Universitatea Tehnic@ din Cluj-Napoca

Investete n oameni!

Proiect cofinanat din Fondul Social European prin Programul Operaional Sectorial pentru Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 2013Axa prioritar: 1 - Educaia i formarea profesional n sprijinul creterii economice i dezvoltrii societii bazate pe cunoatereDomeniul major de intervenie: 1.3 - Dezvoltarea resurselor umane din educaie i formare Titlul proiectului: FLEXFORM - Program de formare profesional flexibil pe platforme mecatroniceContract POSDRU/87/1.3/S/64069Beneficiar: Universitatea Tehnic din Cluj-Napoca

LUCRARE de EVALUARE FINAL

UNIVERSITATEA TEHNIC DIN CLUJ-NAPOCACENTRUL REGIONAL DE EDUCAIE I FORMARE PROFESIONAL FLEXIBIL - CLUJ

Program de formare continu: Informatic i tehnologii educaionaleTitlul lucrrii: Actionarea pneumatica a franelor autovehiculelorCursant: Ing. SOLOMEAN OVIDIUData sustinerii publice:

Aceast lucrare a beneficiat de suport financiar prin proiectul FLEXFORM - Program de formare profesional flexibil pe platforme mecatronice, contract nr. POSDRU/87/1.3/S/64069, proiect cofinanat din Fondul Social European prin Programul Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013.

CUPRINS

1. INTRODUCERE.32. CONTINUT TEHNIC..42.1. Constructia si functionarea franelor propriu zise.............................42.1.1. Franele cu tambur si saboti interiori...........................................42.1.2. Franele cu disc...........................................................................82.2. Mecanismele de actionare ale sistemului de franare........................102.2.1. Actionarea pneumatica a franelor................................................103. CONCLUZII...124. BIBLIOGRAFIE.....13

1. INTRODUCERE

Automobilul este un vehicul rutier, carosat si suspendat pe cel putin trei roti care se deplaseaza prin mijloace de propulsie proprii in diferite conditii de teren. Sistemele de conducere asigura deplasarea automobilului pe traseul dorit, in conditii de siguranta si se compun din: mecanismul de directie si sistemul de franare. Sistemul de franare serveste la:- reducerea vitezei automobilului pana la o valoare dorita sau chiar pana la oprirea lui;- imobilizarea automobilului in stationare, pe un drum orizontal sau in panta;- mentinerea constanta a vitezei automobilului in cazul coborarii unor pante lungi. Eficacitatea sistemului de franare asigura punerea in valoare a performantelor de viteza ale automobilului. Conditii impuse sistemului de franare. Un sistem de franare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: sa asigure o franare sigura; sa asigure imobilizarea automobilului in panta; sa fie capabil de anumite deceleratii impuse; franarea sa fie progresiva, fara socuri; sa nu necesite din partea conducatorului un efort prea mare; efortul aplicat la mecanismul de actionare al sistemului de franare sa fie proportional cu deceleratia, pentru a permite conducatorului sa obtina intensitatea dorita a franarii; forta de franare sa actioneze in ambele sensuri de miscare ale automobilului; sa asigure evacuarea caldurii care ia nastere in timpul franarii; sa se regleze usor sau chiar in mod automat; sa aiba o constructie simpla si usor de intretinut.

2. CONTINUT TEHNIC

2.1. Constructia si functionarea franelor propriu zise.

2.1.1. Franele cu tambur si saboti interiori

Partile componente si principiul de functionare. Datorita simplitatii lor, franele cu tambur si sabotii interiori sunt foarte raspandite la automobile. In figura 1 este reprezentata schema de principiu a franei cu tambur si saboti interiori a unei roti. Solidar cu roata 1, incarcata cu sarcina G , se afla tamburul 2, care se roteste in sensul indicat pe figura cu viteza unghiulara . Sabotii 3 sunt articulati in punctele 4 pe talerul franei care nu se roteste cu roata, fiind fix.

Fig. 1 La apasarea pedalei 7, cama 6, prin intermediul parghiei 8, se roteste si apasa sabotii asupra tamburului 2. In aceasta situatie, intre tamburi si saboti apar forte de frecare ce vor da nastere la un moment de franare Mf, care se opune miscarii automobilului. Sub actiunea momentului Mf, in zona de contact a rotii cu drumul, ia nastere reactiunea F, indreptata in sens opus miscarii. Tot in zona de contact apare si reactiunea verticala a drumului Z. In timpul franarii, datorita frecarii ce ia nastere intre tambur si garniturile de frecare ale sabotilor, energia cinetica a automobilului se transforma in caldura.In momentul opririi apasarii asupra pedalei, arcul 5 readuce sabotii in pozitia initiala iar franarea inceteaza.

Tipuri de saboti utilizati la franele cu tambur

Sabotul primar si sabotul secundar. In figura 2 sunt reprezentate fortele care actioneaza asupra unei frane cu doi saboti simetrici1 si 2, articulati la un punct comun fix 3.

Fig. 2 In timpul franarii, sabotii apasa pe tamburul 4 cu forta S, care determina reactiunile normale N1 si N2. Daca tamburul se roteste cu viteza unghiulara , fortele N1 si N2, ce apasa asupra suprafetelor de frecare, vor da nastere la doua forte de frecare F1 si F2 care, pentru saboti, au sensul din figura, iar pentru tambur sensul invers. Pentru simplificare, se considera ca atat reactiunile normale N1 si N2 cat si fortele de frecare F1 si F2 sunt aplicate la jumatatea suprafetelor de frecare. Sabotul articulat si sabotul flotant. In functie de natura si tipul reazemului sabotilor, franele cu tambur si saboti interiori pot fi: cu saboti articulati (figura 3 a si b) si cu saboti flotanti (figura 3 c).

