Studiul Sistemului de Franare

Facultatea de Inginerie Mecanică Specializarea: SRTIM ANUL I Master

STUDIUL SISTEMULUI DE FRÂNARE

(PROIECT)

Brașov 2011

CUPRINS Capitolul I Rolul sistemului sistemului de frânare………………..…………………………..…………2 frânare………………..…………………………..…………2 Capitolul II Clasificarea sistemelor de frânare............…........................................... frânare............….........................................................4 ..............4 Capitolul III Sistemul principal de frânare 3.1 Sistemul principal de frânare 3.1.1 Construcția generală a sistemului sistemului de frânare cu antrenare antrenare prin lichid.........................................………………………………………………………5 3.1.2 Cilindrul principal de frânare....................................... frânare.............................................................. ........................................8 .................8 3.2 Sistemele de frânare cu antrenare pneumatic 3.2.1 Compresorul.............................. Compresorul..................................................... .............................................. .............................................. ............................10 .....10 3.2.2 Regulatorul de presiune............................ presiune................................................... .............................................. ....................................10 .............10 3.3 Construc Construcția și funcționarea ionarea frânelor frânelor propriu-zis propriu-zisee 3.3.1 Frânele cu tambur tambur si sabo ți inefreriori............................................ inefreriori.................................................................1 .....................111 3.3.2 Frâne cu disc..................................... disc............................................................ .............................................. ............................................1 .....................155 3.3.3 Frâne suplimentare............................. suplimentare.................................................... .............................................. ...........................................18 ....................18 Capitolul IV Alegerea sistemului de frânare. justificarea schemei constructive 4.1 Regimurile de frânare ale autoturismului 4.1.1 Cazul frânării integrale................................ integrale........................................................ ............................................... .................................19 ..........19 . 4.1.2 Cazul frânării numai ro ților pun ții fa ță........................................ ă............................................................... ........................20 .20 4.1.3 Cazul Cazul frânării frânării numai a roților punții spate........................ spate............................................... ...................................20 ............20 4.2 Determinarea momentelor de frânare.................................... frânare........................................................... .............................................. .......................22 22 4.3 Calculul frânei disc fa ță.......................................... ă................................................................. .............................................. .....................................23 ..............23 4.4 Calculul frânei disc spate.................................. spate......................................................... .............................................. ...........................................25 ....................25 4.5 Verificarea la uzură.................................... uzură........................................................... .............................................. .............................................. ...........................26 ....26 4.6 Lucrul mecanic specific la frânare.................................... frânare........................................................... .............................................. ...........................26 ....26 4.7 Puterea specifică la frânare..................................... frânare............................................................ .............................................. .....................................27 ..............27 4.8 Calculul termic a frânelor  4.8.1 Calculul termic al frânelor la frânarea intensivă...................................... intensivă..................................................27 ............27 4.8.2 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor  îndelungate.......................... îndelungate................................................. .............................................. .............................................. ...................................28 ............28 4.8.3 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor  repetate................................ repetate....................................................... .............................................. .............................................. ...................................28 ............28 4.9 Calculul şi construcţia mecanismului de acţionare a sistemului de frânare..................................... frânare............................................................ .............................................. ...........................................29 ....................29 4.10 Constructor mondial de produse pentru sistemul de frânare cu disc...................................... disc............................................................. .............................................. ............................................3 .....................311 4. 11 Itinerariu Itinerariu de fabricație a discului de frână 4.11.1 Etapele fabricării discului de frână.............. f rână..................................... .............................................. ................................32 .........32 4.11.2 Tratamentul termic al discului de frână........................................................ frână..............................................................33 ......33 4.12 Sistemul de frânare fr ânare ABS ............................................ ................................................................... .............................................. ...............................34 ........34 4.12.1 Avantajul sistemului de frânare ABS faţă de sistemul de frânare convenţional.................................... convenţional.................................... ……..………………34 4.12.2 Schema şi funcţionarea sistemului de frânare ABS..................................................................................................................35

2

CUPRINS Capitolul I Rolul sistemului sistemului de frânare………………..…………………………..…………2 frânare………………..…………………………..…………2 Capitolul II Clasificarea sistemelor de frânare............…........................................... frânare............….........................................................4 ..............4 Capitolul III Sistemul principal de frânare 3.1 Sistemul principal de frânare 3.1.1 Construcția generală a sistemului sistemului de frânare cu antrenare antrenare prin lichid.........................................………………………………………………………5 3.1.2 Cilindrul principal de frânare....................................... frânare.............................................................. ........................................8 .................8 3.2 Sistemele de frânare cu antrenare pneumatic 3.2.1 Compresorul.............................. Compresorul..................................................... .............................................. .............................................. ............................10 .....10 3.2.2 Regulatorul de presiune............................ presiune................................................... .............................................. ....................................10 .............10 3.3 Construc Construcția și funcționarea ionarea frânelor frânelor propriu-zis propriu-zisee 3.3.1 Frânele cu tambur tambur si sabo ți inefreriori............................................ inefreriori.................................................................1 .....................111 3.3.2 Frâne cu disc..................................... disc............................................................ .............................................. ............................................1 .....................155 3.3.3 Frâne suplimentare............................. suplimentare.................................................... .............................................. ...........................................18 ....................18 Capitolul IV Alegerea sistemului de frânare. justificarea schemei constructive 4.1 Regimurile de frânare ale autoturismului 4.1.1 Cazul frânării integrale................................ integrale........................................................ ............................................... .................................19 ..........19 . 4.1.2 Cazul frânării numai ro ților pun ții fa ță........................................ ă............................................................... ........................20 .20 4.1.3 Cazul Cazul frânării frânării numai a roților punții spate........................ spate............................................... ...................................20 ............20 4.2 Determinarea momentelor de frânare.................................... frânare........................................................... .............................................. .......................22 22 4.3 Calculul frânei disc fa ță.......................................... ă................................................................. .............................................. .....................................23 ..............23 4.4 Calculul frânei disc spate.................................. spate......................................................... .............................................. ...........................................25 ....................25 4.5 Verificarea la uzură.................................... uzură........................................................... .............................................. .............................................. ...........................26 ....26 4.6 Lucrul mecanic specific la frânare.................................... frânare........................................................... .............................................. ...........................26 ....26 4.7 Puterea specifică la frânare..................................... frânare............................................................ .............................................. .....................................27 ..............27 4.8 Calculul termic a frânelor  4.8.1 Calculul termic al frânelor la frânarea intensivă...................................... intensivă..................................................27 ............27 4.8.2 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor  îndelungate.......................... îndelungate................................................. .............................................. .............................................. ...................................28 ............28 4.8.3 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor  repetate................................ repetate....................................................... .............................................. .............................................. ...................................28 ............28 4.9 Calculul şi construcţia mecanismului de acţionare a sistemului de frânare..................................... frânare............................................................ .............................................. ...........................................29 ....................29 4.10 Constructor mondial de produse pentru sistemul de frânare cu disc...................................... disc............................................................. .............................................. ............................................3 .....................311 4. 11 Itinerariu Itinerariu de fabricație a discului de frână 4.11.1 Etapele fabricării discului de frână.............. f rână..................................... .............................................. ................................32 .........32 4.11.2 Tratamentul termic al discului de frână........................................................ frână..............................................................33 ......33 4.12 Sistemul de frânare fr ânare ABS ............................................ ................................................................... .............................................. ...............................34 ........34 4.12.1 Avantajul sistemului de frânare ABS faţă de sistemul de frânare convenţional.................................... convenţional.................................... ……..………………34 4.12.2 Schema şi funcţionarea sistemului de frânare ABS..................................................................................................................35

2

4.12.3

Sistemul

EDL

a

ABS-

ului..................................................................................37

4.12.4 Avantajele sistemului de frânare ABS…………..................................... ABS…………...............................................38 ..........38 4.13 Întreţinerea sistemul principal de frânare.................................................... frânare..............................................................38 ..........38 Capitolul V. Sistemul staţionar de frânare........... f rânare.................................. .............................................. .............................................. .......................40 40 Capitolul VI. Diagnosticarea sistemului de frânare 6.1 Tabele Tabele cu simptomele și cauzele cauzele probabile ale defecțiunilor sistemelor de frânare.............................................. frânare..................................................................... ..................................43 ...........43 6.2 Imagini cu un atelier destinat sistemului de frânare...................................... frânare................................................45 ..........45 6.3 Controlul etanşeităţii cilindrului etrier........................................ etrier............................................................... ........................... .... 46 6.4 Controlul etanşeităţii servofrânei................................ servofrânei....................................................... ............................................4 .....................477 6.5 Controlul jocului dintre garniturile de frână fr ână ale saboţilor şi tamburul de frână spate ( sistem clasic )............................................ )................................................................... .............................................. ...........................................47 ....................47 Capitolul VII. Reparaţii ale sistemului de frânare 7.1 Demontarea, repararea şi remontarea pompei centrale de frână........................................ frână............................................................... .............................................. .............................................. ...................................48 ............48 7.2 Demontarea, repararea şi remontarea etrierului de frână faţă........................................ faţă............................................................... ............................................... ............................................... ................................49 .........49 7.3 Mod de lucru..................................... lucru............................................................ .............................................. .............................................. ........................49 .49 7.4 Modalită Modalități de cre ștere a calită calită ții a sistemului sistemului de frânare... frânare........ .......... .......... .......... .......... .......... .......... ........50 ...50 Capitolul VIII.CONCLUZII................. VIII.CONCLUZII........................................ .............................................. .............................................. ......................................51 ...............51 Bibliografie................................ Bibliografie....................................................... .............................................. ............................................... ............................................... .........................53 ..53

3

STUDIUL SISTEMULUI DE FRÂNARE I.Rolul sistemului de frânare

Fig. 1.1 Ansamblu disc frână  Sistemului de frânare are rolul: - de a reduce viteza automobilului până la o valoare dorită sau chiar până la oprirea lui. - de a imobiliza automobilul în staţionare,pe staţionare,pe un drum orizontal orizontal sau în pantă. - de a menţine constantă viteza automobilului în cazul coborârii unor pante lungi. Frânele sunt mai eficiente cu cât distanţa până la oprire este cât mai mică. Sistemul de frânare perminte realizarea unor deceleraţii maxime de 6-6.5 m/s 2-pentru autoturisme şi de 6m/s 2- pentru autocamioane. autocamioane. Condiţii ce trebuiesc îndeplinite de sistemul de frânare: - să asigure o frânare sigură; - să asigure imobilizarea automobilului în pantă; - să fie capabil de anumite deceleraţii impuse; - frânarea să fie progresivă,fară şocuri; - efortul în a frâna fr âna autovehiculul autovehiculul să nu fie mult prea mare; - frâna să acţioneze în ambele sensuri de mişcare a autovehiculului; 4

- să aibă o construcţie simplă şi să fie uşor de întreţinut; - să se regleze uşor sau chiar automat; - să poate evacua căldura degajată în timpul frânării. Calităţiile sistemului de frânar –  eficacitatea, stabilitatea, fidelitatea, confort. Eficacitatea sistemului de frânare asigură punerea în valoare a performanţelor de viteză ale automobilului, deoarece de el depinde siguranţa circulaţiei la viteze mari. Stabil Stabilita itatea tea care care consti constituie tuie calita calitatea tea automo automobil bilulu uluii de menţi menţine nere re a traiec traiector toriei iei în  procesul frânării, depinde de tipul frânelor, natura şi starea căii de rulare. Fidelitatea este calitatea frânelor de a obţine deceleraţii identice la toate roţile, pentru un efort de acţionare determinat. Conf Confor ortu tull este este cali calita tate teaa care care cont contri ribu buie ie la creş creşte tere reaa secu securit rităţ ăţii ii circ circul ulaţ aţie ieii ruti rutier eree (progresivitatea fânării, eforturi reduse la pedală, absenţa zgomotelor şi vibraţiilor). Sistemul de frânare trebuie să asigure decelerarea maximă a automobilului, permisă de aderenţă, cu condiţia ca automobilul să rămână manevrabil, adică sistemul de direcţie să poată realiza traiectoria comandată. Conform legii circulaţiei pe drumurile publice, autoturismele trebuiesc echipate cu două sisteme de frânare fr ânare independente: -sistemul de frânare de serviciu, care trebuie să acţioneze pe toate roţile; -sistemul de frânare de staţionare, care trebuie să asigure frânarea sigură a automobilului staţionat pe panta maximă.

