Sistem Franare - C1

  • Published on
    16-Oct-2015

  • View
    16

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Sistemul de franare al autovehiculelor - partea 1

Transcript

  • SISTEMUL DE FRNARE

    1. Sistemul de frnare al automobilului i rolul su

    Punerea n eviden a performanelor de vitez i de acceleraie aleautomobilului n condiii de siguran depind ntr-o msur hotrtoare de capacitateade frnare a acestuia. Cu ct sistemul de frnare este mai eficient cu attperformanele dinamice pot tinde ctre valori maxime.

    Eforturile depuse pentru evoluia sistemului de frnare n ultimii ani s-auconcentrat n special asupra rolului pe care l are sistemul de frnare n cadrulsiguranei automobilului. Astfel, s-a micorat spaiul de frnare prin repartizareaforelor de frnare proporional cu sarcina static i dinamic pe puni, s-aumbuntit stabilitatea micrii i maniabilitatea automobilului n timpul procesuluide frnare prin introducerea dispozitivelor de antiblocare cu comand electronic,fiabilitatea i sigurana n funcionare au fost sporite datorit crerii unor materiale cucaliti funcionale superioare, prin mrirea numrului de circuite de acionare iproliferrii frnelor suplimentare pentru ncetinire.

    Toate aceste elemente au adncit deosebirile care exist ntre sistemele defrnare pentru automobilele uoare (masa total sub 6.000 kg) i cele pentruautomobilele grele i autotrenuri. n calculul sistemelor de frnare trebuie s serespecte parametri stabilii att de normele i standardele naionale, sau internaionalect i de recomandrile tehnice impuse de comunitatea european.

    n scopul obinerii unui control sigur asupra automobilului sau asupra pstrriipoziiei acestuia n stare de repaus, n toate poziiile ce apar n timpul exploatrii seprevd pentru acesta dou sau mai multe sisteme de frnare n funcie de necesitidup cum urmeaz:

    - sistemul de frnare principal, cunoscut sub denumirea de frn de serviciusau frn de picior, dup felul n care este acionat, are rolul de a reduce vitezaautomobilului indiferent de vitez, de a-l pstra n starea de repaus, indiferentncrcare i unghi de pant n limitele pentru care automobilul a fost construit.Sistemul de frnare principal acioneaz asupra tuturor roilor automobilului.

    - sistemul de frnare pentru staionare, cunoscut sub denumirea de frn demn are rolul de a imobiliza automobilul n orice condiii de exploatare chiar i subsarcina maxim n panta maxim, pe timp nelimitat i n absena conductorului auto.Acest sistem are un mecanism de comand independent de cel al frnei principale itrebuie acionat cu o singur mn, n timp ce automobilul este condus.

    - sistemul de frnare de siguran, cunoscut sub denumirea de frn de avarietrebuie s nlocuieasc sistemul de frnare principal la defectarea acestuia. Acesta,trebuie s aib un mecanism de comand independent de sistemul de frnare principalcare s poat fi acionat fr a lua ambele mini de pe volan. Pentru majoritateasouiilor constructive actuale frna de mn constituie i frna de siguran i poateaciona pe toate roile automobilului sau pe roile uneia din puni.

    - sistemul de frnare suplimentar, cunoscut i sub denumirea de dispozitiv dencetinire, are rolul de a disipa o parte din energia cinetic a automobilului ce estefrnat n scopul evitrii supranclzirii sistemului de frnare principal. Necesitatea

  • acestui sistem apare la automobilele grele (de capacitate mare) la coborrea pantelorlungi, sau a automobilele de performan pentru frnarea n domeniul vitezelor mari.

