a guarnição/calço menos larga se desgasta mais rapidamente). O fator de desgaste mais sensível é a temperatura, uma vez que a velocidade de desgaste aumenta com a temperatura. Por esse motivo sempre se procura manter a temperatura das guarnições/calços tão baixa quanto possível. O diagrama da direita ilustra a velocidade de desgaste de uma guarnição/calço Scania normal. O calor é criado na superfície de contato entre a guarnição/calço e o tambor de freio/travão e é dissipado para o meio ambiente pelo tambor. A capacidade de dissipação de calor é, por esse motivo, muito importante para o desgaste da guarnição/calço.

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S = Desgaste

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Guarnições de freio/Calços de travão

Pode-se comparar a capacidade de dissipação de calor de um freio/travão de roda com baldes de água de diversos tamanhos. O tamanho do balde (5”, 7”, 8”, 10”) corresponde à largura la rgura do freio/travão ou tambor e os furos no fundo do balde à capacidade de dissipação de calor respetiva. As torneiras e o fluxo de água para o balde representam o trabalho de frenagem/travagem a efetuar. Com o mesmo afluxo de energia de frenagem/travagem, ou seja, calor produzido, vemos que o nível varia de balde para balde. O nível mais alto no balde simboliza e corresponde a uma temperatura mais elevada no tambor. A interpretação prática desta representação simbólica leva à conclusão de que um tambor maior tem mais capacidade de absorção e dissipação que um menor. O ponto crítico é quando a temperatura atinge valores tão elevados (o balde fica cheio), que o desgaste das guarnições/calços aumenta rapidamente e ocorre o risco de fading térmico. A conclusão é que, para um mesmo trabalho de frenagem/travagem guarnições/calços estreitos e tambores pequenos correspondem a desgastes mais pronunciados que guarnições/calços largos e tambores grandes.

Guarnições de freio/Calços de travão curtos ou longos Desde 1989 a Scania passou a usar guarnições/calços ”curtos”, quando anteriormente usava guarnições/calços ”longos”. A quantidade de material usado nas guarnições/calços ”curtos” corresponde a 65% do material usado nas guarnições/calços ”longos”. Este fato pode parecer uma contradição quando muitas vezes se afirma que a área de frenagem/travagem é sinônimo de qualidade. Em nossas pesquisas e testes verificamos verific amos que a duração total não é reduzida quando se usa uma guarnição/calço mais curto. Entretanto, verificamos que a formação de manchas térmicas se reduziu bastante. Além disso, desaparecem quase por completo as vibrações de baixa frequência a altas velocidades. (Veja ”Fenômenos que reduzem o conforto vibrações”

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Guarnições de freio/Calço de travão

A duração das guarnições/calços curtos não é menor (a pesar de termos afirmado anteriormente e no contexto com a largura das guarnições/calços, que uma área menor me nor produz maior temperatura e por isso mais desgaste) por que o apoio das guarnições/calços contra o tambor é mais perfeito, e porque o tambor esfria mais facilmente (o espaço livre entre guarnições/calços é maior) A figura à direita ilustra a diferença no contato entre uma guarnição/calço curta ou longa e o tambor. Aí se mostram duas guarnições/calços em corte. Pode se ver que o encosto da guarnição/calço contra o tambor se faz por uma série de pontos de contato. Quando se aplica a mesma força para pressionar pressi onar uma guarnição/calço curta ou longa , obtêm-se mais pontos de contato na guarnição/calço curta. Assim a temperatura dos pontos de contato é reduzida, mais que compensando o comprimento da guarnição/calço

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 A = Guarnição/calço Guarnição/calço curto  B = Guarnição/calço Guarnição/calço longo