Fig. 1.2 Sistemul de frânare al unui autovehicul  1-discul de frână; 7-pedala de frână; 2-etrie ; 8-tijă; 3-senzori de turaţie ; 9-relee; 4-conducte de frână; 10-disc protecţie; 5-unitate hidraulică; 11-disc; 6-lampă defecţiune ABS; 12-butuc. 5

II. Clasificarea sistemelor de frânare Sistemele de frânare, dupa rolul pe care-l au, se clasifică în: -  sistemul principal de frânare, care se utilizează la reducerea vitezei de deplasare sau la oprirea automobilului. Datorită acţionării, de obicei prin apăsarea unei pedale cu piciorul, se mai numeşte şi frâna de picior. - sistemul staţionar de frânare sau frâna de staţionare care are rolul de a menţine automobilul imobilizat pe o pantă, în absenţa conducătorului, un timp nelimitat, sau suplineşte sistemul  principal în cazul defectării acestuia. Datorită acţionării manuale, se mai numeşte şi  frâna de mână . Frâna de staţionare este întâlnită şi sub denumirea de „ frână de parcare" sau „de ajutor ”. Frâna de staţionare trebuie să aibă un mecanism de acţionare propriu, independent de cel al frânei principale. Decelerația recomandată pentru frâna de sta ționare trebuie să fie egală cu cel puţin 30% din deceleraţia frânei principale. In general frâna de staţionare preia şi rolul frânei de siguranţă; -  sistemul suplimentar de frânare sau dispozitivul de încetinire care are rolul de a menţine constantă viteza automobilului, la coborârea unor pante utilizarea îndelungată a frânelor. Acest sistem de frânare se utilizează în cazul automobilelor cu mase mari sau destinate special să lucreze în regiuni de munte, contribuind la micşorarea uzurii frânei principale şi la sporirea securităţii circulaţiei. Sistemul principal de frânare se compune din  frânele propriu-zise şi mecanismul de acţionare a frânelor. După locul unde este creat momentul de frânare (de dispunere a frânei propriu-zise), se deosebesc: frâne pe roţi şi frâne pe transmisie. După forma piesei care se roteşte, frânele propriu-zise pot fi: cu tambur (radiate), cu disc (axiale) şi combinate. După forma pieselor care produc frânarea, se deosebesc: frâne cu saboţi, frâne cu bandă şi frâne cu discuri. După mecanismul de acţionare, frânele pot fi: cu acţionare directă, pentru frânare folosindu-se efortul conducătorului; cu servoacţionare, efortul conducătorului folosindu-se numai pentru comanda unui agent exterior care produce forţa necesară frânării; cu acţionare mixtă, pentru frânare folosindu-se atât for ța conducătorului cât şi forţa dată de un servomecanism.

6

III. Sistemul principal de frânare 3.1 Sistemele de frânare cu antrenare prin lichid 3.1.1 Construcția generală a sistemului de frânare cu antrenare prin lichid, principiul de frânare. Destinația părților componente a sistemului de antrenare cu lichid. În prezent, la automobile, acţionarea hidraulică a frânelor este cea mai răspândită, datorită următoarelor avantaje: repartizarea efortului de frânare între punţi, proporţional cu greutatea ce le revine, se realizează foarte uşor; repartizarea uniformă a presiunii pe saboţi; randament ridicat; construcţie simplă şi uşor de întreţinut. Principiul de funcţionare se bazează  pe transmiterea forţei de acţionare, exercitată de conducător asupra pedalei, lichidului închis în instalaţia sistemului şi folosirea presiunii dezvoltate în masa lichidului pentru acţionarea cilindrilor de frână. Sistemele de acţionare hidraulică pot fi: cu un circuit sau cu un circuit dublu (soluţie generalizată în prezent). Dezavantajele acționării hidraulice pot fi: - imposibilitatea realizării unui raport de transmisie ridicat; - scoaterea din funcțiune a intregului dispozitiv de frânare în cazul spargerii unei conducte; - scăderea randamentului transmisiei la temperaturi joase; - pătrunderea aerului în circuitul hidraulic duce la mărirea cursei pedalei și reduce foarte mult eficiența frânării. În general, sistemul de frânare al automobilului se compune din: - dispozitivul de frânare; - dispozitivul de încetinire; - mecanismul de frânare; - elementul de comandă. Transmisia hidraulică a dispozitivului de frânare este compusă din următoarele elemente principale (fig.3.1) : cilindrul principal 1, cilindrul de lucru 2 şi conducte de legătura 3 şi 4. elementul de comanda îl constituie cilindrul principal 1, care este o pompa hidraulică simplă, al cărei piston se acţionează, printr-o tijă, de către pedala de frână 5. Lichidul sub  presiune se transmite prin conductele 3 şi 4 către frânele din faţă şi din spate, acţionând prin intermediul pistonaşelor cilindrilor de lucru 2, saboţii sau plăcuţele pe care se afla garniturile de fricţiune. Pentru eliminarea aerului care eventual ar pătrunde în coloana de lichid, cilindri de lucru sunt prevăzuţi cu supape speciale destinate acestui scop. La apăsarea pedalei de frâna se transmite o presiune egala la toţi cilindri de lucru, iar eforturile de acţionare a frânelor  depind de diametrele pistoanelor.

7

Fig. 3.1 Schema de principiu a dispozitivului de frânare cu ac ț ionare hidraulică. În fig. 3.2 se prezintă schemele dispozitivelor de frânare cu transmisie hidraulica în cazul folosirii unui singur circuit pentru ambele punţi (fig.3.2,a)si în cazul a doua circuite (fig.3.2,b).

Fig. 3.2 Schemele dispozitivului de frânare cu ac ț ionare hidraulică cu unul sau doua circuite de  frânare: 1 – cilindru principal; 2 – pedală; 3 și 4 – conducte de legatură; 5 și 6 – cilindri de legatură. Sistemul de frânare serveste la: - reducerea vitezei automobilului până la o valoare dorită sau chiar până la oprirea lui; - imobilizarea automobilului în staționare, pe un drum orizontal sau in pantă; - menținerea constantă a vitezei automobilului în cazul coborârii unor pante lungi. Eficacitatea sistemului de frânare asigură punerea în valoare a performan țelor de viteză ale automobilului. In practică, eficiența frânelor se apreciază după distan ța pe care se opre ște un automobil având o anumita viteză. Sistemul de frânare permite realizarea unor decelerații maxime de 6-6.5 m/s2 pentru autoturisme și de 6 m/s2 pentru autocamioane și autobuze. Pentru a rezulta spații de frânare cât mai reduse este necesar ca toate ro țile automobilului să fie prevăzute cu frâne (frânare integrală). 8

Efectul frânării este maxim când roțile sunt frânate până la limita de blocare. Un sistem de frânare trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - să asigure o frânare sigură; - să asigure imobilizarea automobilului în pantă; - să fie capabil de anumite deceleraţii impuse; - frânarea să fie progresivă, fără şocuri; - să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare; - efortul aplicat la mecanismul de acţionare al sistemului de frânare să fie proporţional cu deceleraţia, pentru a permite conducătorului să obţină intensitatea dorită a frânării; - forţa de frânare să acţioneze în ambele sensuri de mişcare ale automobilului; - frânarea să nu se facă decât la intervenţia conducătorului; - să asigure evacuarea căldurii care ia naştere în timpul frânării; - să se regleze uşor sau chiar în mod automat; - să aibă o construcţie simplă şi uşor de întreţinut. Sistemul de frânare este compus din pompa centrală de frână, servofrâna și frânele cu disc, pentru roțile anterioare, respectiv frânele cu tambur, pentru ro țile posterioare. In func ție de puterea motorului, automobilul poate fi echipat cu frâne cu disc și la ro țile posterioare. Sistemul hidraulic de frânare este compus din două circuite, care func ționează în diagonală. Adică un circuit acționează frânele față dreapta/spate stanga și celălalt ac ționează frânele fa ță stanga/spate dreapta. Prin aceasta, în cazul defectări unui circuit de exemplu din cauza neetanșeității, automobilul poate fi frânat prin intermediul celui de-al doilea circuit de frânare, nefiind afectată stabilitatea acestuia pe traiectoria de deplasare. Presiunea pentru ambele circuite de frânare este creată în pompa centrală de frână tandem, prin intermediul pedalei de frână. Rezervorul de lichid de frână, care este dispus în compartimentul motorului, deasupra  pompei centrale de frână, alimentează întregul sistem de frânare cu lichid de frână. Un nivel de lichid de frână prea scăzut în rezervor este indicat la automobilele prin aprinderea unui bec de control în tabloul de bord. In orice caz, nivelul de umplere al rezervorului de lichid de frână ar trebui verificat în mod regulat. Servofrâna la modelele cu motoare pe benzină utilizează o parte din vacuumul creat de motor în colectorul de aspirație. La acționarea pedalei de frână, for ța de apasare este amplificată, prin intermediul unor supape. Deoarece la modelele cu motoare Diesel nu există depresiune în colectorul de aspirație, o pompa de vacuum montată în partea posterioară a chiulasei creează depresiunea necesară func ționării servofrânei. Pompa de vacuum este antrenată de către arborele cu came. Frânele anterioare cu disc sunt dotate cu etrieri mobili. In acest caz, pentru apasarea plăcu țelor  de frână pe disc este necesar un singur piston. La frâna posterioară cu disc există doi etrieri ficși. Pentru apăsarea plăcuțelor de frână, în cazul etrierului fix, este nevoie de două pistoane. Frâna de mână este ac ționată prin intermediul unor cabluri și ac ționează asupra ro ților   posterioare. La modelele cu frâne cu disc la puntea posterioară, sunt montate tambururi de frână suplimentare în discurile de frână pentru frâna de mănă. Acest lucru este necesar  deoarece frâna cu disc nu se dovede ște a fi o frână de sta ționare eficientă.

9

Plăcuțele de la frânele cu disc cât și sabo ții de la frânele posterioare cu tambur se reglează automat, astfel încat reglarea frânei ro ților posterioare devine necesară doar în cazul in care la reparație s-a demontat sistemul de frânare.

Fig.3.3 Schema sistemului de frânare al automobilului GAZ-55A . 1 – Colectorul de admisie a motorului; 2 – supapa de întoarcere; 3 – pedala; 4 – cilidrul principal a frânei; 5 – piston; 6 – arcul de întoarcere; 7 – arcul supapei; 8 –   supapa de întoarcere; 9 – supapa; 10 – servofrâna; 11 – filtru de aer;   12, 14 – cilindrele roților; 13 – frâna ro ții din fa ță; 15 – frâna ro ții din spate.

3.1.2 Cilindrul principal de frânare Pompa centrală sau cilindrul hidraulic principal "constituie elementul de comandă al acţionării hidraulice. Construcţia ei depinde de numărul circuitelor de frânare, de tipul servomecanismului etc. In fig.3.4 se reprezintă construcţia pompei centrale folosite la acţionarea hidraulică a frânelor de la roţile din faţă ale autocamioanelor ROMAN. Pompa centrală este formată de corpul 1 în care este prelucrat cilindrul pompei, pistonul 16, rezervorul compensator cu lichid 3 (demontabil) cu capacul 4, prevăzut cu orificiul de aerisire, supapa dublă, formată din supapa de refulare 12 şi supapa de reţinere 11. Pistonul 16 are o construcţie specială, având prevăzute nişte canale, care permit trecerea lichidului la revenire, şi două garnituri: garnitura principală sau de pompare 14 şi garnitura secundară de etanşare 17. Pistonul, la spate, este prevăzut cu şaiba de limitare 18 şi cu inelul de siguranţă 19. Pentru ca trecerea lichidului să nu fie blocată de garnitura 14, între acesta şi capul  pistonului se montează şaiba 15 (care dezlipeşte garnitura de piston în timpul cursei de revenire). Garnitura pistonului şi supapa 11 au arcuri separate 6 şi 13, ambele şprijinindu-se  pe discul găurit 7.

10

Fig.3.4 Pompa centrală. Legătura dintre cilindrul pompei şi rezervorul de compensare se realizează prin două orificii: 2 (compensator) şi 5 (de egalizare). Orificiul 2 alimentează pompa cu lichid din rezervor, la revenirea pistonului, şi permite evacuarea aerului din compartimentul pistonului. Orificiul 5  permite trecerea lichidului între cilindru şi rezervor, atunci când au loc dilatarea lichidului şi evacuarea aerului din pompa centrală. La acţionarea sistemului de frânare, pistonul 16 este deplasat spre dreapta, împingând lichidul. Arcul supapei 12 va ceda forţei exercitate de lichid şi va deschide supapa de refulare, iar lichidul va fi împins prin conducte. La încetarea efortului de frânare, dacă eliberarea pedalei se face lent, o dată cu deplasarea pistonului 16, sub acţiunea arcului 6, spaţiul din faţa pistonului se umple cu lichid reîntors prin conducte, ce deschide supapa de reţinere 11 (ca urmare a revenirii arcurilor de la saboţi). Dacă eliberarea  pedalei se face brusc, deplasarea rapidă a pistonului spre stânga face ca în faţă să se formeze o depresiune. Ajutată de şaiba 15, garnitura 14 se dezlipeşte de piston, iar, prin canalele  pistonului, lichidul trece din compartimentul pistonului şi umple spaţiul din faţa pistonului. Prin supapa 8, se face aerisirea pompei, iar prin reducţia 10, etanşată cu garnitura 9, legarea conductei de frână la corpul pompei. In fig. 3.5 este reprezentată o pompă centrală în tandem cu două pistoane, pistonul 2 deservind circuitul frânelor roţilor din fată, iar pistonul 5 circuitul franelor rotilor din spate. Cele doua pistoane se deplaseaza in cilindrul principal 1.

