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After Sales Services
Información sobre los frenos
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Indice
Indice Frenos ...........................................................4 Funcionamiento de los frenos ........................4 Frenos revisados, frenos seguros ...................5 Forros de frenos ...........................................5 Estabilidad a la fricción .................................7 Anchura de los forros y efecto sobre su duración .....................................................9 Forros de frenos cortos o largos ..................10 Tambores de frenos ....................................12 Generalidades ..............................................12 Grietas térmicas ...........................................12 Tensión en el tambor al frenar ....................13 Tensión en el tambor después del enfriamiento .................................................13 Zonas ásperas y grietas profundas .....................................................14 Factores que reducen la fuerza de frenado ...................................................16 Patinamiento ................................................16 Fenómenos que reducen el confort vibraciones ..................................................20 Generalidades sobre las vibraciones ............20 Chirrido de los frenos ..................................21 Golpeteo de los frenos .................................22 Vibraciones de baja frecuencia a alta velocidad ............................................23 Vibraciones a causa de puntos calientes .....23 Vibraciones de baja frecuencia a baja velocidad ...........................................24
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Frenos
Frenos El tipo más corriente de frenos para vehículos pesados es el freno de tambor. Hay diferentes métodos de actuación y regulación de las zapatas, pero las diferencias son mínimas en lo que respecta a su funcionamiento y prestaciones. Los frenos Scania son del tipo de leva en S, en los que se presionan las zapatas contra el tambor al girar el eje de leva del freno. 1
Para accionar los frenos se usa aire comprimido. El aire se comprime con un compresor y se almacena en los depósitos de aire comprimido. Desde éstos se distribuye a cada cilindro de freno mediante la válvula del freno de servicio, para obtener la retardación necesaria.
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Palancas de los frenos (con ajuste manual o automático) Eje de leva del freno (S) Rodillo de presión Muelle de retorno Pasador de ancla Forro del freno Zapata
Funcionamiento de los frenos En el cilindro de freno, el diafragma (área × presión) empuja hacia afuera la varilla de empuje. La palanca 1, conectada a la varilla de empuje, hace girar el eje de leva 2 con su leva en S, la cual presiona hacia afuera las zapatas contra el tambor. De esta forma, la presión entre el forro y el tambor se determina mediante la interacción de: aire comprimido - cilindro de freno palanca - eje S de leva del freno. La forma de la leva S es tal que su elevación al frenar (es decir, la distancia vertical que recorren las zapatas hacia el tambor) es igual, independientemente del lugar de la leva donde descansen los rodillos. En el diagrama de la derecha, se puede ver la altura de elevación de las zapatas en función de su desgaste y del ángulo de aplicación. Cualquiera que sea el desgaste, podemos ver que un giro específico del eje de leva produce siempre la misma altura de elevación.
A lo largo de ρ , α produce la misma elevación de la zapata 1 = elevación de la zapata ρ = ángulo de desgaste α = ángulo de aplicación
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Forros de frenos
Frenos revisados, frenos seguros Para mantener el funcionamiento seguro y óptimo de un freno, se deben revisar sus componentes periódicamente y, en caso necesario, ajustarlos de acuerdo con nuestras recomendaciones. Un freno bien mantenido reduce el riesgo de perturbaciones tales como el desplazamiento hacia un lado, el desgaste irregular de los forros o la sobrecarga en cualquiera de las ruedas. De lo contrario, las perturbaciones pueden producir daños consecuentes y la reducción de la fuerza de frenado o, en el peor de los casos, la pérdida total del efecto de los frenos (ver rúbrica ”Factores que reducen la fuerza de frenado − patinamiento mecánico por el calor”).
El segundo ingrediente es el material que tiene la misión de aglutinar el material de fricción para darle estabilidad al forro de freno. Por consiguiente se le llama también aglutinante (5-15 % del forro). El forro ha mantener también su estabilidad de forma incluso a temperaturas y presiones superficiales sumamente altas. Ejemplos de agentes aglutinantes son la goma y la resina. El tercer ingrediente es el material que le da estabilidad de forma al forro, sobre todo a alta temperatura. Descarga un freno de rueda sometido a esfuerzo lubricando el forro y reduciendo así el trabajo del freno. A este ingrediente le llamamos agente modificante y puede consistir en grafito, sustancias orgánicas, arena, etc. Puede que parezca fácil fabricar forros de freno para camión.