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Tambores de freio/travão

Tambores de freio/travão Generalidades As exigências de um tambor de freio/travão são muitas. Deve ser resistente a altas temperaturas, deve dissipar bem o calor, não deve se deformar, deve ser resistente ao desgaste, etc. Para conseguir um tambor de freio/travão com todas estas qualidades é necessário um meticuloso trabalho de pesquisa e teste, tanto no laboratório como em veículos em circulação. A seleção do material de um tambor de freio/travão representa sempre um compromisso, para conseguir o melhor conjunto de propriedades possível. O material dos tambores de freio/travões é ferro fundido em liga de alto teor, e com conteúdo de grafite tão alto quanto possível. O alto teor da liga proporciona resistência e estabilidade de forma, ao passo que o grafite garante a dissipação de calor. O tambor, a pesar de sua elevada qualidade, tem limitações quanto a resistência a aquecimentos localizados. (Veja ”Aparecimento de trincas/gretas por aquecimento”) Temperaturas uniformes mas altas também produzem alterações, que podem provocar problemas, se forem demasiado pronunciadas. (Veja ”Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem - Fading térmico mecânico”)

Durante uma frenagem/travagem intensiva, grandes quantidades de energia cinética são transformadas em energia térmica. O calor resultante da fricção/atrito fricção/atrit o do movimento entre o tambor e a guarnição/calço, não é uma forma de energia aproveitável e tem que ser dissipado para o meio ambiente através do tambor. (Veja ”Guarnições de freio/Calços de travão”) A pesar da capacidade do tambor em dissipar calor, podem aparecer fenômenos negativos, para além do desgaste normal. Um exemplos destes fenômenos são as trincas/gretas e as manchas térmicas

Aparecimento de trincas/gretas de origem térmica No diagrama está representada a distribuição de temperatura num tambor, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 10 segundos segundos depois depois do início da frenagem/trafrenagem/travagem. A temperatura, numa camada superficial muito delgada, sobe rapidamente, atingindo o máximo após cerca de dois segundos. Em seguida baixa de novo, devido ao fato de o veículo já ter reduzido a velocidade, e portanto a formação de calor se ter reduzido. A onda de calor se propaga através do ferro e a temperatura igualiza progressivamente.

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Tambores de freio/travão

Tensões no tambor de freio/travão ao frenar/travar Quando a camada interior esquenta, o material tende a se expandir. Isso não é possível, devido ao fato de a grande massa restante do tambor, exterior a essa película, ainda estar fria. Deste modo aparecem tensões, tanto maiores quanto maior for a temperatura na camada de contato. Se forem atingidas temperaturas muito altas, pode mesmo o material fluidificar pontualmente, resultando uma deformação permanente. Visível, fica uma pequena elevação na superfície do tambor (veja figura). (Veja também em ”Influência da largura das guarnições/calços na duração dos mesmos”).

Tensões no tambor de freio/travão depois de esfriar Quando o ferro fundido esfria, tem tendência para retornar à posição de partida e ocorrem esforços de tração na camada superficial. Esta tração resulta de compressão anterior e pode ser tal que o material atinja a carga de rotura, formando pequenas trincas/gretas superficiais. Depois de algum tempo, essas trincas/gretas estarão distribuídas uniformemente ao longo do tambor (veja a figura). Estas trincas/gretas não têm significado desde que estejam bem distribuídas em toda a superfície e não tenham mais de 1 mm de profundidade, aproximadamente.

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Tambores de freio/travão

Aparecimento de rugosidades e trincas/gretas a toda a espessura do tambor Grandes trincas/gretas e manchas térmicas negras aparecem quando o freio for esquentado e squentado até o limite de temperatura em que ocorrem modificações no material da guarnição/calço e tambor. Algumas zonas da guarnição/calço entram entâo em contato com o tambor, que não mais é redondo. A superfície de contato fica menor, ocorrendo uma grande formação de energia localizada. Resultará um grande aumento de temperatura. Quando a temperatura aumenta muito, ocorrem modificações químicas na guarnição/calço, que aumentam a fricção/atrito (ver figura). Uma zona que esquenta mais, desenvolve mais calor e vai esquentar ainda mais que as zonas vizinhas. Deste modo, uma rugosidade do tambor vai se acentuando. A guarnição/calço atingiu agora uma temperatura em que a velocidade de desgaste é anormalmente elevada, apresentando sinais claros de desgaste localizado. No tambor aparece uma mancha térmica permanente, com uma trinca/greta Se o tambor tiver várias destas manchas térmicas, próximas uma da outra, as trincas/gretas podem se reunir, enfraquecendo o tambor. Uma trinca/greta suficientemente longa e profunda pode levar à destruição do tambor.

