Plăcuțe de frână

Rolul funcționalPlăcuțele de frâna sunt o componentă a frânelor disc utilizate în aplicaţii

auto şi alte aplicații. Plăcuțele de frână sunt plăci de suport din oţel, cu material de frecare obligat la suprafaţă cu care se confruntă cu discul de frână.

Plăcuţele de frână convertesc energia cinetică a mașinii în energie termică prin frecare . Două plăcuţe de frână sunt în etrierului de frână cu suprafeţele lor de frecare cu care se confruntă rotorul atunci când frânele sunt aplicate hidraulic, cleme etrier strâng cele două plăcuțe împreună în rotor pentru a încetini sau opri vehiculul. Atunci când o plăcuță de frână este încălzită prin contactul cu rotorul , aceasta transferă cantităţi mici de materiale de fricţiune pe disc, oferindu-i o culoare de gri plictisitor.  Deşi aproape toate vehiculele rutiere au numai două plăcuţe de frână pe etrier, etriere de curse pot utiliza până la şase cilindri, cu diverse proprietati de frecare pentru o performanţă optimă. În funcţie de proprietăţile materialului, ratele de uzură a plăcuței pot varia . Plăcuţele de frână trebuie să fie, de obicei, înlocuite în mod regulat (in functie de materialul plăcuței), iar cele mai multe sunt echipate cu o metoda de alertare a conducătorul auto atunci când acest lucru trebuie să aibă loc. Unele au o bucata subtire de metal moale care determină frânele să protesteze vehement în cazul în care plăcuţele sunt prea subţiri, în timp ce altele au o filă de metal moale încorporate în materialul plăcuței care închide un circuit electric şi aprinde o lumina de avertizare atunci când plăcuţele de frână devine subţiri. Masinile mai scumpe pot folosi un senzor electronic.

Construcția

Materialele pentru plăcuțe de frână variază de la azbest la formule organice sau semi- metalice . Fiecare dintre aceste materiale sa dovedit a avea avantaje şi dezavantaje în ceea ce priveşte mediul, uzura, zgomotul, şi capacitatea de oprire. Plăcuțele semi-metalice asigură rezistenţă şi conduce caldura departe de discuri dar de asemenea generează zgomot şi sunt destul de abrazive pentru a creşte uzura discului.

 Compuşi ceramici şi fibrele de cupru, în loc de plăcuțe semi-metalicedin fibre de fier se acomodează la temperaturi mai mari cu mai putina caldura degajata şi generează mai puţin de praf şi de uzură pe ambele, plăcuțe şi disc. Ele oferă, de asemenea, o operațiune mult mai liniștită din cauza compusului ceramic, care va ajuta la diminuarea zgomotul prin transferul frecvenţei de rezonanţă dincolo de limita auzului

uman şi de a folosi metale in cantități reduse (aproximativ conţinut de metale 15% din greutate). Plăcuţe de frână ceramice sunt de obicei potrivite pentru încărcături usoare şi nu pentru încărcături mari intalnite la camioane,autotrenuri, etc

Exista factori de mediu care guvernează selectarea materialelor plăcuţelor de frână. 

Azbestul a fost utilizat pe scară largă în plăcuțe de frână pentru rezistența la căldura, dar, din cauza riscurilor de sănătate, a fost înlocuit cu materiale alternative, cum ar fi fibre minerale, celuloză  aramid ,PAN , sticlă tăiate, oţel , cupru şi fibre. În funcţie de proprietăţile materialului, ratele de uzură pot varia în funcţie de disc. Proprietăţile care determină uzura materialului implică compromisuri între performanţă şi longevitate. Plăcuțele de frână mai noi pot fi facute din materiale exotice cum ar fi ceramica, fibre de aramid, si alte materiale plastice. Vehiculele au cerinţe diferite de frânare. Materiale de frictiune oferă aplicaţii specifice formule şi design. Plăcuţe de frână cu un coeficient de frecare mai mare oferă o bună frânare cu cerinţa ca pedala de frână să genereze mai puţină presiune, dar tind să-şi piardă eficienţa la temperaturi mai mari, crescând distanţa de oprire. Plăcuţe de frână cu un coeficient mai mic şi constant de frecare nu îşi pierd eficienţa la temperaturi mai ridicate si sunt stabile, dar necesită mai mare presiune asupra pedalei de frână.

Analiza functionala a placutelor de frână

Frânarea este procesul prin care se reduce partial sau total viteza de deplasare a automobilului. Capacitatea de franare prezinta o importanta deosebita ce determina direct necesitatea activa a automobilului şi posibilitatea de monitorizare integrala a vitezei şi acceleratiei acestuia in timpul exploatarii. In timpul franarii o parte din energia cinematica acumulata de autovehicol se transforma in energie termica prin frecare, iar o parte se consuma pentru invingerea rezistentelor la rulare si a aerului care se opune miscarii.