Forros de frenos Por razones competitivas, los fabricantes de forros para frenos no revelan la composición exacta de éstos.
Pero la realidad es bien distinta, puesto que se necesita una larga serie de pruebas para que el fabricante tenga un forro que pueda utilizarse.
En principio, un forro consta de varios ingredientes, cada uno de los cuales tiene una función determinada. Normalmente, se suele hablar de tres ingredientes principales en un forro de freno. El primer ingrediente es el material de fricción, es decir, el que lleva a cabo el trabajo de frenado, y que es decisivo para la vida de servicio del forro (50-70 % consiste en material de fricción, cuya estructura constituye un refuerzo para mayor resistencia). Aquí varía la elección del material, según el fabricante. Ejemplos de materiales usados son hierro, fibra de vidrio, etc. En general, se puede decir que el material de fricción deberá ser resistente al desgaste, no perjudicial para el tambor y aislante desde el punto de vista térmico, es decir, que no conduzca el calor hasta los cojinetes de las ruedas.
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Forros de frenos
Entonces, ¿qué criterios aplica Scania para aprobar un forro de freno? Las exigencias de un buen forro de freno constituyen un compromiso entre nuestras altas exigencias, las exigencias de las autoridades (consultar la legislación sobre forros de frenos en el país respectivo) y las demandas de nuestros clientes. A continuación indicamos algunos de los requisitos y propiedades que deben tener nuestros forros de frenos.
Estables a la fricción El coeficiente de fricción para el margen de funcionamiento del forro (variaciones de temperatura) debe ser casi constante, es decir, que no produzca una frenada defectuosa (ver ”Factores que reducen la fuerza de frenado”).
Forma estable El forro debe soportar tensiones y esfuerzos mecánicos sin agrietarse y sin pegamiento.
Tendencia a las vibraciones y chirridos La tendencia del forro a producir vibraciones puede reducir el confort.
Duración del forro Una larga vida de servicio. (La introducción de los forros sin amianto reduce la elección de materiales).
Duración del tambor del freno El efecto de los forros sobre el tambor debe ser lo menos perjudicial posible, es decir, que deben reducir al mínimo los puntos de calor y las grietas (ver sección ”Tambores de frenos”).
Impacto medioambiental La legislación estipula materiales sin amianto.
Manejabilidad Poco peso, que no sea peligroso para las manos, que no acumule polvo, etcétera.
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Forros de frenos
Estabilidad a la fricción Para elegir un forro de freno hay que tener mucho cuidado, ya que los diferentes materiales pueden presentar propiedades muy distintas. Antes de que se apruebe un forro para incorporarlo a la producción, será sometido a una larga serie de pruebas en nuestros laboratorios (prestaciones, patinamiento, resistencia, desgaste, vibraciones, etcétera). Sólo unos pocos frenos pasan estas pruebas. Los que las pasan se prueban seguidamente en camiones en funcionamiento. Las investigaciones y comparaciones entre los distintos tipos de frenos revelan grandes diferencias en sus propiedades, según el parámetro probado y cómo se realiza la prueba. La fricción de los forros varía con la velocidad de deslizamiento y la temperatura. Cada forro tiene su curva de fricción. En una comparación de los forros A y B a 3 km/h (en el banco de rodillos) y a 60 km/h (según la normativa legal vigente), se puede ver que estos forros se comportan igual a baja velocidad, pero que el forro A tiene más alta fricción que B a altas velocidades. El coeficiente de fricción µ varía a medida que aumenta la velocidad, y por eso es muy importante probar las características de los forros a todas las velocidades. Esa propiedad se conoce como patinamiento por velocidad.
Coeficiente de fricción µ en función de la velocidad
El diagrama de la derecha muestra cómo varía el coeficiente de fricción en función de la temperatura. El coeficiente de fricción debe ser estable, pues si desciende bruscamente perdería efectividad la frenada.