 A = Normal  B = Instável

1. Tambor de freio/travão com manchas de têmpera

2. O mesmo tambor que em 1, com mais 700 frenagens frenagens/trav /travagen agenss

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Tambores de freio/travão

Manchas de têmpera podem ocasionar vibrações no volante de direção ou outras vibrações, antes de poder ser detectada formação notável de trincas/gretas Medidas para resolver ou evitar o problema:

• Quando Quando se se verifiqu verifiquem em problem problemas as com tamtambores de freio/travão rachados ou trincados/gretados, deve verificar e ajustar o sistema de freio/travão, seguindo nossas instruções. Essas verificações e ajustes evitam consequências graves. Também deve se fazer a adaptação do freio/travão da carreta/reboque. • Do ponto ponto de de vista vista de distribu distribuição ição do do calor, calor, as guarnições/calços curtos são preferíveis. Este efeito distribuidor ainda é melhorado por um apoio mais uniforme e regular contra o tambor. Veja ”Guarnições de freio/Calços de travão”. • Tambor Tambores es maiore maioress e mais espesso espessoss são prepreferíveis. São mais resistentes e contrariam mais a concentração localizada de calor e a ondulação superficial. Além disso, com peso e volume aumentados, aumenta também a capacidade de dissipação de calor. • O uso mais mais general generalizad izadoo de freios freios auxilia auxiliares res tais como o freio-motor e o retardador contribui para reduzir a sobrecarga dos freios/travões de rodas.

3 Tambor com forte formação de trincas/gret rincas/gre-

4. O mesmo tambor que em 3, com mais 700 frenagens frenagens/trav /travagen agenss

5. Caso limite, que obriga a descartar o tambor.

6. Aspeto do desgaste que obriga a destruir o tambor  10:01-01 pb

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Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem

Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem As causas de redução ou desaparecimento de ação de frenagem/travagem podem ser muitas. As mais correntes são uma drenagem incompleta dos depósitos de ar (formação de gelo), manutenção deficiente dos componentes pneumáticos (p. ex. válvulas, tubos e mangueiras) bem como de componentes mecânicos nos freios/travões de rodas ( p. ex. câmaras de freio/travões, alavancas de freio/chaves de travões, ajuste de sapatas/maxilas e eixo excêntrico). Quando a manutenção corrente é feita de acordo com as instruções, o risco de avarias no sistema de freio diminui bastante.

Contudo, mesmo que tudo no sistema de freio funcione, a capacidade de frenagem no con junto pode variar com o tipo de de guarnições/calços e seu modo de trabalhar (temperatura de trabalho). Analisaremos mais em pormenor alguns desses fenômenos.

Fading 1 Fadin Fading g térmico térmico - modifi modificaçã cação o desejáv desejável el das propriedades das guarnições de freio/calços de travão

Normalmente, o coeficiente de fricção/atrito de uma guarnição/calço diminui com temperatura crescente. Veja a figura Um fading limitado é um fator desejável e estabilizador, uma vez que ”transfere” um pouco da sobrecarga para os outros freios/travões de roda, menos carregados. Deste modo, reduz o risco de danos por excesso de temperatura. Pode se obter um fading desejado, agregando determinados ”materiais de modificação” ao material das guarnições/calços, que mostrem efeito quando começam a esquentar. A alteração da fricção/atrito em função da temperatura é muito variável com o tipo de guarnição/calço. As guarnições/calços da Scania possuem sempre o efeito desejado e controlado c ontrolado de alteração da fricção/atrito.

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a) Fading Fading = redu reduzid zido oµ b) O aglutinante aglutinante se concentr concentra a na superfície superfície (zona de trabalho normal) c) O aglutinante aglutinante evapora. evapora. Permane Permanece ce o material de fricção/atrito

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Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem

2 Fadin Fading g térmico térmico - modifica modificação ção indese indesejáv jável el das propriedades das guarnições de freio/calços de travão

Uma guarnição/calço com fricção/atrito reduzidos, em que µ baixa demasiado com temperatura crescente, é uma guarnição/calço ruim e não confiável (veja figura).

