SISTEMUL DE FRÂNARE CAPITOLUL 1. DESTINAŢIA, CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRÂNARE
lui;
Destinaţia sistemului de frânare. Sistemul de frânare serveşte la: - reducerea vitezei automobilului până la o valoare dorită sau chiar până la oprirea
- imobilizarea automobilului în staţionare, pe un drum orizontal sau în pantă; - menţinerea constantă a vitezei automobilului în cazul coborârii unor pante lungi. Eficacitatea sistemului de frânare asigură punerea în valoare a performanţelor de viteză ale automobilului. In practică, eficienţa frânelor se apreciază după distanţa pe care se opreşte un automobil având o anumită viteză. Sistemul de frânare permite realizarea unor deceleraţii maxime de 6-6,5 m/s2 pentru autoturisme şi de 6 m/s2 pentru autocamioane şi autobuze. Pentru a rezulta distanţe de frânare cât mai reduse este necesar ca toate roţile automobilului să fie prevăzute cu frâne (frânare integrală). Efectul frânării este maxim când roţile sunt frânate până la limita de blocare. Condiţii impuse sistemului de frânare. 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. Clasificarea sistemelor de frânare. Sistemele de frânare, după rolul pe care-1 au, se clasifică în: - sistemul principal de frânare, întâlnit şi sub denumirea de frâna principală sau de serviciu, 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. Datorita 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. Deceleraţia recomandată pentru frâna de staţionare trebuie să fie egala cu cel puţin 30% din deceleraţia frânei principale. În general, frâna de staţionare preia şi rolul frânei de siguranţă; - sistemul suplimentar de frânare sau dispozitivul de încetinire, care are rolul ce a menţine constantă viteza automobilului, la coborârea unor pante lungi, fără utilizarea 1
celorlalte sisteme de frânare. 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 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 frâne propriuzise), se deosebesc: frâne pe roţi şi frâne pe transmisie. După forma piesei care se roteşte, frânele propriu-zise pot fi: cu tambur (radiale), cu disc (axiale) şi combinate. După forma pieselor care produc frânarea, se deosebesc: frâne cu saboţi frâne cu bandă şi frâne cu discuri. După tipul mecanismului 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. conducătorului, cât şi forţa dată de un servomecanism. CAPITOLUL 2. CONSTRUCŢIA ŞI FUNCŢIONAREA FRÂNELOR PROPRIUZISE 2.1. FRÂNELE CU TAMBUR ŞI SABOŢI INTERIORI
Părţile componente şi principiul de funcţionare. Datorită simplităţii tor, frânele cu tambur şi saboţii interiori sunt foarte răspândite la automobile. In figura 15.1 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 Z. care se roteşte în sensul indicat pe figură cu viteza unghiulară co. Saboţii 3 sunt articulaţi în punctele 4 pe talerul frânei care nu se roteşte cu roata, fiind fix. La apăsarea pedalei 7, cama 6, prin intermediul pârghiei 8, se roteşte şi apasă saboţii asupra tamburului 2.înaceastă situaţie, între tamburi şi saboţi apar forţe de frecare ce vor da naştere la un moment de frânare Mf, care se opune mişcării automobilului. Sub acţiunea momentului Mf, în zona de contact a roţii cu drumul, ia naştere reacţiunea Fr, îndreptată în sens opus mişcării. Tot în zona de contact apare şi reacţiunea verticală a drumului Zr.
2
în timpul frânării, datorită frecării ce ia naştere între tambur şi garniturile de frecare ale saboţilor, energia cinetică a automobilului se transformă în căldură. în momentul opririi apăsării asupra pedalei, arcul 5 readuce saboţii în poziţia iniţială, iar frânarea încetează. Tipuri de saboţi utilizaţi la frânele cu tambur. Sabotul primar şi sabotul secundar. în figura 15.2 sunt reprezentate forţele care acţionează asupra unei frâne cu doi saboţi simetrici 1 şi 2, articulaţi la un punct comun fix 3. în timpul frânării, saboţii apasă pe tamburul 4 cu forţa S, care determină reacţiunile normale N\ şi Afe! Dacă tamburul se roteşte cu viteza unghiulară co, forţele N\ şi A^'i ce apasă asupra suprafeţelor de frecare, vor da naştere la două torţe de frecare Fi şi F2 care, pentru saboţi, au sensul din figură, iar pentru tambur sensul invers. Pentru simplificare, se consideră că atât reacţiunile normale A^ şi N2 cât şi forţele de frecare Fi şi F2 sunt aplicate la jumătatea suprafeţelor de frecare. în raport cu punctul de fixare a sabotului, forţa de frecare Fi va da naştere la un moment Mi = Fi • b, de acelaşi sens ca şi momentul dat de forţa 5 ,(MS = S x d), mărind în felul acesta apăsarea sabotului 1 pe tamburul roţii. Rezultă deci că, pentru sabotul 1, frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot, făcându-1 să apese pe tambur mai mult decât apăsarea datorită forţei S. Sabotul 1 capătă, deci un efect de autoamplificare (autofrânare), care îl face să mărească efectul de frânare corespunzător forţei 5. Faţă de punctul de articulaţie al sabotului 2, forţa F2 dă un moment M2 = F2 • b, de sens contrar momentului dat de forţa S, micşorând apăsarea sabotului pe tamburul roţii şi reducând astfel efectul de frânare corespunzător forţei S. Efectul de autoamplificare duce la mărirea forţei Ni în comparaţie cu N2, deci şi a lui Fi 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 va petrece invers.
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 fată 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 (fig. 15.3, a şi b şi cu saboţi flotanţi (fig. 15.3, c). 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
3
simplex are în compunere un sabot primar şi unul secundar, care pot fi articulaţi sau flotanţi. In figura 15.3, a este reprezentată frâna simplex la care ambii saboţi 1 şi 2 sun: 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 la 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 15.3, b acţionarea saboţilor 1 şi 2 (articulaţi în reazemele 3) se face prin intermediul camei 4 cu forţei S1 şi S2 în figura 15.3, c este reprezentată frâna simplex la care ambii saboţi 4 şi 5 sun: articulaţi la un punct comun fix 3, prin intermediul a două pârghii articulate oscilante 7 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. în figura 15.4 este reprezentată construcţia frânei simplex cu saboţi flotanţi cu acţionare hidraulică utilizată la puntea din spate a autoturismelor Dacia.
4
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).