    2. Calitile pe care trebuie s le ndeplineasc sistemele de frnare.

    Sistemul de frnare trebuie s asigure decelerarea maxim a automobilului,permis de limita de aderen la calea de rulare, cu condiia ca acesta s rmnmanevrabil (sistemul de direcie s realizeze traiectoria comandat). Sistemulprincipal de frnare trebuie s asigure o deceleraie maxim de 6...6,5m/s2 pentruautoturisme i 6m/s2 pentru autocamioane. Deceleraiile realizate de sistemul defrnare de siguran trebuie s fie de 3...3,5m/s2, iar la cel de ncetinire, deceleraiilevor fi de 0,4...2m/s2. Sistemele de frnare moderne asigur o corelare ntrerepartizarea ncrcrii dinamice pe puni i mrimea cuplurilor de frnare realizate defrne n scopul evitrii blocrii roilor ce se descarc n timpul frnrii. Deceleraiileunghiulare ale tuturor roilor automobilului sunt datorit acestor corelri, foarteapropiate n timpului procesului de frnare. Sistemele de frnare cu dispozitvespeciale miedic blocarea roilor la frnarea pe drumuri cu aderen sczut scurtndn acest fel spaiul de frnare i evitnd deraprile. Pentru a evita rotirileautovehiculului n jurul axei verticale n timpul frnrii este necesar ca forele defrnare de la roile din stnga i din dreapta ale aceleiai puni s fie egale, astfel nctcuplul lor n raport cu centrul punii s fie nul. Pentru a satisface aceast cerin suntnecesare pe de o parte constana i uniformitatea valorii coeficientului de frecare alelementelor de friciune de la toate roile i pe de alt parte simultaneitatea intrrii nfunciune a frnelor simetrice fa de axul autovehiculului admindu-se diferene demaximum 0,05...0,1 s.

    Frnele cele mai deprtate fa de mecanismul de comand trebuie s intre nfunciune cu o ntrziere ct mai mic fa de momentul acionrii pedalei admindu-se o ntrziere de maximum 0,15...0,35 s n cazul automobilelor independente i de0,6 s n cazul autotrenurilor.

    Funcie de dependena ntre fora de acionare a pedalei i cuplul de frnarerealizat nu trebuie s prezinte creteri brute sau discontinuiti, calitate cunoscutsub denumirea de progresivitatea sistemului de frnare. Sistemele de frnare trebuies acioneze n ambele sensuri de deplasare ale automobilului. Declanarea procesuluide frnare trebuie s se produc numai la comanda conductorului auto i s nu fieposibil acionarea simultan a pedalei de frn i a celei de acceleraie. Funcionareasistemelor de frnare trebuie s fie sigur pe toat durata de exploatrii n acest scoprealizndu-se i sisteme de frnare cu mecanisme de acionare duble sau triple.Sistemul de frnare trebuie s-i pstreze calitile n toate condiiile de exploatarepentru care a fost proiectat, ca de exemplu umiditate, praf, noroi, nghe etc.

    Sistemul de frnare trebuie s fie confortabil din punct de vedere al efortului deconducere, aceast calitate fiind dat de necesitatea unor fore de acionare reduse, decurse de lucru pentru pedale i manete relativ mici i de sileniozitatea procesului defrnare. Toate acestea trebuie realizate cu ajutorul unor soluii constructive simple,necesitnd lucrri de ntreinere puine i cu un cost redus.

  • 3. Elementele constructive ale sistemelor de frnare

    Tipul i alctuirea sistemelor de frnare utilizate n construcia de autovehiculeeste determinat de tipul i capacitatea de ncrcare a acestora. Astfel, conformnormativelor n vigoare (legi i standarde interne, precum i standarde i regulamenteinternaionale), sistemele de frnare pot fi:

    - sisteme de frnare pentru automobile uoare;- sistem de frnare pentru automobile grele.

    3.1. Sisteme de frnare pentru automobile uoare.

    Conform normativelor circulaiei pe drumurile publice, autoturismele iautoutilitarele (avnd masa total sub 6000 Kg) trebuie echipate cu dou sisteme defrnare independente:

    - sistemul de frnare de serviciu, care trebuie s acioneze pe toate roile;- sistemul de frnare de staionare, care trebuie s asigure frnarea sigur a

    automobilului staionat pe panta maxim.Sistemul de frnare de serviciu se realizeaz, n cazul autovehiculelor uoare,

    dup una din schemele din figura 1 sau 2. La puntea din fa, se utilizeaz frnele cusaboi duplex sau servofrne, iar la puntea din spate frnele cu saboi simplex (figura1 a). La autoturisme s-a rspndit, n special schema din figura 1.b, cu frne simplexpe puntea din spate i frne cu disc deschise pe puntea din fa. Sistemul de acionareeste hidraulic.