Coeficiente de fricción µ en función de la temperatura 10:01-01 es
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Forros de frenos
Una caída moderada de la fricción es positiva porque evita que uno de los frenos tenga que hacer todo el trabajo. El freno sobrecargado transfiere así parte de la carga y la distribuye entre los frenos de las demás ruedas. El efecto de la temperatura es importante y conviene tenerlo en cuenta para evitar sorpresas en forma de fallos momentáneos en la frenada o en la adaptación de los frenos. En unas pruebas de estabilidad a la fricción de 24 forros de frenos, se ha observado que sus características varían mucho. Estas pruebas han demostrado que algunos de los frenos son tan malos que su frenada es realmente pobre, sobre todos en circunstancias difíciles. Ver el diagrama a la derecha. El patinamiento por calor y por velocidad debe ser el mismo en todos los frenos del vehículo, de lo contrario se producirá una mala distribución de las fuerzas de frenada. Una frenada anormal puede hacer que los forros presenten una tendencia a cristalizarse. La cristalización es un fenómeno que reduce sucesivamente la fricción y puede ser causada por frenadas largas y ligeras. Lo que sucede cuando se cristaliza el forro es que el agente modificador, que tiene propiedades lubricantes, se acumula en la superficie del forro. Normalmente, estas sustancias se queman al frenar, pero si se frena ligeramente y no aumenta mucho la temperatura del forro, tienden a acumularse en la superficie. Ver sección ”Factores que reducen la fuerza de frenado”). Estas experiencias han demostrado lo importante que es para la seguridad vial que se utilicen sólo forros de frenos probados en un vehículo concreto. Esto no presenta problema cuando el vehículo sale de la fábrica, pero aparece cuando se cambian los forros. Por ello, sólo se deben usar forros originales.
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Forros de frenos
Anchura de los forros y efecto sobre su duración Scania utiliza actualmente forros de cuatro anchos distintos: A 127 mm (5”) Eje portador B 178 mm (7”) Ejes delantero y portador C 203 mm (8”) Ejes delantero, motriz y portador D 254 mm (10”) Eje motriz Lo ideal es que la anchura de los frenos se adapte a la tarea que deben realizar los frenos. La consecuencia es que los frenos más estrechos se desgastan antes. La razón más decisiva del desgaste de los forros de frenos es la temperatura, debido a que el desgaste aumenta con la temperatura. En consecuencia, se trata de mantener la temperatura de los forros lo más baja posible. El diagrama de la derecha muestra la velocidad de desgaste de un forro normal Scania. El calor se genera en la capa de contacto entre el forro y el tambor de freno y se disipa a través del tambor al aire. Por ello la capacidad de disipación del calor es muy importante para el desgaste de los frenos. S = desgaste
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Forros de frenos
Se puede simbolizar la capacidad de disipación mediante cubos de agua de distintos tamaños. Estos tamaños (5”, 7”, 8”, 10”) corresponden a los del tambor del freno, que tiene un orificio en el fondo por donde se disipa el calor. Los grifos y el caudal de agua al interior del cubo corresponde al esfuerzo de frenada que se va a realizar. Con la misma cantidad de energía o calor producida por los frenos, el nivel de agua variaría según el tamaño del cubo. Esto representa la temperatura del tambor, donde un alto nivel representa alta temperatura. Si pasamos del ejemplo a la realidad, veremos que un tambor más grande tiene mayores posibilidades de absorber energía en forma de calor, pero también de disiparlo más fácilmente. El límite crítico es cuando la temperatura llega a ser tan alta (el cubo se llena) que el desgaste de los forros es muy grande, con el riesgo de que se produzca el patinamiento del freno por el calor. La conclusión de nuestro ejemplo es que los tambores pequeños con forros estrechos se desgastan más, con la misma fuerza de frenada, que los tambores grandes con forros anchos.