Fig. 3.5. Pompa centrală în tandem utilizată la ac ț ionarea cu dublu circuit. 1 – corp; 2 - piston primar; 3 - resort pentru pistonul primar; 4 - racorduri circuit faţă; 5 - piston secundar; 6 - resort pentru pistonul secundar; 7 - racord circuit spate; 8 - supapă dubla (refulare şi reţinere); 9 - supapă de purjare; 10 - racorduri de comunicare cu rezervorul de lichid frână; 11 - ştifturi. 11

3.2. Sistemele de frânare cu antrenare pneumatic 3.2.1 Compresorul In general, la sistemele de frânare ale automobilelor se folosesc compresoare cu piston, cu o singură treaptă, mono sau bicilindrice. In fig. 3.6 este reprezentat compresorul monocilindric (cu capacitatea cilindrică de 213 cm3), utilizat la autocamioanele ROMAN. La coborârea pistonului 8, aerul este aspirat în cilindru, din atmosferă sau din galeria de aspiraţie a motorului, prin supapa de aspiraţie 2. La ridicarea  pistonului, aerul este comprimat şi refulat, prin supapa 1 şi racordul D, catre rezervoarele de aer comprimat.

Fig.3.6. Construcț ia compresorului monocilindric. D – racord de refulare, S – racord de aspirație, 1 – supapa de presiune cu discuri, 2 – supapa de aspira ț ie cu discuri, 3 – suportul   pompei, 4 – arbore cotit, 5 – inel de etan șare radial, 6 – rulment, 7 – contragreutate, 8 – piston, 8 – biela, 10 – lagăr de alunecare.

3.2.2 Regulatorul de presiune Regulatorul de presiune are rolul de a menţine în sistemul de conducte al sistemului de frânare presiunea prescrisă pentru orice regim de turaţie al compresorului. Regulatorul de presiune utilizat la autocamioanele ROMAN (fig. 3.7) are incluse în construcţie un filtru de aer şi un racord pentru umplerea cu aer comprimat a pneurilor  automobilului. Aerul debitat de compresor intră în regulator prin orificiul L. după care este trecut prin filtrul de aer 7 şi apoi trimis prin supapa de reţinere 2 şi racordul V spre rezervorul de aer comprimat. Când presiunea aerului comprimat atinge valoarea de 7.3 bar, membrana 16 se ridică şi permite aerului să pătrundă prin duza 14 spre pistonul 12. Pistonul coboară şi deschide, supapa de suprapresiune 11, care descarcă în atmosfera aerul comprimat, prin racordul 10. 12

Scăderea bruscă a presiunii din amontele supapei de reţinere 2 face ca aceasta să se închidă, împiedicând ieşirea în atmosferă a aerului comprimat din sistemul de frânare. Dacă presiunea aerului comprimat din conducte scade sub valoarea prescrisă (6.2 bar la frânele cu două conducte şi 4.8 barda cele cu o conductă), presiunea de deasupra pistonului 12 scade, aerul iese prin duza de aerisire 13, iar membrana 16 închide duza 14. In acest caz, compresorul debitează aerul comprimat prin supapa de reţinere direct spre rezervoare. Pentru umplerea cu aer eomprimat a pneurilor, se desface piuliţa-fluture 4 şi se montează un furtun adecvat. La desfacerea pîulitei se deschide în mod automat şi supapa de umplere din racord.

Fig. 3.7 Construcț ia regulatorului de presiune cu filtru.  L – racordul de la compresor; V – racordul spre rezervoarele de aer comprimat; 1 –  regulatorul de presiune; 2 – supapa de re ținere; 3 – orificiu de trecere; 4 – piuli ț a-fluture; 5  – distribuitor; 6 – intrarea I; 7 – filtru; 8 – arc de precomprimare; 9 – evacuarea; 10  – racord pentru evacuarea impurită ț ilor; 11– supapa de suprapresiune; 12 – piston de deconectare; 13 – duza de aerisire, 14 – duza membranei; 15 – intrarea II; 16 –  membrană; 17 – racord pentru dispozitivele de declan șare.

3.3 Construcția și funcționarea frânelor propriu-zise 3.3.1 Frânele cu tambur şi saboţi inferiori Părţile componente şi principiul de funcţionare. Datorită simplităţii lor. frânele cu tambur  şi saboţii interiori sunt foarte răspândite la automobile. În figura 3.8 este reprezentată schema de principiu a frânei cu tambur şi saboţi interiori a unei roţi. Solidar cu roata 1, încărcată cu sarcina G„ se află tamburul l care se roteşte în sensul indicat pe figură cu viteza unghiulară ω. Saboţii 3 sune articulaţi în punctele 4 pe talerul frânei care nu se roteşte cu roata, fiind fix.

13

La apăsarea pedalei 7, cama 6,  prin intermediul pârghiei 8, se roteşte şi apasă saboţii asupra tamburului 2. În această situaţie, între tamburi şi saboţi apar forţe de frecare ce vor da naştere la un moment de frânare M  f  , care se opune mişcării automobilului. Sub acţiunea momentului M  f  , în zona de contact a roţii cu drumul, ia naştere reacţiunea F r  îndreptată în sens opus mişcării. Tot în zona de contact apare reacţiunea verticală a drumului  Z r. 

Figura 3.8 Schema de principiu a frânei cu tambur și sabo ț i inferiori. În timpul frânării, datorită frecării ce ia naştere între tambur şi garniturile frecare ale saboţilor, energia cinetică a automobilului se transformă în căldură. În momentul opririi apăsării asupra  pedalei, arcul 5 readuce saboţii în pozi iniţială, iar frânarea încetează.

Tipuri de saboţi utilizaţi la frânele cu tambur. Sabotul primar şi   sabotul secundar, în figura 3.9 sunt reprezentate forţele care acţionează asupra un ei frâne cu doi saboţi simetrici 1 şi 2, articulaţi la un punct comun fix 4. În timpul frânării, saboţii apasă pe tamburul 4 cu forţa S, care determină reacţiunile normale N1 şi N2. Dacă tamburul se roteşte cu viteza unghiulară ω forţele  N1 şi N2 ce apasă asupra suprafeţelor de frecare, vor da naştere la două forţe de frecare  F 1 şi F2 care,  pentru saboţi, au sensul din figură, iar pentru tambur sens invers. Pentru simplificare, se consideră că atât reacţiunile normale N1 şi N2 cât şi forţele de frecare F1 şi F2 sunt aplicate la jumătatea suprafeţelor de frecare. Faţă de punctul de articulaţie al sabotului 2, forţa dă un moment de sens contrar momentului dat de forţa S, micşorând apăsarea sabotului tamburul roţii şi reducând astfel efectul de frânare corespunzător forţei S. Efectul de autoamplificare duce la mărirea forţei N 1 în comparaţie cu N 2 deci şi a lui F1 faţă de F2, pentru aceeaşi apăsare S a saboţilor. Datorită acestui fapt, la mersul corespunzător sensului indicat pe figură, sabotul 1 se va uza mai mult decât sabotul 2. Dacă se schimbă sensul de rotaţie, fenomenul se petrece invers.

Figura 3.9 Forțele care acționează asupra sabo ț iolor în timpul frînarii. 14

Sabotul care apasă mai mult asupra tamburului se întâlneşte sub denumirea de  sabot primar  (activ), iar celălalt de  sabot secundar  (pasiv). Pentru a egaliza uzurile la cei doi saboţi, se folosesc diverse soluţii constructive, ca: forţe de apăsare mai mici sau garnituri de frecare de dimensiuni mai mari la sabotul primar faţă de cel secundar. Sabotul articulat şi sabotul flotant, în funcţie de natura şi tipul reazemului saboţilor, frânele cu tambur şi saboţi interiori pot fi: cu saboţi articulaţi şi cu saboţi flotanţi. În cazul sabotului articulat, apropierea acestuia de tambur se realizează prin rotirea în jurul unui punct fix. Sabotul flotant se apropie de tambur printr-o mişcare compusă dintr-o rotaţie şi o translaţie.

Tipuri uzuale de frâne cu tambur şi saboţi interiori.  Frâna simplex. Frâna simplex are în compunere un sabot primar şi unul secundar, care pot fi articulaţi sau flotanţi. În figura 3.10, a este reprezentată frâna simplex la care ambii saboţi 7 şi 2 sunt articulaţi în reazemele 3 (saboţi articulaţi). Indiferent de sensul de rotaţie, unul din saboţi va apăsa mai mult asupra tamburului 6. Excentricele 4 şi 5 servesc în reglarea jocului dintre saboţi şi tambur. Saboţii sunt apăsaţi pe tambur cu forţe egale S  produse de acţiunea lichidului sub presiune asupra pistonaşelor ce se găsesc în cilindrul 7. La frâna simplex din figura 4.3, b acţionarea saboţilor 1 şi 2 (articulaţi în reazemele 3) se face prin intermediul camei 4 cu forţele S 1 şi S 2. În figura 3.10, c este reprezentată frâna simplex la care ambii saboţi 4 şi 5 articulaţi la un punct comun fix 6 ,  prin intermediul a două pârghii articulate oscilante l şi 2 (saboţi flotanţi) în acest caz, în timpul funcţionării, capetele interioare ale saboţilor ocupă poziţia în care întreaga lungime apasă pe tamburul 6. producându-se o uzare mai uniformă.

Figura 3.10 Frâna simplex: a și b – cu saboți articluați; c – cu sabo ți foltan ți.

 

 Frâna duplex. Frâna duplex are în compunere doi saboţi primari care pot lucra ca saboţi primari la rotaţia într-un singur sens (frâna uni-duplex) sau în ambele sensuri (duo-duplex).  Frâna duo-duplex (fig. 3.11) prezintă particularitatea că ambii saboţi lucrează cu efect de autoamplificare (ca saboţi primari) indiferent de sensul de rotaţie.

15

Figura 3.11 Frâna duplex. La frânare, pistoanele din cilindrii 5 şi 6 apasă saboţii l  şi 2 pe tamburul 4, iar aceştia, sub acţiunea forţelor de frecare, se deplasează pe direcţia de rotaţie. Dacă sensul de rotaţie este cel indicat pe figură, atunci sabotul l, sub acţiunea pistonului cilindrului 6 şi a forţei de frecare, se va sprijini pe opritorul 3 . În acelaşi timp sabotul 2, sub acţiunea pistonului cilindrului 5 şi a forţei de frecare, se va sprijini pe opritorul 3. La rotaţia în sens invers, sabotul l se va sprijini în opritorul 3, iar sabotul 2 în opritorul 3.  Frâna servo. Frâna servo sau frâna cu amplificare are doi saboţi primari, sabotul posterior  fiind acţionat de sabotul anterior. Datorită forţelor de frecare dintre sabotul anterior şi tambur, forţa de acţionare a sabotului posterior este mai mare în comparaţie cu forţa de acţionare a sabotului anterior, în acest fel, momentul de frânare se măreşte substanţial.  În cazul în care saboţii sunt primari numai la mersul înainte, frâna poartă denumirea de uni-servo, iar în cazul în care saboţii sunt primari pentru ambele sensuri de mers, frâna este întâlnită sub numele de duo-servo. În figura 3.12, a este reprezentată frâna uni-servo utilizată la roţile punţii din faţă la unele autocamioane. Sabotul 4 este articulat la partea superioară în reazemul 2 şi este acţionat de sabotul 3,  prin intermediul dispozitivului 8 de reglare a jocului. Datorită forţelor de frecare dintre sabotul 3 (acţionat de pistonul cilindrului 6) şi tamburul l, forţa cu care este acţionat sabotul 4 este mai mare decât forţa cu care este acţionat sabotul 3. De asemenea şi momentul de frânare va fi mai mare.

Figura 3.12 Frâne servo: a – uni-servo; b –duo-servo; 1-tambur; 2-bol țpentru articula ț ia sabotului 4; 3 și 4 – saboți; 5 și 7 – arcuri; 6-clindru receptor; 8-dispozitiv de reglare a jocului dintre   saboț i ș i tambur.  Frâna duo-servo se caracterizează prin faptul că fiecare sabot îl acţionează pe celălalt cu efect de servo acţiune, în funcţie de sensul de rotaţie, ambii saboţi lucrând ca saboţi primari. Saboţii 3 şi 4sunt legaţi în serie şi acţionaţi de la un cilindru hidraulic. La frânare, saboţii se deplasează în sensul de rotaţie până când unul dintre ei ajunge cu capătul superior în opritorul 2. în funcţie de

16

sensul de rotaţie, sabotul 3 acţionează sabotul 4 prin intermediul dispozitivului de reglare 8 sau sabotul 4 acţionează sabotul 3. În figura 3.13 se prezintă dispozitivul pentru reglarea automată a jocului dintre saboţi şi tambur. La acţionarea pedalei de frână, pistoanele cilindrului receptor deplasează saboţii spre tambur, în aceste condiţii, bieleta l (care este menţinută în contact cu sabotul cu ajutorul arcului 5) se deplasează o dată cu sabotul spate acţionând asupra pârghiei 2 şi a sectorului dinţat 3, deplasându-1 spn centru, Dacă jocul între garniturile saboţilor şi tambur este mai mic, pârghia 2 rămâne angrenată cu sectorul 3, iar dacă jocul este mare, arcul 4 acţionează sectorul dinţat 3  pe angrenajul pârghiei 2, cu un dinte spre stânga. După eliberarea pedalei, saboţii revin la poziţia iniţială, datorită bieletei l care îi ţine îndepărtaţi.

Figura 3.13 Dispozitiv pentru reglarea automată a jocurilor dintre sabo ți și tambur.