3 Fa Fadi ding ng térm térmic ico o mecâ mecâni nico co

Este tipo de fading muitas vezes não é considerado, a pesar de suas consequências do ponto de vista da segurança no trânsito poderem ser desastrosas. O que acontece é o seguinte: ao frenar libertam-se grandes quantidades de energia no freio/travões de rodas. Esta energia é transformada em calor. Com temperatura crescente, aumento o diâmetro dos tambores (dilatação térmica). O aumento de diâmetro depende da temperatura, do material e das dimensões do tambor. Para conseguir o mesmo efeito de frenagem/travagem a quente como a frio (o tambor dilata) o eixo excêntrico vai girar mais, o que tem por consequência um deslocamento maior da câmara de freio/travões. A câmara de freio/travões é construída de tal maneira que a força para determinados deslocamentos (máximo, mínimo, veja manual de serviço) seja constante. Se, entretanto, o deslocamento aumentar, passando fora da zona de trabalho normal, a força diminui com o aumento do deslocamento. O risco de obter um efeito de frenagem insuficiente devido a deslocamento excessivo aumenta quando o freio estiver mal ajustado.

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S = deslocamento da câmara de freio/travões f reio/travões F = força de pressão

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Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem

Também ocorre × uma redução do momento que atua sobre o eixo excêntrico, ou seja, a força do pistão x o comprimento da alavanca/chave. (M1 = F×L1 é ,maior que M2 = F×L2. Além disso, a força F diminui quando o deslocamento aumenta, o que reduz ainda mais M2) Quando as alavancas de freio/chaves de travões não estão corretamente ajustadas, o deslocamento das câmaras de freio/travões podem ser insuficientes. Para evitar as consequências negativas destes fatores, os freios/travões de rodas devem ter uma manutenção que siga as instruções (veja ”instruções para inspeção, grupo 0)

 Zona de trabalho trabalho normal (A)

Caso extremo

4 Vitrifi Vitrificaç cação ão ou alisam alisament ento o da guarniç guarnição/  ão/  calço

A vitrificação representa uma deterioração progressiva da fricção/atrito quando se verificam frenagens suaves mas prolongadas Na superfície de desgaste da guarnição/calço se acumula material com ação ”lubrificante”. Esse material é necessário para aumentar a duração da guarnição/calço, e proporciona ao mesmo um certo fading (Veja ”Fading térmico - modificação desejável das propriedades das guarnições de freio/calços de travão”). Durante a vitrificação se acumulam materiais na superfície da guarnição/calço. Esses materiais podem, normalmente, ser removidos fazendo algumas frenagens/travagens a fundo, renovando desse modo a superfície de contato. Algumas guarnições/calços mostram mais tendência para a vitrificação que outros. A meta é não modificar o coeficiente de fricção/atrito, mantendo-o em princípio constante.

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A estabilidade do coeficiente de fricção/atrito é, contudo, altamente dependente da qualidade da guarnição/calço. Por esse motivo deve sempre usar guarnições/calços originais. Nota! Uma guarnição/calço vitrificada nem sempre apresenta a superfície brilhante. Pode mesmo estar coberta de poeira.

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Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem

5 Fa Fadi ding ng por por vel veloc ocid idad adee

O fading por velocidade é uma diminuição do efeito de frenagem/travagem quando a velocidade aumenta. Está relacionado com o fading térmico, uma vez que uma frenagem/travagem a alta velocidade provoca um aquecimento muito rápido na superfície de contato entre a guarnição/calço e o tambor. Como já foi visto, a fricção/atrito diminui com a temperatura crescente (veja ”Fading”).

6 Envel Envelheci hecimen mento to da guarn guarniçã ição/c o/calç alço o

Temperaturas altas muito prolongadas podem provocar um ”envelhecimento” prematuro da guarnição/calço, ou seja, alguns dos componentes podem se modificar ou mesmo se desagregar antes de terem trabalhado. As propriedades e a fricção/atrito da guarnição/calço podem então piorar.

7 Outros

Oleos, água, poeira, etc. têm uma influência negativa sobre a fricção/atrito.