Forros de frenos largos o cortos En 1989, Scania empezó a utilizar forros de frenos cortos en vez de los anteriores largos. La cantidad de material de un forro corto es aproximadamente el 65 % de la de un forro largo. Esto puede parecer extraño, ya que generalmente se ha hablado de la superficie del forro como una medida de su calidad. Pero en nuesstras pruebas hemos llegado a la conclusión de que la duración total del forro no es menor cuando éste sea más corto. Además, hemos notado una gran reducción de la aparición de puntos calientes en los tambores de frenos. También hemos conseguido hacer desaparecer las vibraciones de baja frecuencia a alta velocidad. (Ver sección ”Fenómenos que reducen el confort: vibraciones”).
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Forros de frenos
La vida de servicio de los frenos cortos no se reduce (aunque decíamos anteriormente en conexión con la anchura de los forros que un área reducida produce mayor temperatura para el mismo trabajo y con ello mayor desgaste) debido a que el contacto de los forros con el tambor es más eficaz y el tambor se enfría mejor (porque es mayor el espacio donde el tambor no está en contacto con los forros). La diferencia entre el contacto con el tambor de un forro corto y otro largo se puede ver en la figura de la derecha. En ella aparecen dos forros en sección y se puede ver que el contacto del forro con el tambor se produce en una serie de puntos. Si se aplican frenos cortos y largos con la misma fuerza, el forro corto ofrece más puntos de contacto. Esto produce un menor aumento de temperatura en cada punto, que compensa con creces la menor longitud del freno.
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A = Forro corto B = Forro largo
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Tambores de frenos
Tambores de frenos Generalidades
Grietas térmicas
A un tambor de freno se le exige mucho: debe soportar altas temperaturas, poder disipar bien el calor, mantener su forma, ser resistente al desgaste, etcétera.
El diagrama muestra la distribución de temperatura en el tambor del freno a 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 10 segundos después de comenzar la frenada. La temperatura aumenta rápidamente en una capa superficial muy fina, llegando al máximo en cuestión de unos dos segundos. A partir de ahí, la temperatura superficial cae, pues la velocidad del vehículo ya ha empezado a descender y, por tanto, se reduce la producción de calor. La onda calorífica se desplaza por el tambor y la temperatura se va haciendo uniforme.
Para fabricar un tambor de freno con todas estas propiedades, se requieren pruebas detalladas y exhaustivas, tanto en el laboratorio como en la práctica. La elección del material del tambor del freno trata de optimizar siempre las propiedades que se le exigen. La parte metálica de los tambores es una aleación fina de hierro fundido con el mayor contenido posible de grafito. La aleación fina garantiza la resistencia y estabilidad, y el grafito la disipación del calor. A pesar de la alta calidad de un tambor de freno, presenta ciertas limitaciones para soportar aumentos locales de temperatura. (Ver sección ”Grietas térmicas”). También las temperaturas uniformes pero elevadas producen cambios que pueden causar problemas, si no se corrige la causa. (Ver sección ”Factores que reducen la fuerza de frenada: patinamiento mecánico por calor”). Cuando se frena bruscamente, se convierte en energía calorífica una gran cantidad de energía cinética. El calor que se genera así en el contacto entre los forros y el tambor es energía que se desperdicia y se debe disipar hacia el aire, fundamentalmente a través del tambor (ver ”Forros de frenos”). A pesar de la capacidad del tambor para disipar energía calorífica, se pueden producir efectos negativos (aparte del desgaste normal), tales como grietas térmicas y puntos calientes.
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Tambores de frenos
Tensión en el tambor al frenar Cuando se calienta la capa más interior, el metal tiende a dilatarse. Esto se evita por el espesor y la baja temperatura del resto del tambor, que produce cierta tensión. La magnitud de esta tensión depende de la temperatura en la zona en cuestión: una alta temperatura puede hacer que la capa superficial del material alcance el punto de fusión, lo cual produciría una deformación permanente. Esto se da a conocer por una pequeña elevación en la superficie del tambor (ver figura). (Ver también la sección ”Anchura de los forros y efecto sobre su duración”).