în figura 15.5, a este reprezentată frâna duplex, la care ambii saboţi 1 şi 2 au câte un dispozitiv de acţionare: pistonul cilindrului 4 pentru sabotul 1 şi pistonul cilindrului
5
3 pentru sabotul 2. De asemenea, fiecare sabot are un punct de articulaţie propriu (5 şi 6). La această soluţie, sensul momentului forţelor de frecare coincide cu sensul momentelor forţelor de acţionare, ceea ce face ca frâna să fie echilibrată şi uzura garniturilor de frecare să fie egală. în acelaşi timp, momentul de frânare este mai mare decât la soluţiile anterioare, deoarece ambii saboţi lucrează cu efect de autoamplificare. în schimb, la rotirea în sens invers a roţii, momentul se reduce mult datorită faptului că ambii saboţi devin secundari. Jocul dintre saboţi şi tamburul 9 se reglează cu ajutorul excentricelor 7 şi 8. Frâna duo-duplex prezintă particularitatea că ambii saboţi lucrează cu efect de autoamplificare (ca saboţi primari) indiferent de sensul de rotaţie. La frânare, pistoanele din cilindrii 5 şi 6 (fig. 15.5, b) apasă saboţii 1 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 1, 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 1 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. Frâna servo este utilizată la unele autoturisme de capacitate cilindrică mare, deoarece cu o forţă nu prea mare la pedală asigură un moment de frânare mare, fără un servomecanism auxiliar. în figura 15.6, 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 1, 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. 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 4 (fig. 15.6,8 b) sunt 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 sensul de rotaţie, sabotul 3 acţionează sabotul 4 prin intermediul dispozitivului de reglare 8 sau sabotul 4 acţionează sabotul 3.
6
în figura 15.7 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 1 (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 spre 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 1 care îi ţine îndepărtaţi. 2.2. 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 reducă 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.
7
Frâna cu disc deschisă. Frâna cu disc deschisă, reprezentată în figura 15.8, este compusă din discul 2. montat pe butucul roţii 3 şi din cadrul (suportul) 5 în 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. La soluţiile la care cadrul 7 se montează flotant pe punte (Renault) există un singur cilindru de acţionare, dispus numai pe una din feţele discului (fig. 15.9). în acest caz, cursa pistonului de acţionare este dublă faţă de aceea de la frânele cu cadrul fix. Cadrul trebuie să fie suficient de robust spre a nu se 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. Din acest motiv, pentru a realiza acelaşi moment de frânare ca la o frână cu tambur, presiunea în conducte va trebui să fie de circa două ori mai mare, iar diametrele cilindrilor de acţionare de 2-2,5 ori mai mari, decât valorile corespunzătoare ale frânei cu tambur. Datorită acestui fapt, în unele cazuri în loc de un cilindru de diametru mare (de fiecare parte a discului) se utilizează doi cilindri de acţionare sau chiar mai mulţi, de diametre mai mici, pentru a nu se reduce raza medie a discului frânei.
8
Faptul că, în general, discul nu este protejat fiind expus prafului, noroiului, apei - constituie unul dintre dezavantajele principale ale acestei frâne. De aceea este necesar ca pistoanele cilindrilor de lucru să aibă o etanşare sigură. La frâna cu disc de la puntea din faţă a autoturismelor Dacia (fig. 15.10), cadrul monobloc (etrierul) 1 este flotant, putându-se deplasa faţă de discul 6.înorificiul (cilindrul) etrierului se găseşte pistonul 2, prevăzut cu garnitura 3, având rolul de etanşare şi de readucere a pistonului în poziţia iniţială. Manşonul 4 împiedică pătrunderea impurităţilor. Discul 6 este fixat cu şuruburi de butucul 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. 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. Ritmul intens al uzării garniturilor face, însă, obligatorie introducerea unor dispozitive de reglare automată a jocului dintre disc şi garniturile de fricţiune. In figura 15.9 se reprezintă una dintre soluţiile de reglare automată a jocului dintre disc şi garniturile de frecare, utilizată la autoturismele Renault şi Dacia. în interiorul pistonului 4 se găsesc montate şaibele 7 şi 2. Bolţul 9 concentric cu cilindrul, este fixat cu piuliţa 8 pe cadrul 7. Pe acest bolţ este montat inelul elastic 6, care se deplasează greu pe bolţ datorită frecării mari dintre ele. Manşonul de cauciuc 3 protejează pistonul şi cilindrul de impurităţi. în timpul frânării, pistonul 4 împreună cu şaibele 7 şi 2 se deplasează spre stânga, iar inelul 6 rămâne pe loc, atât timp cât jocul dintre disc şi garnitura de frecare nu este mai mare ca I. Readucerea pistonului în poziţia iniţială o face garnitura inelară elastică 5, montată strâns pe piston şi menţinută în locaşul din cilindru. Dacă garnitura de frână se uzează, iar jocul dintre disc şi aceasta depăşeşte valoarea stabilită, pistonul se deplasează spre stânga cu o cursă mai mare decât jocul j, iar şaiba 2 va deplasa şi inelul 6 spre stânga. La defrânare, şaiba 7 întâlneşte inelul 6 după parcurgerea unei curse egale cu j, iar pistonul nu mai poate reveni în poziţia iniţială. în felul acesta, se stabileşte, în mod automat, jocul dintre disc şi garnitură. în figura 15.11 se reprezintă frâna cu disc deschisă utilizată la puntea din spate a autoturismelor Citroen. Ea se compune din discul 4, fixat pe butucul roţii 5, şi din semicadrele (semietrierele) 7, în care se găsesc pistoanele 7 şi 10, care acţionează asupra plăcuţelor de frână 9. Fixarea garniturilor de fricţiune pe suporturile metalice se face exclusiv prin lipire.
9
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. In figura 15.12 este reprezentată frâna cu disc închisă, cu servoefect, utilizată la automobile. Ea se compune din carcasa 5, fixată pe butucul roţii, discurile 7 şi 2 (cu garnituri de fricţiune), bilele 3 şi cilindrii de acţionare 4. în timpul frânării, discurile de fricţiune 7 şi 2 sunt apăsate pe carcasa rotitoare 5. Corpul cilindrului de lucru este fixat pe discul 2, iar tija pistonului se reazemă pe discul 7. La frânare, când discul 7 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 să apese cu garniturile de fricţiune pe carcasa rotitoare. Frâna este prevăzută cu un dispozitiv de reglare automată a jocului dintre suprafeţele de frecare. 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. 2.3. 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. 10
Frâna de motor. în figura 15.13 este reprezentată schema de principiu a frânei de motor utilizată la autocamioane şi autobuze. Această frână produce obturarea galeriei de evacuare cu ajutorul unei clapete, 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 1 pentru acţionarea clapetei de obturare 2, iar 10 pentru blocarea admisiei combustibilului, fiind acţionaţi pneumatic de la supapa de aerisire 7.
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 (fig. 15.14) 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. La viteze foarte reduse, frânarea hidrodinamică nu este eficientă decât dacă se măreşte diametrul rotorului sau se dublează numărul rotoarelor. Mărimea jocului este de 1,5-2,00 mm, fiind determinată de pericolul atingerii polilor electromagneţilor din cauza dilatării discurilor prin încălzire. Deceleraţia care se obţine poate fi modificată prin varierea curentului din înfăşurări, de la bateria automobilului. Cu ajutorul unui întrerupător cu patru poziţii se modifică cuplul de frânare, obţinând deceleraţii de la 0,5 m/s2, la 1,5 m/s2, la o viteză a automobilului de 30 km/h. Acţionarea întrerupătorului se face manual sau de la pedala frânei de serviciu. CAPITOLUL 3. MECANISMELE DE ACŢIONARE ALE SISTEMULUI DE FRÂNARE
Aşa cum s-a arătat, comanda frânelor se poate face: cu acţionare directă, care poate fi mecanică sau hidraulică: cu servoacţionare, care poate fi pneumatică, electropneumatică etc. cu acţionare mixtă. 3.1.
