44.. FRFRÂNA DISCÂNA DISC
1Prof.dr.ing. Ciobotaru Ticușor
1. INTRODUCERE
AVANTAJE
1. condiții mai bune de preluare și evacuare a căldurii –discurile au o suprafață mare de contact cu mediu,prezintă condiții mai bune de ventilare, permit soluțiieficiente de îmbunătățire a regimului termic;
2. asigură o repartiție mai uniformă a presiunii în cuplade fricțiune – rezultă uzura uniformă, utilizarea maibună a materialului de fricțiune și soluții mai eficientede control al jocului dintre disc și garnitura defricțiune;
3. forma plană a suprafeței de contact permite utilizareaunor materiale cu caracteristici superioare;
4. prezintă o sensibilitate mai scăzută față de variațiacoeficientului de frecare;
2
1. condiții mai bune de preluare și evacuare a căldurii –discurile au o suprafață mare de contact cu mediu,prezintă condiții mai bune de ventilare, permit soluțiieficiente de îmbunătățire a regimului termic;
2. asigură o repartiție mai uniformă a presiunii în cuplade fricțiune – rezultă uzura uniformă, utilizarea maibună a materialului de fricțiune și soluții mai eficientede control al jocului dintre disc și garnitura defricțiune;
3. forma plană a suprafeței de contact permite utilizareaunor materiale cu caracteristici superioare;
4. prezintă o sensibilitate mai scăzută față de variațiacoeficientului de frecare;
1. INTRODUCERE
AVANTAJE
5. uzura uniformă a plăcuței de frână permite reducereajocului față de disc, reducându-se astfel timpul derăspuns al frânei;
6. se asigură momente de frânare egale pentru ambelesensuri de rotire a discului;
7. solicitări mecanice și termice cu uniformitate maimare;
8. sisteme simple pentru reglarea automată a jocului;9. volum mai redus de lucrări de mentenanță.
3
5. uzura uniformă a plăcuței de frână permite reducereajocului față de disc, reducându-se astfel timpul derăspuns al frânei;
6. se asigură momente de frânare egale pentru ambelesensuri de rotire a discului;
7. solicitări mecanice și termice cu uniformitate maimare;
8. sisteme simple pentru reglarea automată a jocului;9. volum mai redus de lucrări de mentenanță.
1. eficacitate mai redusă;
2. solicitări termice mai mari pentru garniturile de
fricțiune și lichidul de frână;
3. dificultatea realizării frânei de staționare sau de
siguranță cu o eficacitate suficientă.
DEZAVANTAJE
1. INTRODUCERE
4
1. eficacitate mai redusă;
2. solicitări termice mai mari pentru garniturile de
fricțiune și lichidul de frână;
3. dificultatea realizării frânei de staționare sau de
siguranță cu o eficacitate suficientă.
A. În funcție de construcția etrierului
2. Clasificări, tipuri constructive
5a)cu ertier fix; b)cu etrier flotant;
B. În funcție de construcția discului
2. Clasificări, tipuri constructive
•disc simplu (solid, monobloc), Fig. A;
•disc ventilat Fig. B, soluție careasigură condiții mai bune de evacuarea căldurii.
B. În funcție de structura sistemuluide acționare
6
B. În funcție de structura sistemuluide acționare
•acționare hidraulică•acționare pneumo – mecanică•acționare electro – mecanică.