Tensión en el tambor después del enfriamiento Cuando se enfría el hierro fundido del tambor, tiende a volver a su forma original y se producen esfuerzos de tracción en las capas superficiales. La magnitud de estos esfuerzos de tracción, que vienen determinadas por la compresión anterior, puede hacer que el metal alcance su punto de fusión/rotura, lo cual da lugar a grietas superficiales. Al cabo de cierto tiempo, aparecen pequeñas grietas distribuidas uniformemente por toda la superficie del tambor, paralelas al eje longitudinal del mismo (ver figura). Estas grietas no tienen importancia si están uniformemente distribuidas por toda la superficie y no tienen más de aproximadamente 1 mm de profundidad.
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Tambores de frenos
Zonas ásperas y grietas profundas Cuando el freno se recalienta hasta el límite en que se producen cambios en en los materriales del tambor y de los forros, aparecen grietas más profundas y puntos oscuros debidos al calor. Algunas partes del forro se pondrán después de ello en contacto con una parte del tambor que no es redonda. La superficie de contacto será más pequeña y al mismo tiempo se genera mucha más energía. En las superficies de contacto se produce también mucho calor. Cuando la temperatura es alta, se producen reacciones químicas en los forros, que hacen que la fricción aumente con la temperatura (ver figura). Un punto más caliente desarrolla más calor y se calienta aún más que su entorno. De este modo se crea una zona áspera en el tambor.
A = Normal B = Inestable
En esa zona, el forro llega a un punto (temperatura)en que la velocidad de desgaste es mucho más de lo normal, con lo cual se produce el desgaste local. En el tambor se produce un punto caliente permanente y una grieta. Si se producen varios de estos puntos cerca unos de otros, las grietas se pueden agrandar y debilitar el tambor. Una grieta suficientemente larga y profunda puede hacer que se rompa el tambor. 1 Tambor de freno con deformación de temple
2 El mismo tambor de 1 después de 700 frenadas
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Tambores de frenos
Las deformaciones de temple pueden causar vibraciones en el volante u otros fenómenos vibratorios, sin que se produzcan grietas.
Remedios para detectar y evitar problemas: • En caso de problemas por tambores de frenos con grietas, comprobar y ajustar el sistema de frenos según nuestras instrucciones. Estas revisiones y ajustes evitan averías imprevistas. También se debe efectuar la adaptación de los frenos para las combinaciones vehiculares con remolque.
3 Tambor de freno con grietas profundas
• Desde el punto de vista de distribución del calor, lo mejor es usar forros anchos. Los frenos cortos ofrecen también una mejor distribución del calor, debido a que tienen un contacto mejor y más uniforme con el tambor. Ver sección ”Forros de frenos”. • Es preferible usar tambores más grandes y pesados, pues son más fuertes y soportan mejor la concentración de calor y la formación de olas. Además, un tambor de mayor peso y volumen disipa mejor el calor. • Los frenos auxiliares, tales como el freno de gases de escape y el ralentizador, pueden usarse con mayor frecuencia, ya que así se reduce esfuerzo en los frenos normales.
4 El mismo tambor que en 3 después de 700
5 Caso límite para cambiar el tambor de freno
6 Desgaste que requiere cambiar el tambor 10:01-01 es
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Factores que reducen la fuerza de frenado
Factores que reducen la fuerza de frenado Las causas de pérdida total o parcial de la fuerza de frenado pueden ser muchas. Las más corrientes son un drenaje incompleto de los depósitos de aire (problemas de congelación) y un mantenimiento deficiente de los componentes del sistema de aire comprimido (válvulas, tubos y mangueras) y de los componentes mecánicos de los frenos (tales como cilindros, palancas de freno, ajustadores de holgura o mal ajuste de las zapatas y ejes de leva del freno).
Si se llevan a cabo las revisiones periódicas estipuladas, se reduce el riesgo de fallos del sistema de frenos. Pero aunque funcione estupendamente todo el sistema de frenos, la capacidad de frenada de una combinación vehicular puede variar con el tipo de forros y con su comportamiento (temperatura de trabajo). Echemos un vistazo más de cerca a estos fenómenos.