3.3.2 Frânele cu disc Extinderea utilizării frânelor cu disc la automobile se explică prin numeroasele avantaje pe care le prezintă în raport cu frânele cu tambur, cele mai importante fiind: posibilitatea măririi suprafeţelor garniturilor de frecare; distribuţia uniformă a presiunii pe suprafeţele de frecare şi, drept consecinţă, uzarea uniformă a garniturilor şi necesitatea reglării mai rare a frânei; suprafaţă mare de răcire şi condiţii bune pentru evacuarea căldurii; stabilitate în funcţionare la temperaturi joase şi ridicate; echilibrarea forţelor axiale şi lipsa forţelor radiale; posibilitatea funcţionării cu jocuri mici între suprafeţele de frecare, ceea ce permite să se reduci timpul de intrare în funcţiune a frânei; înlocuirea uşoară a garniturilor de frecare realizează reglarea automată a jocului dintre suprafeţele de frecare printr-o construcţie mai simplă; nu produc zgomot în timpul frânării.  Frânele cu disc pot fi de tip deschis sau închis. Cele de tip deschis se utilizează mai ales la autoturisme, pe când cele de tip închis în special la autocamioane şi autobuze. Frâna cu disc deschisă. Frâna cu disc deschisă reprezentată în figura 3.14, este compusă din discul l  montat pe butucul roţii 3 şi din cadrul (suportul) 5 la care se găsesc pistoanele,  prevăzute cu garniturile de fricţiune 1. Cadrul monobloc se montează flotant sau fix de talerul frânei, în cazul de faţă, cadrul este fixat rigid şi prevăzut cu doi cilindri de acţionare.

17

Figura 3.14 Frâna cu disc deschisă cu pistoane de ac ționare pe ambele fe ț e ale discului. La soluţiile la care cadrul 7 se montează flotant pe punte (Renault) există un singur  cilindru de acţionare, dispus numai pe una din feţele discul (fig. 3.15). În acest caz, cursa  pistonului de acţionare este dublă faţă de aceea de la frânele cu cadrul . Cadrul trebuie să fie suficient de robust spre a nu deforma sub acţiunea unor forţe mari. Această frână, datorită faptului că discul se dilată puţin în planul axial, permite ca jocul dintre disc şi garniturile de fricţiune să fie menţinut la valori mai mici decât la frânele cu tambur. În general, frânele cu disc deschise nu posedă efect servo şi prin urmare au o eficacitate slabă. Unele frâne cu disc deschise pot asigura un anumit efect servo, care este menţinut însă la valori moderate.

Figura 3.15 Dispozitiv pentru reglarea automată a jocului la frâna cu disc. La frâna cu disc de la puntea din faţă a autoturismelor Dacia (fig. 3.16 ), cadrul monobloc (etrierul) l  este flotant, putându-se deplasa faţă de discul 6. în orificiul etrierului se găseşte pistonul 2, prevăzut: cu garnitura 3, având rolul de etanşare şi tute readucere a pistonului în poziţia iniţială. Manşonul 4 împiedică pătrunderea impurităţilor. Discul 6 este fixat cu şuruburi de scuicul roţii, rotindu-se o dată cu acesta. La apăsarea pe pedala de frână, lichidul pătrunde în cilindrul etrierului şi deplasează pistonul 2, care, la rândul său, apasă garnitura de frecare 7 pe disc. În acelaşi timp se produce şi o deplasare laterală a etrierului astfel încât şi a doua plăcuţă de frână 5 va fi apăsată pe disc. 18

Datorită frecării dintre cele două plăcuţe şi disc, ia naştere forţa de frânare ce se distribuie în aşa fel, încât asigură o uzare uniformă a garniturilor de fricţiune.

Figura 3.16 Funcţionarea frânei cu disc de la autoturismele Dacia.

Frâna cu disc închisă. Acest tip de frână, faţă de frâna cu disc deschisă prezintă avantajul unei bune protejări împotriva pătrunderii apei şi murdăriei, putând fi uşor ermetizată. Aceste frâne pot fi cu sau fără efect servo. În figura 3.17 este reprezentată frâna cu disc închisă, cu servoefect, utilizată la automobile. Ea se compune din carcasa 5, fixată pe butucul roţii, discurile l şi 2 (cu garnituri de fricţiune), bilele 3 şi cilindrii de acţionare 4. în timpul frânării, discurile de fricţiune l şi 2 sunt apăsate pe carcasa rotitoare 5. Corpul cilindrului de lucru este fixat pe discul 2, iar tija pistonului se reazemă pe discul 1. La frânare, când discul l se deplasează în raport cu discul 2, bilele 3 se deplasează pe planurile înclinate în partea mai îngustă a şănţuleţelor, distanţând discurile şi obligându-le sa apese cu garniturile de fricţiune pe carcasa rotitoare. Frâna este  prevăzută cu un dispozitiv de reglare automată a jocului dintre suprafeţele de frecare.

Figura 3.17 Frâna cu disc închisă utilizată la automobile: a – părți componente; b – principiul de func ț ionare. Frânele cu disc închise, având suprafeţele de fricţiune foarte mari, prezintă avantajul unei uzări foarte reduse, datorită lucrului mecanic specific de frecare foarte mic. De asemenea, regimul termic este mai scăzut decât la o frână cu saboţi, echivalentă din punctul de vedere al  performanţelor.

19

3.3.3 Frânele suplimentare La autovehiculele cu masă mare, destinate transportului urban, cu opriri dese, sau circulaţiei pe drumuri de munte - unde trebuie să coboare pante lungi - este necesar să se prevadă frâne suplimentare (dispozitive de încetinire), care să permită scăderea gradului de solicitare a frânelor de serviciu.  După principiul de funcţionare, ele pot fi: de motor, electrodinamice şi hidrodinamice. Fiind mai simplă din punct de vedere constructiv, se utilizează mai mult frâna de motor.  Frâna de motor. În figura 3.18 este reprezentată schema de principiu a frânei de motor utilizată la autocamioane şi autobuze. Această frână produce obturarea galeriei de evacuare cu ajutorul unei clapele, concomitent cu blocarea admisiei combustibilului, ceea ce face ca motorul să funcţioneze ca un compresor, producând frânarea automobilului prin intermediul transmisiei. Frâna este prevăzută cu doi cilindri, legaţi în paralel l   pentru acţionarea clapetei de obturare 2, iar  10 pentru blocarea admisiei combustibilului, fiind acţionaţi pneumatic de la supapa de aerisire 7.

Figura 3.18 Schema frânei de motor la autocamioane si autobuze: 1- cilindru pt acționarea clapetei din galeria de evacuare; 2 și 3 – pozi ț iile clapetei de obturare; 4 – racord de la compresor; 5 – rezervor de aer comprimat; 6 – sursa de energie electrică; 7 – supapă de aerisire; 8 – clemă; 9 – tijă către pedala de accelerație; 10 – cilindru pentru blocarea combustibilului; 11 – pozi ț ia închis; 12 –   poziția descis; 13 – pompa de injec ț ie.  Frâna hidrodinamică sau retarder. Acest tip de frână are, faţă de celelalte sisteme de frânare,cea mai mare putere specifică de frânare. Frâna hidrodinamică formată numai din pompă şi din stator constituie frâna hidraulică  sau retarder care funcţionează ca un hidroambreiaj la care turbina este blocată. Energia de frânare transformată "în energie calorică înmagazinată în ulei poate fi uşor evacuată  prin trecerea uleiului prin schimbătoare de căldură.  Frâna electromagnetică  se recomandă pentru automobilele şi autotrenurile cu masă mare, mai ales dacă instalaţia electrică a acestora include un generator de curent alternativ. De asemenea, frâna electromagnetică se utilizează şi la punţile remorcilor sau semiremorcilor cu sarcină utilă mare. Acţionarea acestor dispozitive este simplă şi poate fi automatizată. Frânele electromagnetice mai răspândite sunt de două tipuri, cu indusul sub formă de disc şi cu indusul sub formă de tambur (clopot).

20

IV. Alegerea sistemului de frânare. Justificarea schemei constructive. Pentru acest proiect vom alege pentru puntea faţă,spate frâne pe disc ventilate,de tip deschis.

Fig. 4.1 Frână pe disc ventilat.

4.1 Regimurile de frânare ale autoturismului 4.1.1 Cazul frânării integrale kSv 2    m   dv   =  g      + cos sin ϕ  α   α         2  13 G  dt   max a    s   

unde: -g=9,80m/s2-acceleraţia gravitaţională; -α =25 0(0,43 radiani); -ω - coeficientul de aderenţă a drumului; -Ga - greutatea totală a autovehiculului încărcat; - v - viteza maximă a autovehiculului; k  =

ρ aer  ⋅ C  x

2 ; k-coeficientul aerodinamic al autovehiculului;

-  ρ aer  -densitatea aerului; - Cx-coeficientul aerodinamic al autovehiculului; - S - aria suprafeţei frontale a autovehiculului.

21

4.1.2 Cazul frânării numai a roţilor punţii faţă     b     dv    = g  ϕ  ⋅ L cosα  sinα    m         s  ϕ hg    dt     1−   L     unde: - b- distanţa pe orizontală de la centrul de greutate la puntea spate; - h - înălţimea centrului de greutate al autovehiculului; - L - ampatamentul autovehiculului. 2

max

g 

4.1.3 Cazul frânării numai a roţilor punţii spate     a     dv   =  g ϕ ⋅  L cosα  sin α    m        s 2   dt   max  1 − ϕ h g        L   unde: - a - distanţa pe orizontală de la centrul de greutate la puntea faţă; - h - înălţimea centrului de greutate al autovehiculului; - L - ampatamentul autovehiculului. Aprecierea şi compararea capacităţii de frânare a autoturismului se face cu ajutorul deceleraţiei maxime absolute af sau relative aref ,a timpului de frânare tf şi a spaţiului de frânare minim sf min în funcţie de viteză Aceşti, parametri pot fi determinaţi în interval a două viteze, dintre care una poate fi egală cu zero la frânarea totală. La frânarea cu ambreiajul decuplat, ecuaţia diferenţială este :  g 

af 

=−

dv  dt 

=

1

δ  ` ⋅ ma

( F f  + ∑ R )

unde: - δ `-coeficientul de influenţă al maselor aflate în rotaţie la frânarea cu motorul decuplat ; - ma- masa autoturismului ; - Ff –forţa de frânare; - ∑R-suma rezistenţelor la înaintarea autoturismului. Acest parametru se exprimă uneori în procente : afref 

=

af  g 

=

af  g 

⋅ 100[%]

Cunoscând că Ff= ϕ Zf şi considerând δ `=1,că viteza la care începe frânarea nu este prea mare şi atunci Ra ≅ 0,că frânarea se face pe un drum orizontal cu α = 0 şi pe toate roţile (Zf’= Ga),ecuaţia de mişcare în timpul frânarii devine : af = g( f + ϕ ) unde: ϕ -coeficientul aderenţei. Dacă toate roţile sunt blocate, atunci f ≅ 0 şi relaţia devine : 22

af = gf sau −

dv dt 

=  g ϕ 

de unde : v2

t  f  

dv

= − ∫  v1

d ϕ 

v1

= ∫ dv = v1

d ϕ 

1

 g ϕ 

(v − v ) 1

2

La frânarea totală (v2=0), rezultă: t   f  

=

v1  g  ⋅ ϕ 

Fig. 4.2. Procesul de frânare. După cum se observă din fig.4.2, procesul de frânare poate fi împărţit în patru etape caracterizate de timpii t1, t2, t3 , t4: unde: -t1-timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii frânării până la începerea cursei utile a pedalei de frână; -t1`-timpul în care conducătorul percepe apariţia obstacolului şi ia hotărârea de frânare; -t1``-timpul necesar mutării piciorului pe pedala de frână; -t2-timpul de răspuns al dispozitivului de frânare (timpul total de intrare în acţiune a dispozitivului de frânare); -t2`-impul din momentul apăsării pe pedala de frână şi până la începerea acţiunii de frânare; -t2``-în acest interval deceleraţia creşte de la zero la valoarea maximă; -t3-timpul de frânare propriu-zis cu menţinerea forţei de frânare la o valoare constantă ,el reprezentând tfmin din relaţia; -t4-timpul de la slăbirea pedalei până la anulare. Acest indice nu prezintă importanţă mare, parametrul de bază al capacităţii de frânare fiind spaţiul minim de frânare. Pornind de la relaţia deceleraţiei şi scriind-o sub altă formă rezultă: 23

d v d dv  sd v  = = ⋅ v  d t d ds t d s d v  g − v  = (` ϕ ⋅ Z f  + Ga ⋅ f c oα + Gsa s α i +nK 2A) d sδ Ga ⋅

d = s−

δ `Ga

v d v 

⋅

g ϕ ⋅ Z f  + Ga ⋅ f c αo  + Gsa s α i +nK 2A ⋅

Integrând această expresie în intervalul v1 :v2 şi considerând că δ ′ =1, că frânarea se face pe toate roţile (Zf=Gacos α ) şi că Ra=0 şi α = 0 , rezultă. v12 − v22 1 = ⋅  s  f   2 g    f   + ϕ  La frânarea totală (V2=0 şi f=0) relaţia devine.  s  f  

=

v12 2 gf  

La frânarea cu motorul nedecuplat ,deceleraţia absolută afm este dată de relaţia: a  fm

=−

dv dt 

= ( F   f   +  F   fm + ∑ R)

1

δ  ⋅ ma `

unde : -fm-forţa de frânare datorată motorului. Frânarea cu motorul nedecuplat este mai eficace decât cea cu motorul decuplat când afm>af. De aici rezultă că totdeauna este raţional să se frâneze cu motorul nedecuplat, ci de la caz la caz, de la o anumită viteză. În practica conducerii autoturismelor este indicat să se folosească întotdeauna frânarea cu motorul nedecuplat deoarece inerţia volantului şi a celorlalte piese acţionează ca un regulator al forţei de frânare dezvoltate la roţi şi menţine stabilitatea autoturismului în  procesul frânării.