    Figura 1n cazul automobilelor mai mari i la autoturismele din clasa mijlocie i mare

    se mai introduce suplimentar un servomecanism vacuumatic 1, n circuitul de frnare(figura 2) pentru a micora fora aplicat la pedal.

    n cazul defectrii servomecanismului vacumatric, sistemul de frnare lucreazca un sistem de frnare simplu .

    b

    3

    32

    1

    2

    4

    4

    651a

    65

  • Schemele din figura 2,b i c, se utilizeaz n prezent, mai mult datoritcompactitii construciei i a numrului redus de racordri. n toate cazurile frnelepunii din faa, respectiv spate se acioneaz pe circuite separate .

    Figura 2

    3.2. Sisteme de frnare pentru automobile grele i autotrenuri

    Pentru autovehiculele grele se utilizeaz urmtoarele tipuri de sisteme defrnare de serviciu :

    - sisteme de frnare avnd frne cu saboi cu acionare pneumatic;- sisteme de frnare avnd frne cu saboi cu acionare pneumo-hidraulic;- sisteme de frnare avnd servofrne cu disc cu acionare pneumo-

    hidraulic .Schema de acionare generalizat d posibilitatea de a frna i o remorc .Frna de staionare acioneaz, de regul, tot asupra frnelor de la roi, dar prin

    intermediul unui acumulator cu arc.La autobuze, autotrenuri i autocamioane se impune un al treilea sistemului de

    frnare frna suplimentar care s degreveze sistemul de frnare i s preiafrnrile de durat la coborrea plantelor lungi .

    3.2.1. Sistemul de frnare cu acionare pneumatic

    n figura 3 se reprezint schema de principiu a sistemului de frnare pneumaticcu un circuit i o conduct (pentru frna de la remorc).

    Sistemul se compune din compresorul 1 care refuleaz aerul aspirat prin filtrul2 n conducta 3, separatorul de ulei 4, robinetul de umflare a pneurilor 5, regulatorulde presiune 6, n rezervorul de aer 7.

    d

    11

    11

    c

    ba

  • Existena aerului din rezervoare este semnalizat de manometrul 13. n cazulcnd n rezervorul 7 aerul a ajuns la presiunea nominal, supapa de transfer (trecere)10 permite umplerea i a celui de-al doilea rezervor 9.

    Figura 3Totodat, aerul comprimat trece prin camera C a robinetului central de

    comand, n conducta 15, cuplajul de legtur 16 la conducta 17 a remorcii undeumple rezervorul 20 al remorcii. La apsarea pedalei 12 (figura 3,b) se face legtura

    5

    4

    3

    2 1

    97

    13

    6B A

    11

    12

    108

    C

    1415 19

    14

    7

    9

    13

    A

    C

    15B

    11

    12

    17

    22

    20

    18

    19

    21

    16

    19

    16

    18

    22

    18

    19

    21

    17

    ba

    Spre

    co

    mpr

    eso

    r

    20

  • dintre camera B a robinetului central de comand i conducta 15, astfel nctconducta remorcii se golete. Ca urmare, robinetul invers 21 face legtura ntrecamerele de frn 22 ale remorcii i rezervorul 20, producnd frnarea. Totodat, senchide n partea de jos a robinetului 11 legtura dintre camera A i camerele defrnare 14 ale autocamionului, astfel nct aerul comprimat va aciona frnele.Dezavantajul acestui sistem const n faptul c, n timpul frnrii, rezervorul de aer alremorcii nu mai este alimentat cu aer comprimat. Ca urmare a aprut sistemul defrnare pneumatic cu dou conducte: una de alimentare i alta de comand. Deoareceremorcile trebuie s fie interschimbabile cu autotractorul, iar remorcile suntconstruite fie n sistemul cu o conduct fie cu 2 conducte s-a realizat sistemul defrnare cu 2+1 conducte.

    Subansamblurile transmisiilor pneumatice pentru sistemulele de frnare seconstruiesc ntr-o mare varietate de soluii constructive. Datorit multiplelorprobleme care se pun la proiectarea unei astfel de instalaii, nu s-a obinut nc osoluie standard ca n cazul transmisiilor hidraulice. O problem deosebit o punerobinetul central de comand care trebuie s asigure o proporionalitate ntre forapedalei i fora de frnare la roi. Totodat, innd seama de lungimea mare aconductei de la robinetul de comand la frnele remorcii, comanda acestora trebuieastfel realizat nct autotractorul s frneze simultan cu remorca, deoarece, n cazcontrar apar tendine spre instabilitatea micrii autotrenul se poate frnge.