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Fenômenos que reduzem o conforto

Fenômenos que reduzem o conforto - vibrações dos freios/travões Generalidades sobre vibrações Vibrações causadas pelo freio/travão das rodas são desconfortáveis numa gama ampla de frequências e originam problemas variados, dependentes da frequência. Normalmente falamos em cinco tipos de vibrações ou fenômenos vibratórios. ”Chiadeira”

- Vibração Vibração de alta frequência frequências, s, que incomod incomodaa o ouvido. ”Zumbido”

- Vibração Vibração da ordem ordem dos 50 Hz que ocorre ocorre durante ao dar a ré. Vibrações de baixa frequência

- 2 vezes por por giro das das rodas a alta velocid velocidades, ades, a mais que 70 km/h. - 2 vezes por por giro das rodas rodas a baixa baixa velocidavelocidades, a aproximadamente 40 km/h. - causadas causadas por manchas manchas de têmpera têmpera A frequênfrequência é definida pela quantidade de manchas no tambor. A principal causa de vibrações no sistema de freios está no fato de os componentes que rodam, p. ex. o tambor, não serem circulares (ovalados, enrugados, etc.). Por esse motivo, o tambor tem uma oscilação radial. Existem sempre perturbações sob forma de oscilações. Contudo, os componentes do veículo possuem normalmente capacidade de absorção. Essa absorção evita, desde que as oscilações não sejam grandes, a formação de vibrações. Quando o amortecimento por absorção diminui ou a perturbação aumenta, se formam vibrações que podem ser ainda ampliadas por ressonância.

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A ressonância ocorre quando um componente vibra com sua frequência própria mais ou menos como a corda de um violino sob ação do arco. Pode ocorrer ressonância p. ex. quando um dos eixos do veículo oscila em torno do seu eixo ei xo de rotação ou quando uma roda dianteira oscila para frente e para trás sobre o apoio do pino mestre. Neste caso, ocorrem vibrações no volante.

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Fenômenos que reduzem o conforto

Ruídos agudos do freio/travões ”Chiadeira” Esta é uma vibração cuja frequência origina um som desagradável. Guarnições/calços de alta fricção/atrito têm geralmente uma tendência mais pronunciada para criar este ruído que guarnições/calços de baixa fricção/atrito (pense na resina que se aplica ao arco do violino para aumentar sua fricção/atrito). Sabão no arco = ausência de som no violino Sabã Sabãoo no frei freioo = ausê ausênncia cia de de ”ch ”chia iade deir ira” a”,, mas também ausência de frenagem/travagem (baixa fricção/atrito) Uma origem da ”chiadeira” do freio/travões pode ser o resultado de frenagens/travagens pouco intensas, a velocidades moderadas, ou um mancal desgastado do eixo excêntrico ou da fixação das sapatas/maxilas. Outra causa pode ser a rebitagem defeituosa das guarnições de freio/calços de travão, que pode provocar um apoio incorreto contra a sapata/maxila, com o resultado de que os rebites afrouxem ou que a guarnição/calço afrouxe em volta dos rebites.

Uma regra geral para rebitar guarnições de freio/calços de travão é que a superfície de contato das sapatas/maxilas esteja bem limpa. Remova toda a oxidação/ferrugem e sujeira/sujidade das sapatas/maxilas. Esmerilhe eventuais rugosidades das sapatas/maxilas, tais como rebarbas nos furos dos rebites, mas não esmerilhe tanto que origine rebaixos ou planos (veja a figura).

Rebitagem com força de aperto excessiva: exce ssiva: 1 O material em volta do rebite incha, fazendo

com que a guarnição/calço nos espaços entre os rebites não entre em contato com a sapata/maxila. 2 Podem aparecer trincas/gretas em volta dos furos para os rebites. Rebitagem com força de aperto em falta 1 Os movimentos entre guarnição/calço e

sapata/maxila, permitidos pelo fraco aperto dos rebites, podem originar vibrações do tipo da ”chiadeira” do freio/travões. 2 Os movimentos entre guarnição/calço e sapata/maxila podem ainda originar a fadiga dos rebites e o desgaste dos furos de rebite, provocando o desprendimento das guarnições/calços. Para que a montagem seja correta, a força da máquina máquina de rebitar deve deve ser de 16 a 18 kN. Este valor é válido para todas as guarnições de freio/calços de travão da Scania.