4.2 Determinarea momentelor de frânare necesare la punţile autoturismului Sistemul principal de frânare sau frâna de serviciu este sistemul care acţionează pe toate roţile autoturismului. Reacţiunile dinamice Z1,Z2  Z 1 = Ga  Z 2 = Ga

b + ϕ hg   L a − ϕ hg   L

[ N ] [ N ]

24

unde: - a -distanţa pe orizontală de la centrul de greutate la puntea faţă; - b -distanţa pe orizontală de la centrul de greutate la puntea spate; - g=9,80 m/s2 -acceleraţia gravitaţională; - hg -înălţimea centrului de greutate al autovehiculului; - L - ampatamentul autovehiculului; - ω -coeficientul de aderenţă a drumului; - Ga - greutatea totală a autovehiculului încărcat. Momentele de frânare repartizate pe roţi: -pentru roţile faţă: M   fRF 

=

M  f  1 2

[ Nm ]

-pentru roţile spate: M   fRS 

=

M  f  2 2

[ Nm ]

Fig.4.3 Determinarea reacţiunilor şi a momentelor de frânare.

4.3 Calculul frânei disc faţă La calculul frânei disc deschise se pleacă de la ipoteza că presiunea exercitată asupra garniturii de fricţiune este uniformă. C  =

2 * U 

S 

=

2 * µ * S 

S 

;

unde: - U - forţa de frecare; - S - forţa care acţionează asupra plăcuţelor de frână; - µ - coeficientul de frecare . 25

În mod corespunzător sensibilitatea frânei se obţine conform definiţiei prin derivarea relaţiei raportului de transmitere C în raport cu coeficientul de frecare, adică: dC  =2 d  µ 

Presiunea de contact dintre plăcuţa de fricţiune şi disc este: 3M f    N   p 0 = 3 3  2 α  ⋅  µ  ⋅ n f  ⋅ ( r e − r i )  m m  unde: - re -raza exterioară; - ri=k*re -raza interioară; - ri=(0.6—0.75)re; - α - unghiul la centru exprimat în radiani; - nf - numărul suprafeţelor de frecare; - µ -coeficient de frecare; - Mf - momentul de frânare. Pentru calculul forţei de apăsare aleg frână disc servo prezentată în figura de mai jos:

Fig. 4.4 Calculul forţei de apăsare. Reacţiunea N se calculează cu relaţia:  N  =

1 2

 p ⋅ α ( r e

2

− r i 2 )[ N ];

unde: - re - raza exterioară; - ri - raza interioară; - α = 500(0.8726 radiani); -  p =

 N  mm

2

- presiunea de contact dintre plăcuţa de fricţiune şi disc. 26

Echilibrul forţelor pentru montajul servo este: S  − N  − µ ` ⋅ µ ⋅ N  = 0

S  =  N (1 + µ ` )[ N ];

unde : -  µ  - coeficient de frecare dintre plăcuţă şi cilindru. `

4.4 Calculul frânei disc spate Presiunea de contact dintre plăcuţa de fricţiune şi disc este: 3M f    N   p 0 = 3 3  2 α  ⋅  µ  ⋅ n f  ⋅ ( r e − r i )  m m  unde: - re- raza exterioară; - ri=k*re -raza interioară; - ri=(0.6—0.75)re; - α - unghiul la centru exprimat în radiani; -α =45—500 - nf - numărul suprafeţelor de frecare; - µ - coeficient de frecare; -Mf - momentul de frânare. Reacţiunea N se calculează cu relaţia:  N  =

1 2

 p ⋅ α ( r e

2

− r i 2 )[ N ];

unde: - re -raza exterioară; - ri - raza interioară; - α =500(0.8726 radiani);  N  2

- p[ mm ] - presiunea de contact dintre plăcuţa de fricţiune şi disc; Echilibrul forţelor pentru montajul servo este: S  =  N (1 + µ µ ` ) [  N ];

S  − N  − µ ` ⋅ µ ⋅ N  = 0

unde: -  µ  - coeficient de frecare dintre plăcuţă şi cilindru. `

27

4.5 Verificarea la uzură Presiune specifică Pe suprafaţa garniturilor de frecare, la frânare, la frânele disc se admite că presiunea pe disc este uniformă şi se consideră o presiune medie ce se calculează cu relaţia:  P med 

=

 N 

( r  − r  ) (presiunea medie)

α 

2 e

2

i

unde: -α = 0,8726 radiani; - re -raza exterioară; - ri - raza interioară.

4.6 Lucrul mecanic specific de frânare Durabilitatea garniturilor de frecare se apreciază cu ajutorul lucrului mecanic specific de frânare dat de relaţia:

 L s

=

 L f 

∑  A

unde: - Lf – lucrul mecanic al forţelor de frânare; - Σ A - suprafaţa garniturilor de frecare de la toate frânele . Lucrul mecanic al forţelor de frânare se determină cu relaţia:  L  f  

=

1 Ga 26  g 

V  2

unde: -V-viteza automobilului la începutul frânării. Frâne faţă - n – numărul plăcuţelor faţă ; - A1 – aria unei plăcuţe faţă; - α = 0,8726 radiani; - re - raza exterioară; - ri - raza interioară; - Ga - greutatea totală a autovehiculului încărcat; - g = 9,80 m/s2 - acceleraţia gravitaţională; A1 =

1 2

(

2

2

)

2

α  r e − r i [ mm ]

;

Frâne spate - m – numărul plăcuţelor spate m; - A2 – aria unei plăcuţe spate; - α = 0,8726 radiani; - re - raza exterioară; - ri - raza interioară; 28

- Ga -greutatea totală a autovehiculului încărcat; - g = 9,80 m/s2 -acceleraţia gravitaţională.

4.7 Puterea specifică de frânare Puterea de frânare necesară la frânarea unui autovehicul de masă ma=

G0  g 

de la viteza

Vmax m/s până la oprire cu deceleraţia af max este dată de relaţia:  P  =

G0  g 

a  f   max ⋅ V n max

; Iar puterea specifică de frânare este :

=

 P  s

 P 

∑  A

= V max ⋅

Ga  g 

⋅ a  f   max ⋅

1

∑  A

Verificarea se face pe fiecare punte având în vedere distribuirea forţei de frânare exprimată  prin coeficienţi cu relaţiile: Ga

 P  s1

= γ  1 ⋅

 P  s 2

= γ  2 ⋅

 gA1 Ga  gA2

a  f   max V max a  f   max V max

unde: - A1,A2 - reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale punţii faţă şi respectiv spate; - ω - coeficientul de aderenţă a drumului; - Ga - greutatea totală a autovehiculului încărcat; - g = 9,80 m/s2 -acceleraţia gravitaţională ; - af max - deceleraţia maximă a autovehiculului la frânare; - γ  1,γ  2 coeficienţii de repartiţie a forţelor de fânare pe punţi.

4.8 Calcul termic al frânelor Calculul termic al frânelor unui automobil se poate face numai pe baza unor date experimentale referitoare la condiţiile reale de răcire a frânelor în timpul frânării. Calculele termice efectuate pe baza acestor date chiar dacă nu reflectă în mod fidel solicitarea termică a frânelor autovehiculului proiectat, constituie un mijloc de evitare a unor  neconcordanţe mari între dimensionare şi cerinţele de exploatare. Pentru autovehiculul proiectat avem

Ga

[

daN 

∑ A cm

2

];

4.8.1 Calculul termic al frânelor la frânarea intensivă În cazul frânării intensive, izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de căldură cu exteriorul, considerându-se că întreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie la ridicarea temperaturii frânei propriu-zise. Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a garniturilor de fricţiune, aproape întreaga cantitate de căldură este preluată de discul de frână . 29

Creşterea de temperatură a discului la o frânare intensivă, izolată de la viteza V până la oprire este:

∆τ  =

GaV 

⋅

108 500

2

⋅ ξ  ⋅ c ⋅ n f   ⋅ Gt 

;

unde: -ξ - coeficient ce reprezintă fracţiunea de căldură preluată de disc, ξ = 99 %; - c – căldura masică, J/Kg*K; - Gt – greutatea discului,kg ; - nf  – numărul roţilor frânate; - ρ oţel - densitate oţel; - h – grosimea discului,mm ; - r e, r i -raza exterioară a discului respectiv raza interioară,mm ; - md  – masa discului,kg; - V - viteza autovehiculului,km/h(m/s); - Ga -greutatea totală a autovehiculului încărcat,N.

4.8.2 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor îndelungate În cazul unei frânări îndelungate temperatura maximă a discului este :  χ  ⋅ g d  V  1 τ max = 56 ,5 ⋅ ;  ρ c 3,6 π  ⋅ a  f   max ⋅ α t  unde: - χ  - coeficient de repartiţie a căldurii între garniturile de frecare şi disc; - af max - deceleraţia maximă a autovehiculului la frânare; λ 

-α t = c ⋅ ρ  difuzivitatea termică în m 2/s; - λ - conductivitate termică ; - ρ - densitatea materialului tamburului [Jg/m 3]; - gd - densitatea fluxului de căldură; - Ga – greutatea totală a autovehiculului încărcat,N; Se recomandă ca temperatura maximă a discului să nu depăşească 300 0 C, condiţie care este îndeplinită.

4.8.3 Calculul termic al frânelor în cazul frânărilor repetate La frânările repetate, când numărul acestora este mare, se stabileşte un echilibru între căldura degajată şi evacuată ajungându-se la o temperatură de saturaţie a discului dată de relaţia: −bt  τ  s = τ 0 + ∆τ (1 − e ) ≈ τ 0 + ∆τ  ; b ⋅ t 0 unde: - τ 0 – temperatura mediului ambiant; - ∆ τ - creşterea de temperatură la o frânare; 0

30

- t0 – intervalul de timp dintre frânării; - b – coeficient ce ţine seama de mărimea suprafeţelor de frecare,condiţiile de montaj ale discului, viteza discului.

4.9 Calculul şi construcţia mecanismului de acţionare a sistemului de frânare Dispozitivele de frânare cu frânare hidraulică sunt în prezent cele mai răspândite la automobile . Avantajele principale ale dispozitivelor de frânare cu transmisie hidraulică sunt următoarele: - frânare concomitentă a tuturor roţilor; - repartizarea dorită a raportului de frânare între punţi şi saboţi se realizează mult mai uşor; - randament ridicat datorită faptului că lichidul din circuitul hidraulic este incompresibil (cursa reală a pedalei de frână nu depăşeşte cursa teoretică cu mai mult de 4 – 7 % chiar la o frânare intensivă); - posibilitatea tipizării dispozitivelor de frânare pentru automobile cu diferiţi parametri ; - masă redusă şi construcţie simplă; - timp redus la intrarea în acţiune; - cost redus şi întreţinere uşoară;. Dintre dezavantajele acţionării hidraulice se pot enumera: - imposibilitatea realizării unui raport de transmitere ridicat; - scoaterea din funcţiune a întregului sistem de frânare în cazul spargerii unei conducte (la dispozitivul cu un singur circuit); - scăderea randamentului la temperaturi joase (sub -30 0C); - pătrunderea aerului în circuit duce la mărirea cursei pedalei şi reduce foarte mult eficienţa frânării. În cazul transmisiei hidraulice, efortul de la pedală la frâne se transmite printr-o coloană de lichid, conţinută în conducte, care este practic incompresibil.

Fig. 4.5 Schema de calcul a transmisiei hidraulice. 31

Calculul transmisiei hidraulice se face pornind de la forţele necesare pentru acţionarea  bacurilor de la frânele cu disc. Forţa la pedală F p, care realizează cu ajutorul cilindrului principal presiunea p din circuitul hidraulic, se determină cu relaţia: F  p =

S  i  p i h

⋅

1

η h

;

unde: - η  h – randamentul transmisiei hidraulice; -i p =b/a - raportul de transmitere a pedalei; 2  d c   - ih =    -raport de transmitere hidraulic;   d     p   Cursa pedalei este limitată din considerente de comoditate a acţionării astfel încât valoarea sa maximă să fie de 150 mm la autoturisme. În cazul unui automobil cu două punţi, cu frâne la toate roţile, cursa totală a pedalei de frână, neglijând deformaţiile conductelor, se determină cu relaţia: 2   d   2      d  S  p = i p 4 S 1  c1   + 4S 2  c 2   +  j p + δ  [mm] ;  d  p     d  p            unde: - S1,S2  – cursele pistoanelor cilindrilor de lucru; - j p – jocul dintre pistonul cilindrului principal şi tija de acţionare; - δ - distanţa dintre buza garniturii primare a pistonului cilindrului principal şi marginea opusă a orificiului de compensare.