ACŢIONAREA MECANICĂ A FRÂNELOR
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. Pentru menţinerea frânei în stare acţionată se prevede un sistem de blocare cu clichet. 3.2.
ACŢIONAREA HIDRAULICĂ A FRÂNELOR
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 11
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). în figura 15.16 este reprezentată schema unui sistem de acţionare hidraulică a frânelor, cu un circuit simplu. La apăsarea pedalei 13, prin tija 10 se acţionează pistonul 9 al pompei centrale 7, care va comprima lichidul; acesta este trimis prin conductele 5 şi 11 la etrierele 17, care prin cele două plăcuţe cu garnituri de fricţiune frânează discurile 16. Totodată, prin supapa de refulare a supapei duble din pompa centrală 7, este trimis lichid cu presiune prin conducta 8 la limitatorul de presiune 15, de unde prin cele două ramificaţii ajunge la cilindrii receptori 6. Aceştia, prin cele două pistonaşe 4 (distanţate de arcul 3) acţionează saboţii cu garnituri de fricţiune 2, frânând tamburele roţilor din spate.
La defrănare, inelele de cauciuc de pe pistoanele etrierilor (care se deformează la frânare) se îndreaptă şi readuc pistoanele în poziţie iniţială, iar lichidul revine prin conductele 5 şi 11 în pompa centrală 7; la puntea spate, arcurile de rapel 1 retrag saboţii 2 care apasă pistonaşele 4 şi acestea trimit lichidul de frână prin ramificaţii şi prin limitatorul de presiune înapoi spre pompa centrală 7, prin supapa de reţinere (a supapei duble de frână), până Ia rezervorul pompei centrale 12. Intre rezervor şi corpul pompei centrale 7 există două orificii (de compresare şi trecere), pentru comunicarea permanentă dintre rezervor şi corp. Arcul 14 readuce pistonul 9 în poziţia iniţială. La puntea faţă, roţile fiind cu suspensie independentă, între conductele 5, 11 şi etriere există câte un furtun flexibil pentru preluarea oscilaţiilor; acelaşi lucru este valabil şi pentru puntea spate, având 1-2 furtune, după cum puntea este rigidă sau independentă. În rezervorul 12 se găseşte lichid de frână la presiunea atmosferică. Jocul dintre tijă şi piston se reglează, în general, prin modificarea lungimii tijei 10. în acest scop, ea se compune din două bucăţi, asamblate printr-o înşurubare. Soluţia prezintă dezavantajul că, la fisurarea sau ruperea unei singure conducte, întregul sistem devine inutilizabil. La acţionarea hidraulică cu circuit dublu (fig. 15.17), pompa centrală are două pistoane 1 şi 2, care împart cilindrul 9 în două compartimente 3 şi 4. La compartimentul 3 este racordată conducta 5 a frânelor din faţă 8, iar la compartimentul 4 se racordează conducta 6 a frânelor din spate 7.încazul când ambele circuite sunt în perfectă stare, pistonul 1 împinge lichidul din compartimentul 3 în conducta 5, deplasând, prin intermediul arcului 3, şi pistonul 2 spre dreapta, care trimite lichidul din compartimentul 4, prin conducta 6, la cilindrii de frână. In cazul când s-a spart conducta frânelor din faţă, lichidul acestui circuit se pierde, iar la frânare pistonul 1 acţionează direct pistonul 2, circuitul frânelor din spate rămânând în funcţiune. Defecţiunea unui circuit se observă prin mărirea cursei pedalei de acţionare. La acţionarea hidraulică nu este permisă prezenţa aerului în circuit deoarece se reduce eficienţa frânării.
12
La sistemul de acţionare cu mai multe circuite, la alegerea numărului de circuite şi gruparea frânelor pe circuite se ţine seama de menţinerea unui anumit raport al forţelor de frânare la punţile automobilului care să reducă cât mai puţin stabilitatea mişcării, chiar şi în cazul în care unul dintre circuite s-a defectat. In general, la un circuit se leagă frânele unei punţi sau frâna stânga (dreapta) faţă cu frâna dreapta (stânga) spate (frânele fiind legate în diagonală). în continuare se prezintă părţile componente ale acţionării hidraulice. 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. În figura 15.18 se reprezintă construcţia pompei centrale folosite la acţionarea hidraulică cu un singur circuit.
Pompa centrală este formată din 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 72 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 pisto*n în timpul cursei de revenire). Garnitura pistonului şi supapa 11 au arcuri separate 6 şi 13, ambele sprijinindu-se pe discul găurit 7. 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, comprimând 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 13
deschide supapa de reţinere 11 (ca urmare a acţiunii 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. în figura 15.19 este reprezentată o pompă centrală în tandem cu două pistoane, pistonul 2 deservind circuitul frânelor roţilor din faţă, iar pistonul 5 circuitul frânelor roţilor din spate. Cele două pistoane se deplasează în cilindrul principal 1.
Cilindrul receptor sau pompa receptoare (fig. 15.20, a) este compusă din corpul 5 în care se află două pistoane 6, care au pe feţele frontale garniturile 7. Arcul 8 presează cele două garnituri pe feţele pistoanelor. In timpul frânării, lichidul intră în spaţiul dintre pistoane şi le deplasează împreună cu saboţii, care se sprijină pe suporturile 3. Cilindrul este protejat împotriva impurităţilor de garniturile de cauciuc 4. Când în instalaţia frânei a pătruns aer, deplasarea pedalei de frână până la capătul cursei se face destul de uşor, deoarece amestecul aer-lichid este compresibil. în felul acesta, în instalaţia frânei nu se creează presiunea necesară pentru o frânare eficientă a automobilului. Aerul, care a pătruns în circuitul lichidului, se evacuează prin canalul 12 în care este introdus racordul 9, astupat cu capacul filetat 2 (fig. 15.20, b). în mod normal, canalul 12 este astupat de porţiunea conică a racordului. în figura 15.20, c este reprezentat racordul 9, care are două orificii 1 şi 10. Orificiul 10 este făcut în lungul dopului, iar orificiul 1 perpendicular pe axa lui. Orificiul 11 serveşte pentru montarea conductelor de legătură cu pompa centrală.