Eforturile depuse pentru evolutia sistemului de franare in cadrul sigurantei active a automobilului. Astfel s-a micsorat spatiul de franare prin reprezentarea fortelor de franare proportionale cu sarcina statica si dinamica a puntii, s-au inbunatatit stabilitatea mişcarii şi reversabilitatea automobilului in timpul procesului de franare prin introducerea dispozitivelor de antiblocare cu comanda electronica, fiabilitatea şi siguranta in superizare prin marirea de circuite de actionare si proliferarea franelor suplimentare pentru incetinire.

a se prezinta la care pentru frana de mana se utilizeaza saboti servo 1 si 2

dispusi in interiorul tamburului 3 de diametru redus. Frana de serviciu este o

frana cu discul 4 modificat in asa fel ca la partea lui centrala sa aiba forma de

tambur.

b se prezinta utilizarea franei disc ca frana de stationare acelor de

ceasornic. Capatul interior al parghiei va actiona asupra garniturii 7, apasand-o

pe discul 1. Jocul dintre capatul interior al parghiei si garnitura se regleaza cu

ajutorul suportului filetat 4. Contrapiulita 5 asigura suportul in pozitia

corespunzatoare jocului j.

Sistemul de franare al automobilelor trebuie să realizeze:-reducerea vitezei de deplasare pană la o valoare dorita, inclusiv pana la

oprirea lui, cu o acceleratie cât mai mare si fara deviere primejdioasa de la traiectoria de mers;

-mentinerea constanta a vitezei a atovehicolului in cazul coborarârii unei pante lungi;

-mentinerea autovehicolului in stare de stationare pe teren orizontal sau pe panta; -sa fie capabil de anumite acceleratii impuse, să asigure stabilitatea autovehicolului in timpul franari, fară să fie progresivă, fară şocuri, distributia corectă a efortului de frânare pe punti să nu necesite din partea conducatorului un efort prea mare pentru acţionarea sistemului; - conservarea calitatilor de franare ale autovehicolelor in toate condiţiile de drum intalnite in exploatare; să asigure evacuarea caldurii in timpul fanarii; să aibă fiabilitate ridicată; să prezinte siguranta în functionare în toate conditiile de lucru; reglarea şocurilor să se faca cît mai rar şi comod sau chiar in mod automat; să intre rapid în funcţionare; frânarea să nu fie influentă de denivelarile drumului(datorita deplasarii pe verticala a rotilor) şi blocarea rotilor de directie; să permita imobilizarea autovehicolului în pantă în cazul unei staţionari de lungă durată.

Să nu permita uleiului, impurităţilor să intre la suprafaţa de frecare; forţa de frânare să acţioneze în ambele sensuri de miscare al autovehicolului; frânarea să nu se faca decat la iterventia conducatorului autovehicolului; să fie conceput, construit si montat astfel încât să reziste fenomenelor de coroziune si îmbatranire la care este supus autovehicolul; să nu fie posibila actionarea concomitenta a pedalei de frana si apedalei de acceleratie; sa aiba o functionare silentioasa sa aiba constructie simpla si ieftina.

Cresterea continua a calitatii dinamice ale automobilelor si a traficului au accentuat importanta sistemului de franare in asigurarea recursivitatii circulatiei.

Eficacitatea sistemului de franare asigura punerea in valoare a performantelor de viteza ale automobilului, deoarece de el depinde siguranta circulatiei cu viteze mari. Cu cat sistemul de franare este mai eficace cu atat vitezele medii de deplasare cresc, iar indicii de exploatare ai automobilului au valori mai ridicate.

In procesul franarii automobilului are loc o miscare intarziata, datorita in primul rand actiunii fortelor de frecare asupra unor tambure sau discuri solidare cu rotile automobilului.

Un sistem de franare trebuie sa aiba urmatoarela calitati:-eficacitate – care ne precizeaza prin deceleraţia obtinuta, fiind limitata de

valoarea aderentei dintre pneu si cale si de factorii si biologici, omenesti(receptivitatea la acceleratii foarte mari);

-stabilitate – care constitue calitatea automobilului de mentinere a traiectoriei in procesul franarii, depinzand de tipul franelor, natura si starea caii, performantele impuse etc, fiind foarte importanta din punct de vedere a circulatiei rutiere;

-fidelitatea – calitatea franei de a obtine acceleratii identice la toate rotile, pt un efort de actionare determinat, in toate conditiile de drum si de incarcatura. Asupra acestei calitati o influenta deosebita o au agentii externi (umiditatea,

temperatura), conditiile tehnice de lucru ale franelor si mai ales stabilitatea coeficientului de frecare al garniturilor;

-confort – calitatea care contribuie la cresterea securitatii circulatiei rutiere, deoarece un inalt grad de confort (progesivitatea franarii, eforturi reduse la pedala pt o cursa judicios aleasa, absenta zgomotelor si vibratiilor) nu solicita peste masura atentia conducatorului, micsorand deci oboseala acestuia.