Patinamiento 1 Patinamiento por calor - cambio deseable en las propiedades de los forros de frenos Por regla general, el coeficiente de fricción de un forro se reduce cuando aumenta la temperatura. Ver la figura. Un patinamiento moderado es bueno como factor de estabilización, debido a que un freno cargado ”transfiere” parte de su carga a los demás frenos. Esto reduce el riesgo de daños por calor. Se puede conseguir este patinamiento deseable mezclando en el material de los frenos modificadores sólidos que empiezan a actuar cuando se calientan. La variación de la fricción en función de la temperatura varía mucho según el tipo de forros. Los forros de Scania tienen siempre variaciones de la fricción perfectamente controladas.
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a) Patinamiento = disminuye µ b) El agente aglutinante se acumula en la superficie (margen normal de funcionamiento). c) El agente aglutinante se evapora. Sólo queda el material de fricción.
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Factores que reducen la fuerza de frenado
2 Patinamiento por el calor - cambios no deseable en las propiedades de los forros Un forro con reducción de fricción, en el que µ cae bruscamente con el aumento de la temperatura, es un forro malo y poco fiable (ver figura).
3 Patinamiento mecánico por el calor Este es un tipo de patinamiento que se suele pasar por alto, a pesar de que las consecuencias pueden ser muy graves para la seguridad vial. Lo que ocurre es lo siguiente: al frenar se desarrolla en los frenos una gran cantidad de energía, que se convierte en calor. Cuando aumenta la temperatura, aumenta el diámetro del tambor (dilatación por el calor). Este aumento del diámetro es causado, aparte de la temperatura, por el material y las dimensiones del tambor. Para obtener el mismo par de frenado en caliente que en frío (el tambor se dilata), la leva del freno tiene que girar algo más. Un aumento del giro del eje de leva del freno exige una mayor carrera en el cilindro de freno. Este último está diseñado de forma que la fuerza para una carrera dada (para carrera máxima y mínima ver el manual de servicio) sea prácticamente constante. No obstante, si la carrera es más larga, es decir, que va más allá de su ”margen de funcionamiento”, se reduce la fuerza al aumentar la carrera. El riesgo de potencia de frenado deficiente debido a una carrera demasiado larga aumenta si los frenos están mal ajustados.
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S = Carrera del cilindro de freno F = Presión
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Factores que reducen la fuerza de frenado
También la fuerza del émbolo × del ajustador multiplicada por la longitud efectiva de la palanca se reduce en carreras extremas, es decir, que se reduce el par que actúa sobre el eje de la leva del freno. (M 1= F×L1 es mayor que M2= F×L2. Además, la fuerza F se reduce cuando aumenta la carrera, disminuyento M 2 aún más. Si la palanca de freno no está correctamente ajustada, esto puede hacer que la carrera del cilindro de freno no sea suficiente. Para evitar las consecuencias negativas de los factores arriba indicados, se deben revisar siempre los frenos según las instrucciones aplicables (ver Instrucciones de mantenimiento, en el Grupo 0).
Margen normal de funcionamiento (A)
Caso extremo
4 Cristalización de los forros La cristalización es una reducción progresiva de la fricción en las frenadas largas y ligeras. En la superficie de desgaste del forro se acumulan las sustancias de efecto ”lubricante”. Estas sustancias son necesarias para que los forros duren más y producen cierto patinamiento (ver ”Patinamiento por el calor: cambio en las propiedades de los forros”). En la cristalización se acumulan sustancias en la superficie de los forros de frenos. Estas sustancias se pueden eliminar normalmente frenando bruscamente unas cuantas veces. De este modo, se gastan o se queman dichas sustancias. Algunos forros presentan mayor tendencia a cristalizarse que otros. En general, se trata de que el coeficiente de fricción no se vea afectado, sino que se mentenga constante. No obstante, la estabilidad del coeficiente de fricción varía mucho según la calidad de los forros. Por tanto es muy importante usar siempre forros originales.
Nota: Un forro cristalizado no siempre tiene una superficie brillante, sino que puede estar recubierta de polvo.
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Factores que reducen la fuerza de frenado
5 Patinamiento por velocidad El patinamiento por velocidad es una reducción de la fricción al aumentar la velocidad del vehículo. Tiene que ver con el patinamiento por calor, porque al frenar a gran velocidad aumenta la temperatura en la superficie de contacto del freno con el tambor. Como hemos indicado anteriormente, la fricción se reduce con la temperatura (ver sección ”Patinamiento”).