14
Pompa receptoare de frână reprezentată în figura 15.21 se compune din corpul i, prevăzut cu alezaj cilindric şi un bosaj pentru racordarea conductei de frână, prin care se primeşte lichidul. în interiorul cilindrului, prin intermediul inelelor 5, sunt fixate două piese 4 (filetate la interior şi tăiate pe generatoare), în care se înşurubează şuruburile 3, prin care se reglează cursa pistoanelor. La frânare, lichidul sub presiune, trimis prin pompa centrală, acţionează asupra pistoanelor 2 (prevăzute cu garniturile 7), ce vor ocupa poziţii extreme realizând frânarea prin intermediul tijelor şi al saboţilor. Pe măsură ce se uzează garniturile de frecare de pe saboţi, creşte jocul dintre acestea şi tambur, pistoanele 2 executând o cursă mai mare. Dacă jocul dintre saboţi şi tambur depăşeşte valoarea admisă, S, la acţionarea frânei, şuruburile 3 cu filet „dinte de ferăstrău" sunt trase o dată cu pistoanele 2 (datorită inelelor 8) cu încă un dinte din piesele de reglaj 4, restabilindu-se jocul iniţial dintre saboţi şi tambur. 3.3. ACŢIONAREA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM
La automobilele care au greutatea totală Ga > 35 • IO3 N, precum şi la autoturismele de clasă mijlocie şi mare, prevăzute cu frâne cu coeficient de eficacitate redus (frâne cu disc), forţa conducătorului, aplicată pe pedala de frână, nu mai asigură o frânare suficient de eficace. În acest caz, datorită acestui fapt, acţionarea hidraulică este asociată cu un servomecanism care asigură o creştere suplimentară a presiunii lichidului din conducte. în funcţie de sursa energiei utilizate, mai răspândite sunt următoarele tipuri de servomecanisme: - servomecanismul cu depresiune (vacuumatic), care utilizează energia depresiunii create în colectorul de admisiune al motorului cu aprindere prin scânteie sau de o pompă de vacuum antrenată de motorul automobilului; - servomecanismul pneumatic, care utilizează energia aerului comprimat, debitat de un compresor antrenat de motorul automobilului. Acţionarea hidraulică cu servomecanism vacuumatic. Acţionarea hidraulică cu servomecanism vacuumatic se utilizează la autoturismele cu capacitate cilindrică medie şi mare, precum şi la unele autocamioane uşoare. în figura 15.22 se reprezintă o secţiune prin servomecanismul vacuumatic tip MAŞTER-VAC utilizat la autoturismele Dacia. Servomecanismul este intercalat între pedala de frână şi pompa centrală simplă sau în tandem. Funcţionarea servomecanismului prezintă următoarele faze: - poziţia de repaus: orificiul 7 care comunică cu atmosfera este închis, iar orificiul 8 care comunică cu camera depresionară (vid) este deschis, permiţând legătura depresionară între camera B şi camera A legată de depresiunea motorului, în această poziţie, pistonul 1 al servomecanismului este menţinut în poziţie de repaus de către arcul 3; - poziţia de frânare: la acţionarea pe pedala frânei, se determină o deplasare longitudinală a tijei de comandă 4 şi a pistonului plonjor 10 spre dreapta în interiorul pistonului 1 al servomecanismului. în această poziţie, orificiul depresional 8 este închis, izolând camerele B şi A, iar orificiul 7, fiind deschis, permite intrarea aerului din atmosferă în camera B. Presiunea de aer din camera stângă a servomecanismului provoacă deplasarea pistonului 1 spre dreapta, acţionând pistonul pompei centrale prin intermediul tijei de comandă 4. La apariţia presiunii în circuitul hidraulic al pompei centrale, apare o forţă de reacţie, prin tija de comandă 4 şi discul de reacţie 11 care acţionează asupra pistonului plonjor, având tendinţa de a închide orificiul 7, ce comunică cu atmosfera, şi deschide orificiul de depresiune 5. Atât timp cât forţa 15
de reacţie este în opoziţie cu forţa aplicată de conducător la pedală, există posibilitatea dozării efortului de frânare. Forţa de reacţie este proporţională cu presiunea din sistemul de frânare;
poziţia de menţinere: dacă efortul la pedală este constant, servomecanismul se stabilizează într-o poziţie de echilibru când orificiile 7 şi 8 se închid, iar forţa de reacţie echilibrează efortul la pedală. Orice creştere a efortului la pedală determină deschiderea orificiului 7 şi creşterea presiunii în spatele pistonului 1; - poziţia de frânare maximă: în această poziţie, pistonul plonjor 10 apasă asupra discului de reacţie 11, orificiul 8 fiind închis, iar orificiul 7 de punere la atmosferă este deschis. în aceste condiţii, presiunea atmosferică acţionează direct în spatele pistonului 1, iar mărirea presiunii în sistemul de frânare se poate obţine numai prin mărirea efortului la pedală; - revenirea în poziţia de repaus: prin eliberarea pedalei de frână, tija de comandă 9 sub presiunea arcului său de readucere, se deplasează spre stânga, împreună cu pistonul plonjor 10, care închide orificiul 7 şi deschide orificiul de depresiune 8. Acţionarea hidraulică cu servomecanism pneumatic. Datorită faptului că servomecanismele vacuumatice nu pot dezvolta forţe mari, la automobilele cu sarcină utilă mare se folosesc servomecanisme care utilizează energia aerului comprimat. Servomecanismele pneumatice se utilizează, mai ales, la autocamioanele şi autobuzele prevăzute cu o sursă de aer comprimat, fie pentru frânarea remorcilor, fie pentru deschiderea uşilor etc. Servomecanismele-pneumatice pot fi: cu acţionare directă sau indirectă. în figura 15.23 este reprezentat cilindrul de frână pneumatic 1 (servomecanismul pneumatic), care, prin flanşa 7 şi locaşurile 5, se fixează de pompa centrală (v. fig. 15.18), formând servomecanismul hidropneumatic. La frânare, prin intermediul aerului comprimat, pistonul 3 este împins şi tija acestuia 6 acţionează asupra pistonului pompei centrale hidraulice. La defrânare, arcul de readucere 2 împinge pistonul 3 cu garnitura 4 în poziţia iniţială şi eliberează pistonul pompei centrale hidraulice. Evacuarea şi intrarea aerului în cilindrul de frână se face prin robinetul distribuitor, acţionat prin apăsarea pe pedala de frână. Intre tija cilindrului de frână pneumatic şi pistonul cilindrului -