Stabilitatea automobilului la franare depinde de uniformitatea distributiei fortelor de franare la rotile din stanga si din dreapta, de stabilitatea fortelor momentului de franare in cazul unor variatii posibile ale coeficientului de frecare (de obicei intre 0,28-0,30) si de tendinta franelor spre autoblocare. Daca momentul de franare nu se abate de la valoarea de calcul mai mult de 10-15% atunci stabilitatea sistemului de franare poate fi mentinuta usor cu ajutorul volanului.

Datorita folosirii frecvente a dispozitivului de franare aprox (2-3 franari pe 1 km intr-un oras avand o circulatie cu intensitate medie ), efortul de franare necesar actionarii trebuie sa fie cuprins in anumite limite. Un efort prea mare duce la obosirea rapida a conducatorului; marirea timpului reactiei si in final la obtinerea unor acceleratii reduse. In schimb daca efortul actionarii pedalei ar fi pre scazut, s-ar crea primejdia ca la o franare de urgenta sa se produca blocarea anormala a rotilor franate.

Conservarea calitatilor de franare a automobilului se obtine daca fortele de franare realizte de franele propriu-zise la un efort dat, aplicat elementului de comanda, se mentin constante in toate condittile de lucru intilnite in exploatare. In cazul franelor cu frictiune, conservarea depinde in primul rind de constanta coeficientului de frecare al garniturilor de frictiune.

Trebuie aratat ca garniturile de frictiune actuale (cu deosebirea celor metalo-ceramice) au un coeficient de frecare care variaza cu temperatura si starea lor. Regimul termic al franelor in cazul unor utilizari normale nu trebuie sa duca la temperaturi mai mari de 300 C, pentru a asiugura pe cit posibil constant coeficientul de frecare. Pentru realizarea acestui regim termic franele trebuie sa asigure evacuarea energiei calorice ce se produce in timpul procesului de franare.

Functionarea silentioasa se asigura prin luarea unor masuri constructive care impiedica producerea de vibratii datorita miscarii tamburilor sau a discurilor precum si a sabotilor sau a placutelor de frana, sau datorate altor ogane ale sistemului de franare. Pentru aceasta mai inainte de toate aceste organe trebuie sa fie suficient de rigide. Zgomotele la franare pot sa apara si daca pe suprafata garniturilor de frictiune se formeză un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile sa fie protejate impotriva impuritatilor. Aceasta protectie se realizeaza in majoritatea cazurilor prin practicarea unor mici canale in care se aduna impuritatile prevenind astfel formarea stratului de impuritati pe garniturile de frctiune. Lipirea garniturilor de frictune pe saboti diminueaza de

asemenea zgomotele la franare, deoarece garniturile adera pe o suprafata mult mai mare la saboti si nu mai pot vibra.

Analiza modurilor de defectare

-este o metodă inductivă al cărei obiectiv principal este de a evalua frecvenţa şi consecinţele defectării unei componente; în cazul în care procedurile de operaresau erorile operatorului au un rol important, alte metode pot fi mai adecvate;

- poate necesita mai mult timp decât un grafic tip arbore pentru defectări, deoarece pentru fiecare componentă se iau în considerare toate modurile de defectare;

Defectiune:Efect slab de franare in ciuda fortei mari de apasare a pedaleiCauza:-Placute de frana murdare de ulei

-Placutele de frana sunt uzate -Placutele de frana sunt de slaba calitate

Remediu:Se inlocuiesc placutele de franaDefectiune:In timpul franrii automobilul trage intr-o parteCauze:-Placutele de frana sunt murdare de ulei

- Placutele de frana difera pe aceeasi punteRemedii:Se schimba placutele de franaDefectiune:Uzura inegala a placutelorCauze:-Placute de frana neadecvate

-Pistoanele nu functioneaza usor -Sistemul de franare este neetans

Remedii:Se inlocuiesc placutele

Pentru un numar de N=22 de componente se imagineaza valori pentru timpi la care se produc defectiuni

N Km1. 121002. 128903. 132004. 134205. 135306. 136807. 139208. 141309. 1439010. 1452011. 1474012. 1496013. 1523014. 1562015. 1581016. 1599017. 1610018. 1668019. 1756020. 1780021. 1892022. 19900

Modelarea fiabilită iiț

media =

mediana=

tc 10%=12890km

Formularea de concluzii cu privire la fiabilitate la posibilită ii de țîmbunătă ire a acestuia si la organizarea sistemelor de mentenan ăț ț

= 15136.364

=13350

=297.26583

=0.01963918