6 Envejecimiento de los forros Si los forros soportan altas temperaturas durante largo tiempo, ”envejecen” prematuramente, es decir, que las sustancias que los componen pueden cambiar o desaparecer antes de que empiecen a actuar. Entonces se pueden empeorar las propiedades y la fricción de los forros.
7 Otros El aceite, el agua, el polvo, etcétera, tienen un efecto negativo en la fricción.
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Fenómenos que reducen el confort - vibraciones de los frenos
Fenómenos que reducen el confort - vibraciones de los frenos Generalidades sobre las vibraciones Las vibraciones generadas por los frenos son de muy diversas frecuencias, por lo que producen diversos problemas. Normalmente hablamos de cinco fenómenos distintos de vibraciones/oscilaciones:
Chirridos - vibraciones de alta frecuencia que afectan el oído.
Golpeteo - vibraciones de 50 Hz generadas al dar marcha atrás.
Vibraciones de baja frecuencia - Al doble del giro de las ruedas a alta velocidad, más de 70 km/h. - Al doble del giro de las ruedas a baja velocidad, unos 40 km/h. - causadas por deformación de temple. La frecuencia depende del número de puntos existentes en el tambor. La causa fundamental de las vibraciones en el sistema de frenos es que la parte giratoria, por ejemplo, el tambor del freno, no es redonda. Esto hace que el tambor del freno tenga holguras radiales.
La resonancia se puede producir, por ejemplo, cuando el eje delantero o el trasero oscila a un lado y otro desde su eje de rotación, o cuando las ruedas delanteras giran a un lado y otro de los cojinetes de los pivotes. Entonces se notan las vibraciones en el volante.
Siempre se presentan vibraciones en forma de vibraciones. No obstante, los componentes de los frenos del vehículo suelen tener propiedades de amortiguación incorporadas. Si los problemas son pequeños, estas propiedades evitan las vibraciones. Cuando se reduce la amortiguación y/o aumentan los problemas, empiezan las oscilaciones y se pueden producir resonancias. Se entiende por resonancia que una parte de un vehículo vibra a su propia secuencia, como sucede cuando se pasa un arco por la cuerda de un instrumento.
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Fenómenos que reducen el confort - vibraciones de los frenos
Chirrido de los frenos El chirrido de los frenos es una vibración a una frecuencia tal que produce un tono molesto para el oído.
Lijar cualquier aspereza que pueda haber en las zapatas de frenos, tales como las rebabas de los agujeros de los remaches. No obstante, tener cuidado de no hacer huecos ni zonas planas. Ver figura.
Los forros de alta fricción suelen tener una mayor tendencia a chirriar que los de baja fricción (en el arco del violín se usa resina para aumentar la fricción sobre la cuerda). Jabón en el arco = no suena Jabón en el freno = no suena, pero tampoco frena (baja fricción). Una causa del chirrido de los frenos puede ser que se frena repetidas veces no muy fuerte, yendo a baja velocidad, o que el rodamiento de la leva/anclaje de la zapata está desgastado. Otra causa puede ser que los forros de frenos lleven remaches mal puestos, que en un momento dado rozan con la zapata. Esto puede hacer que se caigan los remaches del forro o que se suelte la parte del forro alrededor de los remaches.
Remachado con demasiada fuerza: 1 El material del forro alrededor de los remaches se abomba, lo que hace que esa parte del forro no entre en contacto con la zapata. 2 Pueden producirse grietas alrededor de los agujeros de los remaches. Remachado con demasiado poca fuerza 1 Debido al movimiento entre el forro y la zapata, se pueden producir vibraciones en forma de chirrido de los frenos. 2 El movimiento entre el forro y la zapata puede causar fatiga en los remaches y hacer que se desgasten los agujeros de los forros. El resultado es que se sueltan los forros. Para montar los remaches con una fuerza adecuada, se debe ajustar la remachadora entre 16 y 18 kN. Esto se aplica a todos los forros originales de Scania. Al remachar los forros de los frenos, hay que limpiar bien la superficie de contacto de la zapata. Quitar todo el óxido y la suciedad de las zapatas.