16
pompei centrale trebuie să existe un joc de 1 mm. Evacuarea şi intrarea aerului în cilindri se face prin filtrul 8. CAPITOLUL 4. ACŢIONAREA PNEUMATICĂ
Acţionarea pneumatică utilizează pentru frânare energia aerului comprimat. Ea se întrebuinţează la autocamioanele grele, la cele cu remorci, precum şi la autobuze, unde forţa de frânare trebuie să fie mare. în cazul acţionării pneumatice, forţa conducătorului este folosită numai pentru a comanda intrarea în funcţiune a frânelor şi intensitatea frânării. Un dezavantaj mare al acţionării pneumatice faţă de acţionarea hidraulică constă în necesitatea unui timp mai îndelungat până la atingerea presiunii de regim în camerele (cilindrii) de frână. Diferenţa principală dintre diversele scheme ale acţionării pneumatice constă în numărul de conducte ce servesc la frânarea remorcilor. La sistemul de acţionare cu o conductă, legătura dintre sistemul de frânare al automobilului tractor şi sistemul de frânare al remorcii sau semiremorcii se face cu o singură conductă. în cazul când autotrenul se deplasează fără frânare, prin această conductă se face alimentarea cu aer comprimat a rezervoarelor de pe remorcă, respectiv semiremorcă. La frânarea automobilului tractor, prin conductă se dă comandă de frânare a remorcii, prin golirea acesteia. La sistemele de acţionare cu mai multe conducte, una dintre conducte serveşte la alimentarea cu aer a rezervorului de pe remorcă, iar celelalte pentru punerea în funcţiune a frânelor remorcii. Sunt foarte răspândite sistemele cu două conducte. una pentru alimentarea rezervorului şi alta pentru comanda frânării remorcii. Sistemele de acţionare cu mai multe conducte prezintă avantajele: - alimentarea cu aer comprimat a rezervorului remorcii, independent de regimul de mişcare (inclusiv în timpul frânării), fapt ce permite să se menţină calităţile de frânare şi la coborârea unor pante lungi (în cazul sistemului cu o conductă, în timpul frânării, alimentarea cu aer a rezervorului remorcii este întreruptă, iar la coborârea unor pante lungi presiunea scade, ceea ce impune, uneori, o oprire temporară pentru restabilirea presiunii sistemului); - rezervoarele de aer, datorită faptului că sunt alimentate continuu, se pot alege mai mici; - reducerea timpului de răspuns al frânelor remorcii, datorită robinetului-releu de acţionare, montat între automobilul tractor şi remorcă; - cilindrii de frână necesari vor fi de dimensiuni mai reduse şi deci mai uşori datorită unei presiuni de lucru mai mari (7,35 bar, în loc de 5,3 bar). Aceste sisteme sunt folosite din ce în ce mai mult datorită avantajelor menţionate, concretizate, în final, prin mărirea securităţii circulaţiei. în figura 15.24, a este reprezentată schema acţionării pneumatice cu o conductă. Compresorul i, acţionat de la motorul automobilului, comprimă aerul atmosferic trecându-1 prin filtrul 2 şi regulatorul 3, în rezervorul 4. Când presiunea aerului în rezervoare a atins valoarea prescrisă, regulatorul 3 întrerupe debitarea de aer de la compresor. în unele cazuri, pe rezervor se montează o supapă de siguranţă reglată pentru o presiune de 7-8 bar. La scăderea presiunii din rezervor sub o anumită limită, regulatorul uneşte din nou compresorul cu rezervoarele. Unul dintre rezervoarele 4 este legat de conducta de alimentare prin intermediu] robinetului de transfer 19, care permite intrarea aerului comprimat numai după ce în primul rezervor aerul comprimat a ajuns la presiunea de lucru. în felul acesta se reduce timpul de punere în funcţiune a sistemului de frânare al unui automobil ce a staţionat timp îndelungat. Robinetul distribuitor 5 serveşte la admiterea aerului comprimat, din rezervoare, în cilindrii de frână ii, la apăsarea pedalei de frână. în unele cazuri, în locul cilindrilor de frână se utilizează camere de frână. Pentru frânarea remorcii serveşte robinetul 8. La unele tipuri de automobile, robinetele 5 şi 8 sunt realizate într-un corp comun, uşurând obţinerea legăturii funcţionale necesare la frânarea autotrenului. La alimentarea rezervoarelor de aer comprimat de pe remorcă serveşte semicupla de legătură 16. Pentru închiderea conductei de alimentare, în cazul în care automobilul se deplasează fără remorcă, serveşte robinetul 15. Maneta 6 serveşte la acţionarea frânei de staţionare sau de siguranţă, care, pe cale mecanică, acţionează frâna automobilului tractor, iar prin intermediul robinetului 8 comandă frânarea remorcii. La frânare, conducătorul apăsând pedala, aerul comprimat din rezervorul 4, prin robinetul 17
distribuitor 5, trece în cilindrii de frână 11, producând frânarea. în acelaşi timp, prin intermediul robinetului de frânare 8 al remorcii, se comandă evacuarea aerului din conducta de legătură a remorcii, respectiv frânarea acesteia.
In figura 15.24, b este reprezentat sistemul de frânare cu acţionare pneumatică cu două conducte, partea de alimentare cu aer comprimat (compresorul 1, regulatorul de presiune cu filtrul 2 şi rezervorul 4) fiind asemănătoare cu cea de la acţionarea pneumatică cu o conductă, având figurat în plus aparatul antigel 3. Robinetul distribuitor 5 comandă frânarea automobilului tractor şi a remorci. În acest caz, remorca este legată de automobilul tractor prin două conducte, una de alimentare şi una de comandă. Conducta de alimentare 13 asigură alimentarea cu aer comprimat a rezervoarelor de pe remorcă. Frânarea este comandată, în general, prin umplerea conductei de comandă 14. Robinetulreleu 9 izolează circuitul pneumatic al automobilului tractor de cel al remorcii şi asigură ca frânarea remorcii să se facă cu aer din conducta 13, accelerând, prin efect de releu, umplerea conductei 14. Robinetul 7 realizează frânarea de staţionare sau de siguranţă, prin robinetul cu două căi 12. Robinetul de siguranţă 10 izolează conducta de alimentare 13 în cazul când presiunea aerului din circuitul autotractorului scade sub 4,6 bar. Semicuplele de legătură 17 şi 18 diferă constructiv de semicuplele utilizate la sistemul de acţionare pneumatică cu o singură conductă.