    Sursa de energie necesar realizrii forelor de frnare fiind independent deconductorul auto, procesului de reglare a forei de frnare n funcie de spaiul deoprire disponibil i revine un rol important. Conductorul autovehiculului regleazdeceleraia cu ajutorul robinetului central din sistemul de frnare.

    Pentru reglarea presiunii aerul din sistemulele de frnare de serviciu s-aintrodus o reglare combinat funcie de spaiu i for. De regul, frnarea ncepe cu oreglare funcie de spaiu dac se acioneaz asupra robinetului prin intermediul unuiarc de compensare a spaiului. Actiunea presiunii reglate pe aria suprafeei pistonuluide reacie apare ca o reacie invers, echilibrnd fora activ de reglare. La corectareareglrii, procesul se dezvolt ntr-un sens sau altul prin faptul c unei modificri aspaiului de reglare i urmeaz o modificare a forei de reacie.

    3.2.2. Sistemul de frnare pneumo-hidraulic

    Transmisiile pneumo-hidraulice (hidropneumatice) se utilizeaz laautocamioanele i autobuzele de capacitate mijlocie care lucreaz cu remorci avndsistemul de frnare pneumatic. n figura 4 se reprezint schema principial a unuisistemul de frnare pneumo-hidraulic. Partea pneumatic se compune dincompresorul 1, separatorul de ulei 2, regulatorul de presiune 3 i rezervorul 4.Acionarea frnei se face prin pompa central cu servomecanism pneumatic 8. Laacionarea pedalei de frn, servomecanismul pneumatic acioneaz pompa central,care, la rndul ei, acioneaz asupra cilindrilor receptori de la frnele 9 aleautocamionului tractor i asupra robinetului de comand 5 al remorcii.

    Ca urmare, se nchide alimentarea cu aer spre remorc i se golete conducta 7,realizndu-se frnarea remorcii.

  • Figura 4Sistemul de frnare pneumo-hidraulic prezint avantajul c are un timp de intrare nfunciune mai mic dect sistemul de frnare pneumatic i un consum de aer redus. Nuse preteaz bine la autovehiculele grele, datorit etanrilor dificile pe suprafee maimari.

    3.3.1. Sistemule de frnare cu mai multe circuite i conducte

    n figura 5 se reprezint cteva din variantele actuale ale sistemulelor defrnare pneumatice pentru autotrenuri, autocamioane i autobuze. n figura 5,a sereprezint sistemul de frnare cu dou conducte pentru remorc. Blocul energetic esteformat din compresorul 1, regulatorul de presiune cu filtru 2, aparatul antigel 3,rezervorul de aer comprimat 4. Robinetul central distribuitor 5 comand frnareaautomobilului-tractor i remorc.

    Remorca este legat de autotractor prin dou conducte: conducta 13, carealimenteaz rezervorul remorcii prin robinetul de siguran 20, dac presiunea dinsistemul autotractorului depete 0,45 N/mm2, conducta 14, care comand sistemulde frnare al remorcii. n acest scop, robinetul central distribuitor 5 comandrobinetul-releu 9, care transmite aerul comprimat din conducta 13 la robinetul releude frnare de pe remorc. Frna de staionare se comand cu robinetul 7 prinacionarea normal i robinetul cu dou ci 21. Pentru a nu fi confundate, semicuplele17, i 18 difer constructiv sau sunt vopsite n culori diferite.

    n figura 5,b se reprezint un sistemul de frnare pneumatic cu dou circuite(separat pentru frnele din fa i spate) i dou conducte. Cele dou circuite sealimenteaz separat de la dou rezervoare 4/1 i, respectiv, 4/2, alimentate de lacompresor prin supapa uniservo cu dou ci 10. Robinetul distribuitor 5 const n faptdin 2 robinete simple, jumelate, ce pot fi acionate simultan pe pedala de frnare. Spredeosebire de schema anterioar, frna de staionare se comand cu manet direct de larobinetul 8.

    n figura 5, c se prezint cazul unui sistemul de frnare pneumatic cu 3conducte spre remorc, i anume:

    3 4

    5

    6

    B

    V

    21

    9

    9V

    A A 7

    9

    9

  • - conductele 13 i 14 au acelai rol ca i n cazul precedent, adic alimentarearezervorului de pe remorc (13) i comanda frnei de serviciu la remor...