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
erir
dA
d
d
N N
7
Aria elementului
Forța de frânare
Momentul de frânare
d d dA d dfF N
d df fM F
Momentul de frânare
2 2d d d de
i
r
f f f
r
M p n p n
3 32
3f f e iM p n r r
2 2e i
N Np
A r r
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
8
2 2e i
N Np
A r r
3 3
2 2
2
3e i
f g f g f me i
r rM N n N n r
r r
3 3
2 2
2
3e i
me i
r rr
r r
Momentul de frânare3 3
2 2
2
3e i
me i
r rr
r r
1
2m e ir r r
Valori recomandate
0,60...0,75e
i
r
r
2 45...50 f f mM N n r
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
9
Ecuația de echilibru a garniturii de fricțiune0gS N N
1
SN
0,05...0,10
1f m f
e e
M r nE
S r r
Coeficientul de eficacitate
Ecuația de echilibru a garniturii
de fricțiune0gS N N
1 g
SN
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
Sg N
g N g N
10
0,05...0,10
1f g m f
e g e
M r nE
S r r
Coeficientul de eficacitate
S
N
mg f
e
rE n
r
Valori recomandate pentru coeficientul de frecare
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
Materiale fără azbest (Europa): 0,45…0,55Materiale fără azbest (SUA, Japonia): 0,35…0,40Semi-metalice: 0,35…0,40Metalice sinterizate: 0,25…0,35
Aceste valori sunt orientative și sunt valabile pentrucalcule preliminare.
Valorile exacte depind de temperatură și de altevariabile de material.
Aceste valori sunt orientative și sunt valabile pentrucalcule preliminare.
Valorile exacte depind de temperatură și de altevariabile de material.
11
Valori recomandate pentru coeficientul de frecare
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
Codificarea coeficientului de frecare, măsuratconform metodei din SAE J661a
Codul clasei Coeficientul de frecare
C
D
E
F
G
H
sub 0,15
0,15…0,25
0,25…0,35
0,35…0,45
0,45…0,55
peste 0,55
utilizate
12
Exemple de dimensiuni
3. Calculul momentului de frânare al frânei disc
Tip An Masă,kg
Greutatedisc,
kg
Ariedisc,cm2
Arieplăcuță,
cm2
Volum,plăcuță,
cm3
SUV A1996 2531 7,0 793 141 2212002 2740 8,7 799 202 226
LightTruck A
1997 2700 6,6 756 78,8 111
13
LightTruck A
1997 2700 6,6 756 78,8 1112003 2721 8,7 822 91,9 133
LightTruck B
1997 2948 8,5 830 217 2352004 3719 11,7 971 178 332
LightTruck C
1994 2903 9,0 806 - 1022002 3091 11,4 964 - 146
Verificarea presiunii medii
4. Verificarea frânei disc
3 3
3
2f
med
g f e i
Mp
n r r
7 MPamedp
12 MPamedp
Verificarea lucrului mecanic de frecare
Verificarea puterii specifice de frânare
14
Verificarea puterii specifice de frânare
maxa
f
GP a v
g max
asp f
f
GP a v
g A
27,35...9,56 MW/mspP
220 MW/mspP
Verificarea încărcării specifice a garniturii de fricțiune
4. Verificarea frânei disc
Verificarea încărcării specifice a garniturii de fricțiunea
spf
Mq
A
35...100 MPaspq
Verificarea termică temperatura discului2 21 2( )
2 2j a
thR R R
G v vT
g c v
în care: j– coeficientul de repartiție a forței de frânare la puntea j; Ga – greutateaautovehiculului, în N; v1 – viteza inițială, în m/s; v2 – viteza finală, în m/s; R –densitatea materialului, în kg/m3; cR – căldura specifică a materialului, în J/kgK;vR – volumul în m3, temperatura rezultând în Kelvin.
15
în care: j– coeficientul de repartiție a forței de frânare la puntea j; Ga – greutateaautovehiculului, în N; v1 – viteza inițială, în m/s; v2 – viteza finală, în m/s; R –densitatea materialului, în kg/m3; cR – căldura specifică a materialului, în J/kgK;vR – volumul în m3, temperatura rezultând în Kelvin.
-dimensionarea discului este satisfăcătoare pentrumajoritatea autoturismelor;
- autoturismele de clasă superioară mai posedă ocapacitate de frânare satisfăcătoare;
- situație ce trebuie evitată; se impune redimensionareafrânei.