 A Não é necessário necessário retrabalhar  retrabalhar   B Rebarbas nos nos furos de rebitagem rebitagem C, D Esmeri Esmerilag lagem em mal mal feita feita Superfície da sapata/maxila no furo de rebite

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Fenômenos que reduzem o conforto

Ruídos graves do freio/travões ”Zumbido” Durante a frenagem/travagem, as sapatas/  maxilas são pressionadas contra o tambor de freio/travão. As molas da suspensão e as vigas dos eixos se deformam, girando um pouco, em consequência do momento de frenagem transmitido. Durante esta rotação do eixo, o movimento da alavanca de freio/chave de travões e da haste de pressão é retardado pelo momento de inércia do sistema. A pressão das sapatas/maxilas contra o tambor de freio/travão aumenta, o que por sua vez provoca uma maior rotação das molas e vigas dos eixos. Veja a figura. A pressão máxima entre sapatas/maxilas e tambor é rapidamente atingida. As sapatas/maxilas ressaltam para trás sob ação da força elástica e a ação da alavanca de freio/chave de travões é retardada ainda mais e alivia a força de frenagem mais que o necessário. Rapidamente se estabelece um fenômeno pendular de frenagem alternando com alívio do freio, o qual prossegue com a frequência própria do sistema dos eixos. A vibração surge com mais facilidade se o amortecimento (= fricção/atrito no sistema) for baixa, por exemplo devido a baixa fricção/  atrito nas buchas/casquilhos dos eixos excêntricos do freio. Como já descrevemos anteriormente, surge uma vibração quando o tambor de freio/travão e o eixo excêntrico se moverem em sentidos opostos. Quando se movem no mesmo sentido, a sapata/maxila primária é acionada por uma força menor, reduzindo sua capacidade de auto-bloqueio.

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1       3       0       1       2 _       0       1

1 = Sapata/maxila primária

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Fenômenos que reduzem o conforto

Vibrações de baixa freqüência, velocidade alta Este tipo de vibrações pode aparecer durante frenagens/travagens prolongadas, p. ex. em declives muito prolongados. A distribuição de temperatura no tambor não é uniforme. Na posição A da figura o tambor ta mbor tem uma temperatura um pouco mais elevada. O material neste ponto dilata mais que no restante do tambor. O resultado é que a superfície do tambor encurva para o interior. A guarnição/calço encostará somente neste ponto, que ficará ainda mais quente. A rugosidade aumenta mais, e o tambor fica ovalado. Um tambor de freio/travão ovalado provoca variações de momento. Quando a rugosidade do tambor atingir o ”dedão” da guarnição/calço, sucederá um forte auto-aperto da sapata/maxila, o que provocará um aumento das variações de momento em e m torno do pino de sapata/perno de maxila. As variações de momento serão tanto menores quanto mais ”dentro” da sapata/maxila for o ponto de contato da guarnição/calço com o tambor. (A força é constante, mas o braço da alavanca diminui). Guarnições/calços curtos acarretam também variações de momento menores, o que reduz as perturbações. A sua duração também diminui.

Vibrações causadas por manchas térmicas As manchas térmicas aparecem quando o freio/travão esquenta para além do limite em que se verificam modificações no material do tambor de freio/travões. Veja ”Tambor de freio/travões”. Frenagens/travagens intensivas a velocidades altas e frenagens/travagens suaves mas prolongadas podem originar manchas térmicas (irregularidades sob a forma de manchas de têmpera). As manchas térmicas podem originar vibrações. O problema é ainda amplificado, se a distribuição da frenagem/travagem pelos eixos não for a correta.

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Fenômenos que reduzem o conforto

Vibrações de baixa freqüência, velocidade baixa Vibrações de baixa frequência, por exemplo do volante de direção são desagradáveis durante frenagens/travagens suaves a velocidades inferiores a 40 km/h. As variações de momento de frenagem/travagem se propagam via articulação do pino mestre ao barramento da direção, atingindo o volante. Normalmente, a origem está em deformações ou inclusão de sujeira/sujidade no conjunto aro/jante-tambor-cubo. Um aro/jante defeituoso, apertado num tambor e cubo, pode provocar a deformação do tambor. Mesmo um aperto errado dos parafusos/pernos de roda pode provocar uma deformação do tambor. Por esse motivo, o aperto deve ser feito com c om os momentos indicados e seguindo o método de trabalho recomendado (veja o livro de instruções ou o manual de serviço grupo 9).

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