4.10 Constructor mondial de produse pentru sistemul de frânare cu disc 32

Materiale utilizate în construcţia sistemului de frânare: a) Discul de frână din fontă cenuşie simplă sau aliată,din tablă ambutisată de oţel;  b) Garniturile de fricţiune se execută din ferodou; c) Niturile de fixare se execută din cupru sau alamă. În prezent se foloseşte şi metoda de lipire a garniturii de fricţiune ,având avantajele: - suprafaţa de frecare este mai mare cu 7-15%; - garniturile se pot utiliza până la o uzură egală aproape cu grosimea lor; - lipsesc vibraţiile la frânare; - durată de folosire a tamburului creşte cu până la 20-100%. d) Cilindrii pompelor centrale şi ai pompelor receptoare ale mecanismului de acţionare hidraulică  se execută din fontă cenuşie. e) Pistoanele pompelor centrale ale pompelor receptoare se toarnă din aliaj de aluminiu.

Ferodo este una dintre cele mai cunoscute mărci, un lider în domeniul elementelor de fricţiune pentru sisteme de frânare, care este integrat acum în grupul de renume mondial, Federal-Mogul, producător de elemente de fricţiune. Dezvoltând tehnologii la scară cu adevărat globală, atât pentru clienţii OE cât şi Aftermarket, renumitele mărci Federal-Mogul, care includ Ferodo, Abex, Beral şi Necto, oferă soluţii de frânare pentru pretenţioşii specialişti auto din ziua de azi. Această varietate deosebită de produse, pe lângă care există şi celelalte produse de calitate superioară Ferodo – discuri de frână, saboţi de frână, accesorii, componente hidraulice şi lichide de frână – reprezintă cea mai bună alegere, indiferent de cerinţele dumneavoastră legate de frânare.

4. 11 Itinerariu de fabricație a discului de frână

33

4.11.1Etapele fabricării discului de frână Pentru fabricarea discului de frână se parcurg următoarele etape: - Semifabricatul este turnat din fontă; - Se fixează piesă în dispozitivul maşinii unelte; - Se face strunjirea de degroşare a suprafeţelor frontale, interioare şi exterioare; - Se face strunjirea de degroşare a suprafeţelor cilindrice interioare şi exterioare; - Muchile ascuţite se vor teşi şi se vor face degajările; - Se face strunjirea de finisare a suprafeţelor frontale, interioare şi exterioare; - Se face strunjirea de finisare a suprafeţelor cilindrice interioare şi exterioare; - Se prelucrează găurile pentru prezoane şi pentru fixarea discului de butucul roţii; - Muchile ascuţite ale găurilor se vor teşi; - Controlul final al discului de frână înainte de ambalare în cutii. Strunjirea (fig 4.6) reprezintă procedeul de prelucrare prin aşchiere cu cea mai mare frecvenţă de utilizare, fiind metoda de bază pentru obţinerea corpurilor de revoluţie. Strunjirea se realizează prin combinarea mişcării principale de rotaţie cu turaţia n, executată de obicei de   piesă, cu mişcarea de avans a cuţitului s. Avansul este în general rectiliniu în direcţie longitudinală, transversală sau după o direcţie înclinată faţă de axa mişcării principale. Prin operaţii de strunjire se pot prelucra suprafeţe cilindrice şi conice (exterioare şi interioare), frontale, filete, etc., ca urmare a combinării mişcării principale a semifabricatului cu mişcările de avans longitudinal sau transversal ale cuţitului.

Fig. 4.6 Strunjirea.

Prelucrarea găurilor (alezajelor) se poate realiza prin diverse procedee, alegerea acestora fiind determinată de caracteristicile dimensionale ale găurii, de precizia dimensională şi geometrică impusă suprafeţei, de materialul şi forma piesei în care are loc prelucrarea etc. Dintre procedeele folosite la prelucrarea găurilor, ponderea cea mai mare o au burghierea, lărgirea, adâncirea şi alezarea. Burghierea (fig. 4.7) este prelucrarea prin aşchiere executată cu burghiul, la care în general, semifabricatul rămâne imobil, iar scula execută mişcarea principală de rotaţie şi mişcarea de avans rectiliniu (în direcţie axială) sau, la care, semifabricatul execută mişcarea  principală de rotaţie, iar scula execută numai avansul.

34

Fig.4.7. Burghierea.

4.11.2 Tratamentul termic al discului de frână Materialul ales pentru fabricarea discului de frână este fonta cu grafit nodular (Fgn 700-3). Fontele sunt aliaje ale fierului cu carbonul care conţin între 2,11 şi 6,67 % C şi îşi termina solidificarea cu palier eutectic. Fontele cu grafit nodular se obţin prin modificarea în stare lichidă a fontelor cenuşii cu grafit lamelar. Modificarea propriu-zisă se face prin introducerea de magneziu în fonta lichida cu ajutorul unui clopot. După această modificare se introduce siliciu, care creşte cantitatea de grafit. Este supus tratamentului de încălzire prin curenţi de înaltă frecvenţă şi răciţi intens cu apă, astfel se obţin durităţi de 50-60HRC.Adâncimea stratului călit este de 2 mm până la 5 mm. Tratamente la care este supus discul de frână: A) Recoarece pentru detensionare; B) Călire; C) Revenire. A - La fontele cu grafit nodular tensiunile interne sunt de 2-3 ori mai mari decât în fontele cenuşii. De aceea, toate piesele importante, cu configuraţie complicată şi cu grosime de pereţi diferită, în cazul în care solicitările la care sunt supuse în timpul lucrului nu necesită un regim termic mai complicat, trebuie supuse tratamentului de detensionare pentru eliminarea tensiunilor interne remanente ce iau naştere la turnare Pentru că tensiunile interne să fie cât mai mici, atât la piesele brute, cât şi la cele tratate termic, trebuie să se asigure o viteză minimă de răcire şi/sau încălzire în intervalul de trecere de la starea plastică la cea elastică, adică în intervalul de temperatură 620-650ºC. Tratamentul termic pentru detensionare se face de obicei astfel: 35

- Încălzire cu o viteză de 75-100 ºC/h până la 620-650 ºC; - Menţinere 2-8 ore la aceste temperaturi (în funcţie de grosimea peretelui piesei turnate); - Răcire împreună cu cuptorul cu o viteză de 20-60 ºC/h. B - Călirea şi revenirea au rolul să mărească duritatea şi rezistenţa discului de frână la uzură. Structura iniţială optimă pentru călire a fontei cu grafit nodular este cea perlitică, cu o repartizare uniformă a grafitului. C - Revenirea fontelor cu grafit nodular se face la temperaturi de 500-600ºC.

4.12 Sistemul de frânare ABS În a doua parte a secolului XX producţia de autovehicule s-a dezvoltat foarte mult creându-se motoare foarte puternice, care sunt capabile să realizeze acceleraţii şi viteze foarte mari ale maşinilor. Din această cauză a apărut necesitatea conceperii unor sisteme moderne (mecatronice), care să facă mai sigură circulaţia pe drumurile publice. Paralel cu aceste sisteme de securitate s-au dezvoltat şi sistemele pentru confortul pasagerilor şi bineînţeles sistemele pentru managementul motorului, care au asigurat forţe şi performanţe şi mai mari ale motoarelor. Totalul sistemelor clasice şi mecatronice formează autovehiculul mecatronic. Unul dintre cele mai importante dintre aceste sisteme mecatronice este sistemul de frânare cu ABS, care face posibilă oprirea autovehiculelor în condiţii de siguranţă. Denumirea ABS vine de la Anti-Lock Braking System (sistem de frânare cu anti-blocare). Compania germană   Robert Bosch GmbH  (cunoscută, mai popular, drept Bosch) dezvoltă tehnologia ABS din anii 1930, dar primele automobile de serie care sa folosească sistemul electronic Bosch au fost disponibile în 1978. Au apărut prima dată pentru camioane și limuzine germane Mercedes-Benz. Ulterior sistemele au fost portate și pentru motociclete.

4.12.1 Avantajul sistemului de frânare ABS faţă de sistemul de frânare convenţional Frânarea constă în consumarea energiei cinetice (prin frecare), acumulate de autovehicul, ceea ce se realizează cu ajutorul discurilor şi a plăcuţelor de frână  şi a unor forţe (presiuni) acţionând asupra lor cu ajutorul unor  actuatori hidraulici. Formula următoare reprezintă relaţia energiei cinetice: Ec = 0,5⋅ m⋅ v2 , unde: - m reprezintă masa autovehiculului; - v reprezintă viteza autovehiculului. Din formula de mai sus se poate observa că energia cinetică creşte exponenţial cu  pătratul vitezei, ceea ce înseamnă că distanţa de oprire la o viteză de 100 km/h este de 4 ori mai mare, decât la o viteză de 50 km/h (bineînţeles, la o forţă de frânare identică). Sistemul de frânare ABS a jucat un rol foarte important în creşterea siguranţei active a automobilului. Cel mai mare avantaj al ABS-ului faţa de sistemul de frânare convenţional este că la o frânare puternică, pe un carosabil alunecos, evitând deraparea, sistemul de frânare ABS face ca vehiculul să poată efectua viraje şi schimbări de direcţie în timpul frânarii, respectiv poate să reducă distanţa de frânare în anumite condiţii nefavorabile (de exemplu: pe 36

zăpadă, sau pe gheaţă având cauciucuri de iarna cu cuie), maşina adaptându-se la condiţiile de trafic şi de drum. Totuşi, nu trebuie să ne aşteptăm ca ABS-ul să scurteze distanţa de frânare în orice condiţii de drum. Când conducem pe criblură, nisip sau mai ales zăpadă proaspătă, depusă pe un strat de gheaţă, maşina trebuie condusă mai încet şi cu multă grijă, pentru că distanţa de oprire poate să fie mult mai lungă.

4.12.2 Schema şi funcţionarea sistemului de frânare ABS

Fig. 4.8 Schema de distribuţie (în plan) a sistemului de frânare ABS. Sistemul de frânare ABS este compus din  senzori , o unitate ECU, o unitate HCU şi din actuatori hidraulici . Deci din 4 senzori, câte unul pe fiecare roată (în acest caz, pentru că sunt variante, în care la roţile din spate se pune doar un singur senzor, mai ales când aceştia sunt roţile tractoare), care au rolul de a măsura turaţia roţilor şi de a trimite informaţiile obţinute la o unitate centrală ECU (Electronic Control Unit). Unitatea ECU are rolul de a prelucra aceste informaţii şi de a trimite altele, obţinute din cele prelucrate, către unitatea HCU (Hydraulic Control Unit). Această unitate are rolul de a scade (pentru o secvenţă şi la perioade de timp bine stabilite) presiunea uleiului, în acel circuit de frânare, de la care informaţiile trimise de senzori, către ECU, au fost diferite faţă de cele  prestabilite a fi corecte, printr-un actuator hidraulic. Unitatea HCU va efectua această operaţie  până când unitatea ECU va primi, de la senzori, informaţii diferite faţă cele prestabilite a fi corecte.

37

Fig. 4.9 Unitatea de comandă (ECU + HCU). Sistemul de frânare ABS nu funcţionează decât la o viteză mai mare de aproximativ 7 km/h. La o frânare bruscă, atunci când turaţia uneia dintre roţi atinge un anumit nivel minim, care este prea scăzută faţa de viteza maşinii şi roata tinde să se blocheze, presiunea de la frânele aferente se scade cu ajutorul actuatorului hidraulic comandat de unitatea de control HCU (pentru o secvenţă şi la perioade de timp bine stabilite). La cealaltă variantă constructivă, deci cu 3 senzori (cu un singur senzor la roţile din spate), la roţile din faţa această presiune este reglată separat la fiecare dintre ele, iar la roţile din spate împreuna. Efectul frânarii în acelaşi timp pentru ambii roţi din spate face ca stabilitatea maşinii să fie menţinută cât mai mult posibil (exclusiv momentele când una dintre roţile din spate părăseşte şoseaua, din cauza unui carosabil accidentat, blocându-se, şi ABS-ul slăbeşte frânarea pentru o fracţiune de secundă şi pentru roata cealaltă). Unitatea ECU începe să preia informaţiile de la senzorii roţilor şi să le prelucreze, din momentul apăsării pedalei de frână. Dacă intervine vreun defect în funcţionarea sistemului ABS, pe bordul maşinii se aprind unul sau două becuri de semnalizare.

Fig. 4.10 Schema bloc a sistemului de frânare ABS. unde: - 15 - este un terminal conectat la contactul maşinii; - 30 - este terminalul (+) de alimentare a unităţii de control; - 31 - este terminalul (-), (ground); - A2 - unitatea de control; - B25, B26 - sunt senzorii de turaţie ai roţilor faţă-stânga respectiv faţă-dreapta; 38

-

B27, B2 - sunt senzorii de turaţie ai roţilor spate-stânga respectiv spate-dreapta; H1.5 - bec de semnalizare; S29/S43-sunt întrerupătoare , semnale de intrare de la pedala de frână; WSS - „distance signal”, semnal de intrare pentru unitatea HCU, care conţine informaţii asupra scăderii presiunii în circuitele de frânare; X13 - „diagnostic link” .

Fig. 4.11 Componentele sistemului de frânare ABS. unde:

-

1 2 3 4

- este becul de semnalizare; - senzorii spate-stânga şi spate-dreapta; - unitatea de control; - senzorii faţă-stânga şi faţă-dreapta.