A No es necesario lijar B Quitar las rebabas de los agujeros C, D Lijado incorrecto Superficie de la zapata junto a los agujeros de los remaches
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Fenómenos que reducen el confort - vibraciones de los frenos
Golpeteo de los frenos Al frenar, las zapatas de los frenos son empujadas contra el tambor. Las ballestas y el travesaño del eje se doblan por la fuerza de frenada. Cuando gira el eje, se retrasa el movimiento de la palanca y la varilla de empuje debido al par de inercia del sistema. La presión de la zapata contra el tambor de freno aumenta y esto hace que la ballesta y el travesaño del eje giren un poco más. Ver figura. La fuerza máxima de fricción entre la zapata y el tambor se obtiene rápidamente. Después la zapata se retrae, debido a la fuerza elástica del muelle. El movimiento del ajustador se retrasa de nuevo y hace que la presión del freno caiga más de lo necesario. Empieza entonces una acción de aumento-reducción de la presión de frenada, que produce oscilaciones en el eje.
1 3 0 1 2 _ 0 1
1 = Zapata delantera
Las oscilaciones empiezan antes si la amortiguación (= fricción del sistema) es baja, por ejemplo, debido a baja fricción en los casquillos del eje de leva. Como hemos dicho antes, la oscilación empieza cuando el tambor y la leva del freno se mueven en dirección contraria. Si se mueven en la misma dirección, la zapata delantera recibe menor fuerza, con lo que se reducen las posibilidades de autobloqueo.
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Fenómenos que reducen el confort - vibraciones de los frenos
Vibraciones de baja frecuencia a alta velocidad Este tipo de vibraciones puede producirse en las frenadas largas, por ejemplo al bajar cuestas largas. La distribución de temperatura en el tambor del freno no es uniforme. En la posición A de la figura, el tambor tiene una temperatura algo mayor. En este punto, el material se dilata más que en el resto del tambor. El resultado es que la superficie del tambor de freno se dobla hacia adentro. El contacto con el forro se concentra en ese punto, que se calienta aún más. La anormalidad se intensifica y el tambor se ovala. Un tambor de freno que no sea redondo origina variaciones en el par. Cuando la parte desigual del tambor de freno toca el extremo del forro, se produce un ajuste de gran magnitud de la zapata. En consecuencia, aumenta el par alrededor del rodamiento del pivote. La variación del par disminuye cuanto más dentro se toquen el forro y el tambor del freno. (Al ser la fuerza constante, la elevación de la zapata es menor). Con los forros cortos, las variaciones del par son menores cuando se presentan estos problemas. Además, duran menos las anomalías.
Vibraciones a causa de puntos calientes Los puntos calientes se producen cuando el tambor se calienta más allá de cierto límite y se producen alteraciones en sus materiales. Ver sección ”Tambores de frenos”. Las frenadas bruscas a alta velocidad, y las frenadas suaves durante largo tiempo, pueden producir puntos calientes (irregularidades por deformación de temple). Los puntos calientes pueden causar vibraciones. Si además la adaptación de frenos entre los ejes es incorrecta, se agrava el problema.
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Fenómenos que reducen el confort - vibraciones de los frenos
Vibraciones de baja frecuencia a baja velocidad Las vibraciones de baja frecuencia, por ejemplo las que se notan en el volante son muy incómodas al frenar suavemente a velocidades inferiores a unos 40 km/h. Las variaciones del par en los frenos se transmiten al volante a través de los rodamientos de los pivotes y las articulaciones de la dirección hasta llegar al volante. Por regla general, se debe a una variación de la forma del tambor o a la existencia de suciedad en la unión llanta-tambor-cubo. Una llanta defectuosa, situada muy cerca del tambor del freno y del cubo de la rueda, puede deformar el tambor. Lo mismo ocurre si no se aprietan bien las juntas roscadas de las ruedas. Por ello, hay que apretar siempre las tuercas al par correcto y siguiendo el método recomendado (ver Manual de instrucciones o Manual de instrucciones, Grupo 9).
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