CAPITOLUL 5. ACŢIONAREA PNEUMO-HIDRAUL1CĂ
Acest tip de acţionare se întâlneşte, în special, pe automobilele destinate tractării de remorci. Există numeroase scheme de astfel de acţionări, cele mai reprezentative fiind sub forma: - automobilul tractor utilizează pentru frânarea punţilor acţionarea hidraulică cu servomecanism pneumatic, iar pentru frânarea remorcii se utilizează acţionarea pneumatică: - automobilul tractor utilizează numai pentru frânarea punţii din faţă acţionarea hidraulică cu servomecanism pneumatic, iar pentru frânarea punţii (punţilor) din spate şi a remorcii se utilizează acţionarea pneumatică. Automobilele MAN utilizează acest sistem de acţionare, a cărui construcţie depinde de numărul punţilor motoare şi de modul cum se realizează frânarea remorcii, prin una sau două conducte de legătură. Frâna de serviciu (frâna de picior) este prevăzută cu două circuite independente, ce intră în funcţiune simultan, în momentul apăsării pe pedala de frână. Circuitul I pneumatic, acţionează, prin intermediul aerului comprimat, mecanismul de frânare al roţilor din spate. De la acest circuit se mai alimentează cu aer comprimat (dacă sunt montate) următoarele mecanisme: acţionarea frânei de motor, acţionarea blocării diferenţialului, acţionarea reductorului-distribuitor, alimentarea prizelor suplimentare etc. Circuitul II foloseşte un servomecanism hidro-pneumatic, care acţionează cilindrii receptori hidraulici de la roţile din faţă şi mecanismul de frânare de la remorcă sau semiremorcă. 18
Frâna de staţionare (frâna de mână) este o frână pneumatică; prin intermediul aerului comprimat, acţionează asupra mecanismelor de frânare de la roţile punţii din spate şi asupra mecanismului de frânare al remorcii sau semiremorcii. Frâna de motor este comandată printr-o supapă acţionată de picior, ce foloseşte aerul comprimândt din circuitul I, pentru obturarea galeriei de evacuare a gazelor printr-o clapetă şi blochează admisia combustibilului în motor. De la frâna de motor, se comandă şi frânarea remorcii sau a semiremorcii, fiind utilizată ca frână suplimentară la frânarea pe pante lungi. In figura 15.25 este reprezentată schema de principiu a sistemului de frânare de la un automobil MAN cu o punte motoare şi o conductă pentru frânarea remorcii. De la compresorul 7, ae 1 este livrat regulatorului de presiune cu filtrul 2, care are rolul de a curăţa aerul de impurităţi şi de a regla presiunea acestuia (la valori cuprinse între 4,4-5,3 bar la instalaţia prezentată sau 6,2-7,3 bar la instalaţia cu două conducte). Din regulator, aerul comprimat pătrunde, prin pompa de lichid antigel 3 şi prin supapa de siguranţă cu două circuite 4, în rezervoarele de aer comprimat (7, //, III) ale instalaţiei. Rezervoarele I şi II deservesc frâna de serviciu pentru circuitul I, respectiv circuitul II. Rezervorul 777 deserveşte frâna de staţionare. Rezervoarele sunt prevăzute în partea de jos cu câte o supapă 5 pentru eliminarea apei provenite în instalaţie o dată cu aerul comprimat. Robinetul distribuitor cu două circuite 6 acţionează astfel: - pentru circuitul I, aerul comprimat trece prin racordul Zu la cilindrii dubli de frână 7, prin care se realizează frânarea roţilor punţii din spate; - pentru circuitul II, aerul comprimat trece prin racordul Z?, la cilindrul pneumatic 8, care acţionează pistonul cilindrului principal hidraulic 9 şi trimite lichidul sub presiune la cilindrii receptori ai roţilor din faţă, realizând frânarea acestora. Tot de la circuitul II se comandă pneumatic robinetul 10 al frânei remorcii, care aeriseşte (deschide o supapă prin care iese aerul comprimat) conducta de comandă. Cuplarea acestei conducte cu instalaţia de frână a remorcii se realizează prin semicuplajul 77. Circuitul III realizează, la comanda robinetului frânei de mână 72, frânarea punţii din spate a autocamionului, prin aerisirea acumulatorului de forţă cu arc (de la cilindrul dublu de frână 7). Totodată se asigură şi frânarea remorcii sau semiremorcii (a căror rezervoare de aer sunt alimentate de la rezervorul 777 cât timp nu este acţionat nici un sistem de frânare).
19
în figura 15.26 este reprezentată schema acţionării pneumo-hidraulice utilizate la automobilele MAN cu două punţi motoare în spate. Sistemul de frânare are două circuite şi un limitator al forţei de frânare în funcţie de sarcină, iar frânarea remorcii se poate realiza prin una sau două conducte de legătură.
Faţă de automobilele MAN cu o singură punte motoare, schema prezentată are în plus supapele releu 33 şi 34 cu legăturile corespunzătoare. 20
In ambele cazuri, puntea din faţă utilizează acţionarea hidraulică cu servo-mecanism pneumatic, iar puntea (punţile) din spate şi remorca utilizează acţionarea pneumatică. Aerul comprimat este produs de un compresor monocilindric 1, antrenat de motor. De la compresor, aerul este trecut prin regulatorul de presiune 2, aparatul antigel 3 şi supapa de siguranţă cu două circuite 4, la rezervoarele de aer 30, 31 şi 32. Supapa de siguranţă cu două circuite 4 are rolul de a separa cele două circuite de frânare, pe care le deserveşte, astfel încât dacă în unul din circuite presiunea scade, în circuitul al doilea să rămână la valoarea dată de regulator. Circuitul I de frânare cuprinde un rezervor de aer comprimat 30 (de 25 1). legat de robinetul distribuitor cu două circuite 5, prin intermediul unei conducte. Acest robinet distribuie independent aerul sub presiune atât la circuitul de frână al roţilor din faţă, cât şi la circuitul de frână al roţilor din spate. La apăsarea pedalei de frână, robinetul distribuitor 5 trimite pentru circuitul 1, aerul comprimat prin racordul Z\ al regulatorului pentru forţa de frânare 19. Acest regulator permite reglarea automată a presiunii în funcţie de sarcina pe puntea din spate, fără a se ajunge la blocarea roţilor. Regulatorul este comandat de puntea din spate prin intermediul unei pârghii şi este conectat la reţeaua de aer comprimat, în cazul automobilului tractor, şi indirect la semiremorcă. Aerul comprimat este trimis de la regulatorul forţei de frânare 19, la cilindrii dubli de frânare 20, care acţionează mecanismul de frânare a roţilor punţii din spate. ' La frânarea remorcii sau semiremorcii, la sistemul cu două conducte, aerul comprimat este trimis atât la regulatorul forţei de frânare, cât şi la robinetul pentru comanda frânei remorcii 24, iar acesta, prin intermediul supapei de închidere automată 25, trimite aerul la semicuplajele 26 şi 27. Semicuplajele pot fi utilizate atât la sistemele cu o conductă, cât şi la cele cu două conducte de cuplare la remorcă. Alimentarea rezervorului de aer comprimat de pe remorcă se realizează din circuitul Z/7 (al frânei de mână), prin intermediul supapei de siguranţă 14 şi al semicuplajului 27. Supapa de siguranţă 14 permite trecerea aerului spre rezervorul de pe remorcă (semiremorcă) numai după ce circuitul UI a ajuns la presiunea de regim. De asemenea, această supapă protejează circuitul 111 ca acesta să nu fie influenţat de scăderea de presiune din conducta de alimentare a semicuplajului. în timpul acţionării pedalei de frână, robinetul de frânare cu două circuite 5 determină creşterea presiunii existente cu 0,3-0,4 bar, care se transmite prin