4.12.3 Sistemul EDL a ABS-ului Vehiculele echipate cu ABS pot fi prevăzute şi cu un sistem EDL (Electronic Differential Lock). Sistemul EDL întesneşte accelerarea şi urcarea vehiculului pe o pantă abruptă în condiţii nefavorabile. Acest sistem funcţionează total automat, şoferul nefiind obligat să acţioneze nici un buton de pe bordul maşinii. Sistemul EDL foloseşte ca elemente de preluare a informaţiilor senzorii sistemului ABS. Dacă la o viteză mai mare de 40 km/h apare o diferenţă de turaţie dintre roţile tractoare, mai mare de 100 rpm (ceea ce înseamnă aproximativ 1/3 din turaţia normală a roţii la această viteză), deci apare patinarea uneia dintre roţi din cauza unei părţi de carosabil alunecos, sistemul EDL reduce turaţia roţii care patinează prin acţionarea ABS-ului asupra acestuia şi în consecinţa prin diferenţial aplică o forţă de tracţiune mai mică pe roata cealaltă. Din cauza funcţionării sistemului EDL, prin frânarea uneia dintre roţile tractoare (cea care patinează), acesta are in vedere că în cazul unor patinări dese ale aceleiaşi roţi, acesta se auto-decuplează  pentru perioade scurte de timp, evitând astfel supraîncălzirea elementelor de frânare (discuri şi  plăcuţe de frână). Având în vedere acest lucru, se recomandă conducătorilor auto să evite 39

accelerările bruşte şi dese în condiţiile unui carosabil alunecos, şi mai ales când există  posibilitatea ca amândouă roţile tractoare să patineze cu aproximativ aceeaşi turaţie, când nici EDL-ul nu poate ajuta.

4.12.4 Avantajele sistemului de frânare ABS Avantajele sunt: - împiedică blocarea de lungă durată a roţilor; - controlul asupra direcţiei la frânare puternică; - protejarea cauciucurilor; - asigură aderenţa roţilor pe şosea (dacă amortizoarele sunt bune); - oprirea în condiţii de siguranţă şi scurtarea distanţei de frânare; - destinderea şoferului în timpul conducerii ( siguranţa activă); - evitarea derapării în cazul frânării pe carosabil umed sau alunecos; - reduce distanţa de frânare în condiţii defavorabile de drum (acoperit cu zăpadă). Tehnologia modernă are un rol foarte important în dezvoltarea autovehiculelor şi a diferitelor sisteme mecatronice, dar sunt unele cazuri rare, când nici sistemul de frânare ABS şi nici alte sisteme de securitate nu pot asigura siguranţa maximă. În aceste cazuri extreme, cum ar fi: viteze foarte mari, condiţii de drum şi de trafic foarte rele, nu trebuie să ne asumăm riscul, deci trebuie să conducem prudent, adaptându-ne la condiţiile de trafic şi de drum. Totodată, conducând o maşină cu ABS pe un drum accidentat (cu gropi sau denivelări) şi amortizoare uzate, când roţile pot să părăsească suprafaţa şoselei, trebuie să avem în vedere faptul că ABS-ul va mări distanţa de frânare.

4.13 Întreţinerea sistemul principal de frânare Întreţinerea sistemului de frânare cu acţionare hidraulică: a) Se verifică etanşietatea instalaţiei hidraulice; b) Se verifică şi se completează nivelul lichidului din rezervorul pompei centrale; c) Se verifică şi se reglează jocul dintre tija şi pistonul pompei centrale; d) Se evacuează aerul de pe instalaţie (dacă există); e) Se verifică uzura garnituriilor de fricţiune; f) Se reglează frâna de mână . a) Controlul etanşietăţii instalaţiei se poate face prin urmărirea nivelului lichidului în rezervorul pompei centrale şi urmărirea presiunii în instalaţie. Urmărirea nivelului lichidului în rezervorul pompei centrale la frânări repetate pe loc dă  posibilitatatea de a se constata eventualele neetanşităţi ale instalaţiei. La apăsarea pedalei de frână nivelul lichidului din pompa centrală scade cu 3-6mm,fiind  proporţional cu jocul dintre placheţi şi disc. Dacă nivelul scade şi mai mult se urmăresc canalizaţiile,racordurile flexilbile,pompa centrală,cilindrii receptori în scopul depistării locului în care se produc pierderi. 40

  b) Nivelul lichidului din rezervor trebuie să fie cuprins între intrervale de minim şi maxim.Datorită uzurilor în timpul exploatării nivelul lichidului scade. Lichidul de frână se înlocuieşte la doi ani. Culoarea maronie sau cenuşie a lichidului indică degradarea în timp prin supra încălzire,în acest caz lichidul trebuie schimbat. c) Jocul dintre tijă şi pistonul pompei cnetrale trebuie să se încadreze în limite prescrise d) La înlocuirea lichidului de frână în instalaţie pătrunde aer care trebuie eliminat. Pentru evacuarea aerului din instalaţie,s deşurubează aerisitorul şi se apăsă de câteva ori  pe pedală de frâna,evacuându-se atât aer cât şi lichid de frână.Se completează lichid de frână în rezervorul pompei centrale. Această operaţie se repetă pentru toate roţile autovehicului,începându-se de obicei cu roată cea mai îndepărtată de pompă centrală.

41

V. Sistemul staţionar de frânare La automobilele actuale, acţionarea mecanică este limitată numai la frânele de staţionare. Elementul principal este o pârghie, care, prin intermediul unor tije, acţionează asupra unei frâne cu bandă sau disc, sau prin intermediul unor cabluri, direct asupra frânelor  roţilor din spate. Frâna de mână - denumită și frâna de ajutor sau de parcare, define ște sistemul de frânare paralel celui principal. Este acționat manual - de către o parghie - sau electromecanic.

Fig. 5.1 Maneta frânei de mână trasă/ netrasă. Dacă autoturismul rulează, pentru ac ționarea frânei de ajutor se trage de maneta în sus (apăsând simulian pe butonul care se află în capătul manetei) pentru a evita blocarea acesteia înainte de a ajunge în pozi ția maximă. Dacă autoturismul staționează, pentru acționarea frânei de securitate se trage energic de manetă în sus, fără a mai apăsa pe butonul din capatul acesteia. Pentru deblocarea frânei de ajutor, la pornirea autoturismului, este necesar a se trage din nou de maneta în sus, după care se apasă pe butonul din capat, pentru a readuce maneta în pozi ția initială.

Fig. 5.2 Mecanism de acț ionare cu cablu a frânei de mână (de parcare), fixat pe  suport de magneziu (pentru VW Golf V). Pentru menţinerea frânei în stare acţionată se prevede un sistem de blocare cu clichet.

42

Fig 5.3 Mecanism de acț ionare cu cablu a frânei de mână (MATIZ) 1 – clemă cablu frână de parcare; 2 – cablu frână de paracare; 3 – dispozitiv fixare; 4 – garnitură cablu; 5 – anamblu levier frână de parcare; 6 – întrerupător  martor avertizare frână de parcare; 7 - șplint; 8 – fulie cablu; 9 - știft.

Fig. 5.4 Frână de mână cu 1 sau 2 cabluri. 43

Cablu frânei de mână (fig 5.5) - cablu articulat ce folosește la transmiterea mi șcării levierului de frânare de parcare către sistemul de frânare de parcare.

Fig. 5.5 Cablul frânei de mână.

44

VI. Diagnosticarea sistemului de frânare O primă acțiune de diagnosticare a sistemului de frânare o poate întreprinde însu și conducătorul automobilului prin observarea comportării sistemului de frânare și a automobilului în timpul procesului de frânare. Eventualele defec țiuni vor fi semnalate prin simptome specifice, a căror dependen ță de cauze este prezentată în tabelele 6.1 și 6.2. O asemenea diagnosticare este însă subiectivă și, de foarte multe ori depinde de abilitatea șoferului de a sesiza apari ția unor simptome specifice. In plus, aprecierile pot avea doar un caracter calitativ, fără a oferi informații concrete, cantitative și nici nu permit de a localiza defecțiunea. Determinarile cantitative ale capacită ții de frânare se pot efectua prin încercari pe drum, dar utilizând aparate și dispozitive speciale și respectând tehnologii de lucru bine definite.

6.1 Tabele cu simptomele și cauzele probabile ale defecțiunilor sistemelor de frânare Tabelul 6.1 Simptomele și cauzele probabile ale defec țiunilor sistemelor de frânare cu lichid.  Nr. Simptome crt. 1 Efort mare la pedală

2

3 4

5

6 7

Cauze posibile

1.1. Garnituri de cauciuc dilatate 1.2. Pistonașe gripate 1.3. Orificiul compensator al cilindrului pompei centrale obturat 1.4. Axul pedalei gripat 1.5. Conducte înfundate Efort prea mic la pedală 2.1. Garnituri de cauciuc defecte 2.2. Garnituri de cauciuc murdare 2.3. Pierderi de lichid 2.4. Aer in sistem Cursa liberă a pedalei 3.1. Joc insuficient între saboți și tambur  insuficientă 3.2. Dilatarea tamburilor  Cursa liberă a pedalei prea 4.1. Idem 2.4 mare 4.2. Conductele flexibile și-au pierdut rezistența 4.3. Joc mare între saboți și tambur  4.4. Joc mare între tija și pistonul pompei centrale 4.5. Garnituri de frână uzate 4.6. Uzura pronunțată a discurilor  Frânele de la ro ți se5.1. Idem 1.1-1.4 si 3.1 încălzesc 5.2. Arcuri rupte sau detalonate 5.3. Impurități între saboți și tambur (disc) 5.4. Frâna de sta ționare dereglată 5.5. Etrier înclinat (la frânele cu disc) Zgomote în timpul frânării 6.1. Idem. 4.5, 4.6, 5.3, 5.4, și 5.5 Pedala acționează normal 7.1 Idem. 2.3,4.2 și 4.5 45

8

9

10 11

dar fără efect de frânare 7.2. Lubrifiant între sabot și tambur  Mașina trage lateral în8.1. Idem. 3.3, 5.3, 6.2, 7.2 și 7.3 timpul frânării 8.2. Pistonașul sau cilindrul receptor gripat 8.3. Garnitura de cauciuc a unui cilindre receptor uzată, ruptă, dilatată sau murdară 8.4. Pierderi de lichid la frânarea unei roți Frânare intermitentă 9.1. Idem 5.3 9.2. Amortizoare defecte 9.3. Jocuri mari în mecanismul de direcție 9.4. Tambur sau discuri uzate neuniform Roțile din spate se 10.1. Repartitorul efortului de frânare defect  blochează în timpul frânării Frânare neprogresivă 11.1. Joc prea mic între garniturile de frânare din tambur  (bruscă) (discuri) 11.2. Orificiul de compensare al pompei centrale obturat

Tabelul 6.2 Simptomele și cauzele posibile ale defec țiunilor sistemelor de frânare cu aer   Nr. crt. 1 2

3

4

Simptome

Cauze posibile

Vehiculul rulează frânat

1.1. Joc insuficient al pedalei de frână 1.2. Joc insuficient între sabo ți și tambur  Frânele sunt ineficace 2.1. Joc mare al pedalei de frână 2.2. Joc mare între saboți și tambur  2.3. Impurități (lubrifiant) între saboți și tambur  2.4. Garnituri de frână uzate 2.5. Dereglarea sau murdărirea robinetului de distribu ție a aerului 2.6. Presiune scazută a aerului în sistem Scăderea presiunii aerului 3.1. Conducte sau conexiuni neetan șe după oprirea motorului 3.2. Pierderea etanșeitătii camerelor de aer  3.3. Pierderea etanșeitătii robinetului de distribu ție 3.4. Rezervor de aer defect 3.5. Cureaua de antrenare a compresorului slabită sau murdară de lubrifiant Presiunea în sistem scazută 4.1. Idem pct. 2.1-2.4 sub limita normalului 4.2. Supapele compresorului defecte 4.3. Compresor uzat 4.4. Regulator de presiune defect

5

Presiunea în sistem crește 5.1. Regulator de presiune defect  peste limita normală 6.2 Imagini cu un atelier destinat sistemului de frânare

46

Principala zonă de expertiză a autovehiculelor rutiere este STAȚIA ITP care se referă la: • testarea și diagnosticarea autovehiculelor și a sistemelor acestora (sistemul de direc ție, sistemul de frânare, sistemul de iluminare și semnalizare etc); • analiza gazelor de evacuare produse de autovehicule coroborât cu testarea și diagnosticarea elementelor de comandă și control; • consultanță și analiză constructivă; • activitate didactică.

Fig. 6.1 Linia de testare ș i reglaj direcț ie.

Fig. 6.2 Linia de testare a sistemului de frânare.

Fig. 6.3 Determinarea parametrilor roț ilor.

47

Fig. 6.4 Măsurarea parametrilor a sistemului de frână.

6.3 Controlul etanşeităţii cilindrului etrier Controlul etanşeităţii cilindrului etrier se face după demontarea prealabilă din circuitul de frână, respectându-se condiţiile tehnice: Se unge obligatoriu cu lichid de frână alezajul etrierului, pistonul, canalul şi garnitura de etanşare; Se montează o garnitură de etanşare nouă în canalul din etrier, apăsându-se cu mâna pe piston în mod progresiv; În timpul controlului, garnitura de protecţie va fi demontată. Pentru verificarea etanşeităţii cilindrului etrier, se foloseşte: o sursă de aer comprimat la o presiune de maxim 2 bar, o baie în care se introduce lichid de frână sau alcool şi un manometru cu un racord adaptabil la filetul flexibil ( figura 6.5 ).