500 F (227 C)thT
500...600 F
(227...327 C)thT
600 F (327 C)thT
Calculul termic simplificatSe realizează cu aceleași relații de calcul, particularizate la dimensiunilediscului
Coe
ficie
ntul
defre
care
4. Verificarea frânei disc
16Temperatura discului [˚C]
Coe
ficie
ntul
defre
care
Termic stabil Critic
Construcție
Construcția frânelor cu disc cu etrier
fix:
1-disc neventilat;
2-ventil de aerisire;
3-manson de protecție;
4-garnitura de etanșare;
5-piston;
6-camera de presiune;
7-placuța cu garnitura de fricțiune;
8-știft de ghidare pentru plăcuțe
5. Construcția frânei disc
17
Construcția frânelor cu disc cu etrier
fix:
1-disc neventilat;
2-ventil de aerisire;
3-manson de protecție;
4-garnitura de etanșare;
5-piston;
6-camera de presiune;
7-placuța cu garnitura de fricțiune;
8-știft de ghidare pentru plăcuțe
Clasificare
Construcția frânelor cu disc cu etrier
flotant:
1-disc autoventilat;
2-portetrier;
3-etrier;
4-placuta cu garnitura de frictiune;
5-stift de ghidare pentru placute;
6-arc de mentinere a etrierului pe
portetrier;
7-ventil de aerisire;
8-piston.
5. Construcția frânei disc
18
Construcția frânelor cu disc cu etrier
flotant:
1-disc autoventilat;
2-portetrier;
3-etrier;
4-placuta cu garnitura de frictiune;
5-stift de ghidare pentru placute;
6-arc de mentinere a etrierului pe
portetrier;
7-ventil de aerisire;
8-piston.
Construcție etrier
PistonManșeta
deprotecție
Garni-tura
Plăcuțainterioară
Plăcuțaexterioară
CapacAerisitor
Bolțfiletat
5. Construcția frânei disc
19
Etrier Bucșe
Construcție etrier
5. Construcția frânei disc
20
Construcție etrier
5. Construcția frânei disc
N
S
g N g N
g N
t
c
L
Distribuția variabilă a presiunii
1,3max medp p
21
Construcție etrier
Frânele cu disc de tipdeschis nu posedă efectservo și au o eficacitateredusă
5. Construcția frânei disc
22
Frânele cu disc de tipdeschis nu posedă efectservo și au o eficacitateredusă
•se mărește presiunea din conducte de circa 2 ori;•diametrele pistoanelor de acționare sunt de 2…2,5ori mai mari față de frânele cu tambur;•se utilizează mai mulți cilindri de acționare cudiametre mai mici pentru a nu reduce diametrulmediu al discului si pentru a putea folosi plăcuțe cusuprafete mai mari.
Clasificarea tipurilor de discuri
Disc neventilat5. Construcția frânei disc
23
Disc ventilat
Clasificarea tipurilor de discuri
Disc ventilat
5. Construcția frânei disc
24
Clasificarea tipurilor de discuri
Disc ventilat
5. Construcția frânei disc
25
Clasificarea tipurilor de discuri
Disc ventilatDisc ventilat pentru autocamioane siautobuze cu elemente prismatice inzona de autoventilare;
•se reduce nivelul vibrațiilor;•masa scade cu 7…10%;•creste durata de exploatare
5. Construcția frânei disc
26
•se reduce nivelul vibrațiilor;•masa scade cu 7…10%;•creste durata de exploatare
Clasificarea tipurilor de discuri
Disc ventilat
5. Construcția frânei disc
Disc ventilat pentru autocamioane siautobuze cu elemente prismatice inzona de autoventilare;
•se reduce nivelul vibrațiilor;•masa scade cu 7…10%;•creste durata de exploatare
27
•se reduce nivelul vibrațiilor;•masa scade cu 7…10%;•creste durata de exploatare
Plăcuțele de frână
5. Construcția frânei disc
28
Plăcuțele de frână
5. Construcția frânei disc
29
Reglarea jocului
5. Construcția frânei disc
30
Acționarea pneumo-hidraulică
5. Construcția frânei disc
31
Acționarea pneumo-hidraulică
5. Construcția frânei disc
32
Acționarea frânei de mână
5. Construcția frânei disc
33
Acționarea frânei de mână
5. Construcția frânei disc
34Joc
P
S
Aer subpresiune
Top Related