intermediul celei de-a doua conducte, robinetului de comandă 24 şi semicuplajului 26, prin intermediul supapei de închidere automată 25, la instalaţia de frânare de pe remorcă. La instalaţia cu o singură conductă de frânare, pentru comanda frânei remorcii se utilizează robinetul de reducere a presiunii 22. Circuitul I alimentează şi frâna de motor, formată din supapa de siguranţă 14, supapa de aerisire 16, cilindrul frânei de motor 17, cilindrul pentru blocarea admisiei combustibilului 18 şi comutatorul lămpii stop 11. Supapa de siguranţă 14 lucrează ca o supapă unidirecţională şi are rolul de a împiedica consumatorii suplimentari de aer comprimat în defavoarea instalaţiei de frânare. Supapa de aerisire 16 permite trecerea aerului comprimat din circuitul / spre cei doi cilindri de acţionare 17 şi 75. La aplicarea frânei de motor, se realizează concomitent şi comanda pentru frânarea remorcii (prin robinetul 24) cu ajutorul unui releu electromagnetic combinat cu supapa 16. Cilindrul 17 acţionează, prin intermediul unei pârghii, asupra clapetei din galeria de evacuare a motorului, realizând, prin obturarea acesteia, frânarea autotractorului cu ajutorul motorului. În acelaşi timp, cilindrul pentru blocarea admisiei de combustibil 75 acţionează asupra pompei de injecţie, oprind debitul acesteia. Manometrul cu două indicatoare 10 serveşte la controlul presiunii circuitului 7. Circuitul 11 al sistemului de frânare este alimentat de la rezervorul 31 (de 25 1), care primeşte aerul comprimat prin intermediul supapei de siguranţă cu două circuite 4. Pe conducta de legătură dintre rezervor şi robinetul distribuitor 5 se găseşte comutatorul de control 12, care, atunci când nu este sub presiune, închide un contact ce face să se aprindă becul roşu 13 (de pe tabloul de bord) şi acţionează concomitent şi un vibrator ce avertizează că circuitul 77 nu este eficace. La acţionarea pedalei de frână, robinetul distribuitor 5 trimite prin racordul Z2 aer comprimat în cilindrul pneumatic 6, care are rolul de servomecanism pentru sistemul hidraulic de frânare a punţii din faţă. Pistonul cilindrului 6 acţionează, prin intermediul unei tije, asupra pistonului cilindrului hidraulic principal 7, care trimite lichidul sub presiune la cilindrii hidraulici receptori 9 ai roţilor 21
din faţă. Cu ajutorul circuitului 77, pe lângă puntea din faţă, se frânează concomitent şi remorca sau semiremorca. în cazul unei singure conducte de frânare a remorcii, din racordul Z2 al robinetului distribuitor 5, aerul comprimat ajunge în robinetul 22 de comandă a frânei semiremorcii. La instalaţiile cu două conducte de frânare a remorcii, din racordul Z2 al robinetului distribuitor 5, aerul comprimat ajunge şi la robinetul pentru comanda frânei remorcii 24, care permite trecerea aerului comprimat de la rezervorul circuitului 777 la supapa de închidere automată 25, şi, deci, la comanda instalaţiei de frânare a remorcii. Din circuitul 77 se ramifică al 777-lea circuit pentru frâna de mână. Rezervorul 32 (de 40 1) al circuitului 777 este alimentat din rezervorul circuitului 77 prin intermediul supapei de siguranţă 14, care permite aerului comprimat să pătrundă în rezervorul circuitului 777, numai după ce presiunea în circuitul 77 a ajuns la minimum 5,5 bar. Din rezervorul circuitului 777, aerul comprimat ajunge la supapa frânei de ajutor 29, de la care este trimis printr-o conductă la cele două robinete pentru comanda frânei remorcii 24 şi 22. In cazul scăderii presiunii în circuitul 77, comutatorul de control 12 închide un circuit electric ce face să se aprindă pe tabloul de bord becul roşu de control 13 şi conectează în acelaşi timp instalaţia de semnalizare a avariilor, acţionând un vibrator care avertizează că circuitul 77 nu are presiune suficientă. La acţionarea frânei de mână, se aeriseşte conducta ce duce la compartimentele cilindrilor de frânare 20, montaţi pe puntea din spate, şi care, nefiind sub acţiunea aerului comprimat, produc frânarea, utilizând forţa arcurilor precomprimate .În felul acesta, frâna de mână poate fi utilizată ca frână de avarii. Supapa-releu 33 montată pe conducta de frânare a circuitului 7, realizează trimiterea unui volum mare de aer spre cei patru cilindri de frână de pe cele două punţi din spate. Supapa-releu 34 permite evacuarea rapidă a aerului comprimat din cei patru cilindri de frână în procesul de defrânare, iar la terminarea procesului de frânare permite umplerea rapidă cu aer a cilindrilor de frână direct din rezervorul de aer al circuitului III. CAPITOLUL 6. CONSTRUCŢIA ELEMENTELOR COMPONENTE ALE ACŢIONĂRII PNEUMATICE Şl PNEUMO-HIDRICE
Compresorul. În general, la sistemele de frânare ale automobilelor se folosesc compresoare cu piston, cu o singură treaptă, mono sau bicilindrice. în figura 15.27 este reprezentat compresorul monocilindric (cu capacitatea cilindrică de 213 cm3), utilizat la autocamioanele MAN. La coborârea pistonului 5, 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, către rezervoarele de aer comprimat.
CAPITOLUL.7. N.T.S.M. NORME SPECIFICE DE SECURITATEA MUNCII PENTRU INTRETINEREA SI REPARAREA AUTOVEHICULELOR Ordinul. 140/ 18.04.1995 22
Organizarea locului de munca -întreţinerea şi repararea autovehiculelor se va face în hale şi încăperi amenajate, dotate cu utilaje, instalaţii si dispozitive adecvate -executarea unor lucrări de demontare, întreţinere sau reparare a autovehiculelor este admisa si în spaţii amenajate in afara halelor si atelierelor de intretinere denumite „platforme tehnologice" . Aceste platforme vor fi delimitate, marcate si amenajate corespunzător, iar atunci când este necesar vor fi imprejmuite -căile de acces din hale ateliere si de pe platformele tehnologice vor fi intretinute în stare buna si vor fi prevăzute cu marcaje si indicatoare de circulaţie standardizate -incalzirea halelor si încăperilor de lucru va fi asigurată în perioada anotimpului rece în funcţie de temperatura exterioara si în limitele stabilite de „Normele generale de protecţia muncii" -în halele de întreţinere şi reparare a autovehiculelor, canalele de revizie vor fi intretinute în stare curata, asigurându-se scurgerea apei, a uleiurilor si a combustibililor -nu se admite pornirea motoarelor autovehiculelor în interiorul halelor decât daca exista instalaţii de exhaustare,în stare de funcţionare -instalaţiile de ventilaţie generala si locala din halele si încăperile destinate lucrărilor de întreţinere si reparare a autovehiculelor vor fi în bună stare, urmărindu-se în permanenta funcţionarea lor la parametrii proiectaţi -persoanele fizice sau juridice vor asigura afişarea instrucţiunilor tehnice si de exploatare privind instalaţiile de ventilaţie, precizând programul de funcţionare al acestora precum si obligaţiile referitoare la reviziile tehnice si verificările periodice -utilajele din hala si ateliere vor fi bine fixate, legate la pământ, dotate cu dispozitivele de protecţie în bună stare -la demontarea, montarea si transportul subansamblelor grele se vor folosi mijloace mecanice de ridicare si manipulare. Prinderea subansamblelor la mijloacele de ridicat se va face cu dispozitive speciale, omologate, care sa asigure prinderea corecta si echilibrata a subansamblelor -dispozitivele de suspendare