Figura 6.5 Verificarea etanşeităţii etrierului de frână. Pentru verificare se fac operaţiile:   — se înşurubează racordul manometrului în locul conductei flexibile;  — se conectează intrarea aerului la o presiune de 0,3 bar;   — se scufundă ansamblul etrier într-o baie cu alcool şi se manevrează uşor pistonul în locaşul din etrier, de cca cinci-şase ori pentru a scoate aerul din canalul garniturii etrierului;  — se înterpune între piston şi etrier o cală de lemn şi se verifică etanşeitatea la presiuni diferite, valoarea nedepăşind 2 bar. Neetanşarea poate fi observată prin apariţia bulelor de aer  în alcool şi scăderea presiunii. Interpretarea rezultatului: dacă etrierul prezintă scăpări de aer pe lîngă piston, se demontează din nou etrierul şi se înlocuieşte: ori etrierul, ori pistonul, reluându-se probele de etanşare. 48

6.4 Controlul etanşeităţii servofrânei Verificarea etanşeităţii mecanismului servofrână trebuie să se facă pe autoturism, iar  circuitul hidraulic de frână trebuie să fie în stare de funcţionare. Pentru verificare, se branşează un vacuumetru între mecanismul servofrână şi colectorul de admisie, cu un racord Tşi o ţeava foarte scurtă .Se porneşte motorul, lăsându-l la turaţia de ralanti câteva minute, cu scopul de a se crea o depresiune în mecanismul servofrânei. Se obturează tubul dintre colectorul de admisie şi racordaj T, folosindu-se o pensetă, după care se opreşte motorul şi se citeşte presiunea la depresiometru. Dacă scăderea de depresiune este mai mare de 25 mm col Hg (33 mbar) în 15 secunde, mecanismul servofrână nu este etanş, cauzele fiind: supapa de reţinere defectă ( se înlocuieşte ); membrana şi tija mecanismului nu etanşează ( se înlocuieşte mecanismul servofrână ). Se precizează că, chiar dacă mecanismul dervofrână nu funcţionează, sistemul hidraulic la frânare funcţionează, însă efortul la pedală este dublu pentru a obţine o deceleraţie echivalentă cu o frânare normală folosind mecanismul servofrână.

6.5 Controlul jocului dintre garniturile de frână ale saboţilor şi tamburul de frână spate ( sistem clasic ) Pentru verificare se fac operaţiile: - se slăbeşte frâna de staţionare; - se ridică automobilul pe o punte elevatoare, astfel ca roţile să fie libere, sau se ridică pe rând fiecare roată, folosind un cric de la automobil; - se roteşte liber roata, căreia îi verificăm jocul dintre tambur şi garnituri, observându-se eventuale frecări zgomotoase sau reţineri parţiale ale tamburului roţii. Normal, tamburul trebuie să se rotească uşor. Corectarea jocului ( figura 6.6 ) se face din excentrice, astfel: se rotesc capetele pătrate T şi C în sensul săgeţilor cu cheia specială FRE-279-02, până ce garniturile de frână vin în contact cu tamburul de frână, apoi se desface în sens invers săgeţilor până ce roata se roteşte liber.

Figura 6.6 Corectarea jocului dintre garniturile de frână și tamburul de frână la ro ț ile din  spate.

49

VII. Reparaţii ale sistemului de frânare 7.1 Demontarea, repararea şi remontarea pompei centrale de frână Datorită unei uzuri exagerate a corpului interior al cilindrului principal de frână sau a garniturilor de etanşare este posibil ca frâna să nu mai fie eficace. Cilindrul principal de frână este reparabil prin: înlocuirea setului de reparaţii ( garnituri,   piston, arcuri şi siguranţe ) sau a corpului cilindrului, toate piesele fiind originale, nepermiţându-se recondiţionări sau împerecheri de piese noi cu vechi. Pentru demontarea cilindrului de la automobilele cu circuit simplu de frânare se procedează astfel: - se scoate cu ajutorul unei seringi tot lichidul de frână din rezervorul compensator, se desfac cele trei racorduri rigide şi piuliţele de la suportul pedalier sau suportul servofrână - se scoate cilindrul principal; - se dezasamblează cilindrul principal în piese componente - se verifică alezajul ( 19 mm ) şi ovalitatea cilindrului principal; - se curăţă în alcool toate piesele; - se înlocuiesc piesele care prezintă uzuri importante, rizuri etc. Pentru demontarea pompei centrale cu servofrână se fac operaţiile: se deconectează  bateria, se goleşte rezervorul compensator, se desfac cele trei conducte de la pompa centrală şi furtunul de depresiune apoi se demontează axul furcii de legătură la pedală şi piuliţele , de fixare a servofrânei pe tablier, şi se scoate mecanismul servofrână. Reasamblarea pieselor pompei centrale pentru simplu sau dublu circuit se face în ordinea demontării, respectându-se următoarele condiţii tehnice: - înainte de reasamblare, toate piesele se introduc în lichid de frână; - la pompa centrală tip IPA-tandem, pentru introducerea ştifturilor elastice , se comprimă  pistoanele astfel ca fanta ştifturilor elastice să fie orientată spre spatele pompei, respectiv spre tija împingătoare. La remontarea mecanismului servofrână trebuie respecate cotele: L ‚ 131 mm şi X ‚ 9 mm (figura 7):

Fig. 7 Demontarea pompei centrale cu simplu circuit: a – demontarea conductelor rigide; b – dezasamblarea pompei; 1 – siguran ț ă; 2 – rondelă; 3 – piston; 4 – inel; 5 – garnitură de etan șare; 6 – arc; 7 – supapă; 8 – corpul pompei; 9 – rezervor compresor; 10 – capac. 50

7.2 Demontarea, repararea şi remontarea etrierului de frână faţă Principalele defecţiuni care pot conduce la înlocuirea etrierului de frână sau repararea acesteia sunt: - garnitura de etanşare din corpul etrierului este ciupită, deformată sau neconformă din punct de vedere geometric sau al materialului, produce pierderi de lichid de frână, iar eficacitatea frânei la pedală se pierde la apăsarea bruscă; - pori sau fisuri în corpul etrierului; - filet deteriorat la buşonul de purjare aer; - cilindrul hidraulic neconform din punct de vedere al formei geometrice, prezintă graiuri sau rizuri pe suprafaţă; - impurităţi în canale, producând obturarea intrării lichidului de frână sau blocarea cilindrului. La demontarea etrierului de frână faţă se execută operaţiile principale: se demontează roata faţă; se scoate lichidul de frână din rezervorul compensator, se scot siguranţele şi plăcile de fixare; se deşurubează racordul canalizaţiei rigide pe racordul flexibil şi se scoate blocul etrier, observându-se şi starea de uzură a garniturilor de frână. Repararea etrierului constă în: înlocuirea blocului etrier, inclusiv cilindrul cu garnituri, numai în cazul blocării sau spargerii acestuia.

7.3 Mod de lucru În procesul exploatării, la discul de frână faţă pot să apară defecţiuni de tipul: • Uzarea uniformă sau neuniformă a suprafeţelor de frecare; • Existenţa rizurilor sau a canalelor inelare; • Fisuri sau crăpături; • Deformări. Toate acestea conduc la necesitatea demontării, reparării sau înlocuirii discului de frână. Pentru demontarea ansamblului butuc – disc frână faţă se fac operaţiile: • se slăbesc piuliţele de la roţile faţă, se ridică partea din faţă a automobilului, se aşează  pe capre şi se scot roţile; • se demontează etrierul, fără debranşarea racordului flexibil şi se recuperează garniturile de frână; • se demontează suportul etrierului şi cele trei şuruburi de fixare a discului de frână; • se imobilizează discul de frână şi se scoate piuliţa fuzetei; • se înşurubează trei şuruburi speciale în butuc şi se verifică dacă sunt în contact cu  portfuzeta; •  prin înşurubarea progresivă a şuruburilor, se extrage ansamblul butuc – disc, apoi se separă butucul de discul de frână. După demontarea discului, acesta se curăţă şi suflă cu aer în vederea constatării eventualelor  defecţiuni enumerate mai sus, făcându-se următoarele măsurători: grosimea discului de frână ( sub 9 mm se înlocuieşte ); 51

 bătaia axială, citită pe un comparator la diametrul de 251 mm ( mai mare de 0,11 mm, se înlocuieşte discul). Corectarea geometriei discului de frână privind grosimea şi ovalitatea se poate realiza prin strunjirea sau rectificarea în limitele maxime admise.

7.4 Modalități de creștere a calității a sistemului de frânare Sistemul de frânare este mai eficient cu cât distanţa până la oprire este cât mai mică. Folosirea a două sisteme de frînare(frâna de serviciu,frâna de staţionare) sau mai multe sisteme de frânare creşte eficienţa sistemului de frânare. În general se folosesc la autoturisme două circuite pentru frâna de serviciu,de obicei circuitele sunt legate în paralel,pentru ca în cazul defecţiunii unui circuit autovehiculul sa mai aiba posibilitatea de a frâna în siguranţă. Folosirea unor dispozitive ce regleză automat jocul dintre garniturile de frecare şi discurile de frână creşte eficienţa sistemului de frânare. Folosirea limitatorului de presiune pentru puntea spate ,care funcţionează în funcţie de încărcarea punţii spate crescând eficienţa sistemului de frânare. La creşterea încărcari punţii spate ,presiunea in circuitul punţii din spate este mai ridicată,la scăderea încărcării sarcinii punţii spate presiunea în circuit pentru puntea spate este mai mică. Folosirea unui element „Control tracţiune" (TC) controlează vitezele roţilor motoare şi recunoaşte derapajul la acţionarea acceleraţiei când valoarea acesteia depăşeşte un anumit  prag. Sistemul preia controlul asupra situaţiei aplicând un cuplu de frânare pe roata care  patinează, obţinut prin creşterea presiunii în partea respectivă a circuitului de frână. Acest lucru permite diferenţialului să transfere cuplul roţii aderenteaducând autovehiculul la starea normală. TC „Cuplul de tracţiune" rămâne activ până la viteze cuprinse între 40 şi 60 km/h. O modalitate de creştere a eficientei sistemului de frânare este folosirea sistemelor  ABS(Anti Blocking System) şi ESP(Electronic Stability Program). Maşinile care sunt dotate cu ABS , folosesc patru circuite hidraulice (câte unul pentru fiecare roată), sau trei circuite (circuite separate pentru roţile punţii faţă şi un circuit comun  pentru roţile punţii spate).Fiecare roată dispune de câte un disc danturat şi traductor inductiv de turaţie, dar la sistemele cu trei circuite se poate folosi un singur traductor pentru ambele roţi ale punţii spate. Indiferent de condiţiile de aderenţă autovehiculule care au ABS şi ESP opresc în siguranţă.

52

VIII.CONCLUZII Sistemul de frânare are urmatoarele func ții: • reducerea vitezei; • asigură oprirea autovehicolului; • când autovehiculul se află într-o treaptă de viteză, îl poate men ține pe loc, dacă este nevoie. Sistemul de frânare se clasifică in: • sistemul principal de frânare denumit și frâna principală sau frâna de serviciu; • sistemul suplimentar de frânare sau frâna de sta ționare cu rolul de a men ține automobilul imobilizat pe o pantă. Exista două feluri principale de sisteme de frânare : • sistem de frânare pe disc; • sistem de frânare pe tambur.

Frâna principală (hidraulică) Comandată prin intermediul pedalei de frână, aceasta ac ționeaza simultan pe toate ro țile vehiculului. Pedala deplasează un piston în cilindrul pompei de frână, iar presiunea se transferă prin intermediul lichidului de frână la dispozitivele situate la fiecare roată: - frână pe discuri, solidari fixați pe ro ți și plăcuțele mobile; - frână pe tamburi, solidari fixați prin roți și pe ferodourile mobile. •

Fig 8.1 Frână principală.

Frână de parcare (de mână) Se mai numește "frână de staționare". Ac ționeaza pe două ro ți, de obicei pe cele din spate, prin intermediul unui cablu de frână, astfel încat plăcu țele sau ferodourile presează pe discuri sau tamburi blocându-le. •

Sistemul antiblocaj (ABS) Sistemele de frânare cunosc o dezvoltare continuă, astfel încat să asigure o securitate cât mai mare la frânare, indiferent de starea carosabilului, de viteza și alti factori. •

53

Unul dintre aceste sisteme este ABS-ul. La cele mai multe vehicule, acesta contine un computer și un senzor de viteză pe fiecare roată. Dacă la o frânare bruscă roata tinde să se  blocheze, sistemul reduce automat presiunea de frânare, astfel încat aceasta va continua să ruleze, având aderența la sol. In acest fel, direc ția rămâne operativă, vehiculul nu derapează și  poate fi controlat.

Fig. 8.3 Sistemul antiblocaj (ABS) Diagnosticarea sistemului de frânare o poate întreprinde însu și conducătorul automobilului prin observarea comportării sistemului de frânare și a automobilului în timpul  procesului de frânare. Diagnosticarea se face de obicei se face in STAȚIA ITP.

54