a autovehiculelor trebuie sa aibă stabilitate si rezistenţă corespunzătoare -in halele de reparaţii în care se executa si lucrări de sudura la autovehicule, se va stabili locul de amplasare a tuburilor de oxigen, a generatoarelor de sudura oxiacetilenica, a transformatoarelor de sudura electrica, precum si a paravanelor de protecţie folosite în timpul sudurii electrice -petele de ulei si combustibil de pe pardoselile halelor vor fi acoperite cu nisip, după care vor fi luate masuri de curăţare si evacuare a materialului rezultat în locuri care nu prezintă pericol de incendiu -cârpele, si alte materiale textile folosite la curăţarea si ştergerea pieselor sau a mâinilor vor fi depuse în cutii metalice cu capac si evacuate în locuri stabilite în acest scop pentru a fi arse sau îngropate -lucratorii trebuie sa poarte echipament de lucru si echipamentul de lucru corespunzător lucrărilor pe care le executa cu instalaţiile si utilajele din dotare -sculele vor fi aşezate pe suporturi speciale, amplasate în locuri corespunzătoare si la înălţimi accesibile. După terminarea lucrului sculele vor fi curăţate şi închise în dulapuri. Ascuţirea 23
sculelor de tăiat se va face de către un lucra-tor instruit special în acest scop -este interzisa. Modificarea sculelor prin sudarea prelungitoarelor improvizate pentru chei în vederea măririi cuplului -autovehiculele aflate pe poziţiile de lucru din hale vor fi asigurate împotriva deplasărilor necomandate cu pene sau cale special confecţionate în cazul în care nu se execută lucrări la motor sau la transmisie, autovehiculele vor fi asigurate şi cu mijloace proprii (frâna de ajutor şi cuplarea intr-o treapta de viteza) Repararea autovehiculelor -autovehiculele trebuie sa fie introduse în hală cu motorul în funcţiune, având în rezervor o cantitate de carburant de cel mult 10% din capacitatea acestuia, necesara deplasării autonome de la un punct de lucru la altul -canalul de revizie trebuie menţinut în stare curată, asigurându-se scurgerea apei, uleiurilor îi combustibililor. Introducerea autovehiculelor se va face cu maxim 5 km/h, dirijate din fata de către conducătorul locului de munca -standul unde se face verificarea bunei funcţionari a sistemului de rulare si a motorului trebuie sa aibă montat grilajul de protecţie -la diagnosticarea motorului în timpul funcţionarii se va avea în vedere să se evite aşezarea lucrătorului în dreptul paletelor ventilatorului şi să se asigure evacuarea gazelor arse folosindu-se în acest scop tubulatura de evacuare şi sistemul de ventilaţie -demontarea pârtilor componente ale instalaţiei electrice se va face" numai după decuplarea bateriei -demontarea subansamblelor de sub cadru sau caroserie se va executa numai cu autovehiculul aşezat pe capre metalice prevăzuta în partea superioara cu pene de lemn astfel încât să asigure stabilitatea autovehiculului -se interzice desfundarea conductelor de benzina sau motorina prin suflarea cu gura -spălarea si degresarea pieselor mici se va face numai cu detergenţi în cuve speciale, amplasate în locuri corespunzătoare -pentru lucrările absolute necesare sub autovehicul, când înălţimea de suspendare nu permite o poziţie de lucru în picioare, lucrătorii vor folosi paturi rulante adiacente -se interzice încercarea frânelor cu autovehiculul în mers,în hale si ateliere. Proba frânelor se va face numai la standul de încercat sau în locuri special amenajate -se interzice scoaterea din hala a autovehiculelor la care nu s-a efectuat un control al sistemelor de siguranţa rutiera(direcţie ,frână,semnalizare luminoasă) -la montarea si demontarea arcurilor se vor folosi cleşti sau scule speciale -se interzice folosirea aparatelor de sudura la locurile de montare a auto-vehiculelor atâta timp cat acestea sunt în lucru -inainte de pornirea motorului, pentru verificarea finala, ţeava de eşapament a autovehiculului va fi conectata la instalaţia de evacuare a gazelor de eşapament 24
-in locurile pentru umflarea pneurilor trebuie sa se afişeze la loc vizibil tabelul cu presiunile admise pe tipuri de automobile, precum si instrucţiunile specifice de protecţia muncii -iluminatul natural si artificial se va realiza astfel încât să se asigure o buna vizibilitate la locul de munca -corpurile de iluminat trebuie sa fie curăţate periodic. De asemenea se vor face măsurători periodice asupra iluminării, precum si verificarea instalaţiilor de iluminat Protecţia împotriva incendiilor si exploziilor -in încăperi cu pericol de incendii si explozii sunt interzise: fumatul, intrarea cu foc deschis, cu piese sau materiale incandescente, producerea de scântei, lovirea a doua scule feroase si folosirea echipamentului de lucru din materiale sintetice -este interzis accesul în atelierele cu pericol de explozie a tuturor persoanelor străine -este interzis fumatul în halele de întreţinere si reparaţii .În acest scop se vor amenaja locuri speciale pentru fumat -este interzisa păstrarea rezervoarelor, a bidoanelor cu combustibili lichizi, carbid, cu uleiuri, a vaselor cu acizi, vopsele, diluanţi etc. În interiorul halelor sau atelierelor cu excepţia locurilor anume prevăzute prin proiectul de construcţie.
Bibliografie 25
1.
Gheorghe Fratila, Mariana Fratila, Ştefan Samoilă: Automobile - cunoaştere, întreţinere, reparare, Editura didactica si pedagogica Bucuresti-2005
2.
Ing. Octavian Palade: Introducere în mecanica auto, Colecţia „Biblioteca Automobilistului"-1984
3. Marincas, D. Abaitancei, D. :Fabricarea si repararea autovehiculelor rutiere, Ed. Didactica si pedagogica-1982 4.
Ministerul Muncii si Protecţiei Sociale, Ministerul Sănătăţii: Norme generale de protecţia muncii
CUPRINS Argument....................................................................................................................1 Cap .1 DESTINAŢIA, CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRÂNARE............................................................................................................3 Cap. 2 CONSTRUCŢIA ŞI FUNCŢIONAREA FRÂNELOR PROPRIUZISE........4 2.1. FRÂNELE CU TAMBUR ŞI SABOŢI INTERIORI..............................4 2.2. FRÂNELE CU DISC................................................................................9 2.3. FRÂNELE SUPLIMENTARE................................................................11 Cap. 3 MECANISMELE DE ACŢIONARE ALE SISTEMULUI DE FRÂNARE..12
26
3.1. ACŢIONAREA MECANICĂ A FRÂNELOR......................................12 3.2. ACŢIONAREA HIDRAULICĂ A FRÂNELOR...................................12 3.3. ACŢIONAREA HIDRAULICA CU SERVOMECANISM...................16 Cap. 4 ACŢIONAREA PNEUMATICĂ.....................................................................18 Cap. 5 ACŢIONAREA PNEUMO-HIDRAUL1CĂ...................................................19 Cap. 6 CONSTRUCŢIA ELEMENTELOR COMPONENTE ALE ACŢIONĂRII PNEUMATICE Şl PNEUMO-HIDRICE...................................................................23 Cap. 7 N.T.S.M. Norme specifice de securitatea muncii pentru întreţinerea si repararea autovehiculelor............................................................................................24 Cap. 8 BIBLIOGRAFIE.............................................................................................26
27