Fig. 3

Tipuri uzuale de frane cu tambur si saboti interiori

Frana simplex. Frana simplex are in compunere un sabot primar si unul secundar, care pot fi articulati sau flotanti. In figura 3, a, este reprezentata frana simplex la care ambii saboti 1 si 2 sunt articulati in reazemele 3 (saboti articulati). Indiferent de sensul de rotatie, unul din saboti va apasa mai mult asupra tamburului 6. Excentricele 4 si 5 servesc la reglarea jocului dintre saboti si tambur. Sabotii sunt apasati pe tambur cu forte egale S produse de actiunea lichidului sub presiune asupra pistonaselor ce se gasesc in cilindrul 7. La frana simplex din figura 3,b, actionarea sabotilor 1 si 2 ( articulati in reazemele 3 ) se face prin intermediul camei 4 cu fortele S1 si S2 . In figura 3, c este reprezentata frana simplex la care ambii saboti 4 si 5 sunt articulati la un punct comun fix 3, prin intermediul a doua parghii articulate oscilante 1 si 2 (saboti flotanti). In acest caz, in timpul functionarii, capetele interioare ale sabotilor ocupa pozitia in care intreaga lungime apasa pe tamburul 6, producandu-se o uzare mai uniforma. Frana duplex. Frana duplex are in compunere 2 saboti primari care pot lucra ca saboti primari la rotatia intr-un singur sens (frana uni-duplex ) sau un ambele sensuri (duo-duplex). In figura 4,a este reprezentata frana duplex la care ambii saboti 1 si 2 au cate un dispozitiv de actionare: pistonul cilindrului 4 pentru sabotul 1 si pistonul cilindrului 3 pentru sabotul 2. De asemenea, fiecare sabot are un punct de articulatie propriu ( 5 si 6).

Fig. 4 Frana duo-duplex prezinta particularitatea ca ambii saboti lucreaza cu efect de autoamplificare ( saboti primari) indiferent de sensul de rotatie. La franare, pistoanele din cilindrii 5 si 6 ( figura 4, b) apasa sabotii 1 si 2 pe tamburul 4, iar acestia, sub actiunea fortelor de frecare, se deplaseaza pe directia de rotatie. Daca sensul de rotatie este cel indicat pe figura, atunci sabotul 1, sub actiunea pistonului cilindrului 6 si a fortei de frecare, se va sprijini pe opritorul 3. In acelasi timp sabotul 2, sub actiunea pistonului cilindrului 5 si a fortei de frecare, se va sprijini pe opritorul 3. La rotatia in sens invers, sabotul 1 se va sprijini in opritorul 3, iar sabotul 2 in opritorul 3. Frana servo. Frana servo sau frana de amplificare are doi saboti primari, sabotul posterior fiind actionat de sabotul anterior. Datorita fortelor de frecare dintre sabotul anterior si tambur, forta de actionare a sabotului posterior este mai mare in comparatie cu forta de actionare a sabotului anterior. In acest fel, momentul de franare se mareste substantial. In cazul in care sabotii sunt primari numai la mersul inainte, frana poarta denumirea de uni-servo, iar in cazul in care sabotii sunt primari pentru ambele sensuri de mers, frana este intalnita sub numele de duo-servo. Frana servo este utilizata la unele autoturisme de capacitate cilindrica mare, deoarece cu o forta nu prea mare la pedala asigura un moment de franare mare, fara un servo mecanism auxiliar.

Fig. 5

In figura 5,a , este reprezentata frana uni-servo utilizata la rotile puntii din fata la unele autocamioane. Sabotul 4 este articulat la partea superioara in reazemul 2 si este actionat de sabotul 3 , prin intermediul dispozitivului 8 de reglare a jocului. Datorita fortelor de frecare dintre sabotul 3 ( actionat de pistonul cilindrului 6) si tamburul 1 , forta cu care este actionat sabotul 4 este mai mare decat forta cu care este actionat sabotul 3. De asemenea si momentul de franare va fi mai mare. Frana duo-servo- se caracterizeaza prin faptul ca fiecare sabot il actioneaza pe celalalt cu efect de servo actiunea, in functie de sensul de rotatie, ambii saboti lucrand ca saboti primari. Sabotii 3 si 4 ( figura 5 , b ) sunt legati in serie si actionati de la un cilindru hidraulic. La franare, sabotii se deplaseaza in sensul de rotatie pana cand unul dintre ei ajunge cu capatul superior in opritorul 2. In functie de sensul de rotatie sabotul 3 actioneaza sabotul 4 prin intermediul dispozitivului de reglare 8 sau sabotul 4 actioneaza sabotul 3.

2.1.2. Franele cu disc

Extinderea utilizarii franelor cu disc la automobile se explica prin numeroasele avantaje pe care le prezinta in raport cu franele cu tambur, cele mai importante fiind: posibilitatea maririi suprafetelor garniturilor de frecare; distributia uniforma a presiunii pe suprafetele de frecare si, drept consecinta, uzarea uniforma a garniturilor si necesitatea reglarii mai rare a franei; suprafata mare de racire si conditii bune pentru evacuarea caldurii; stabilitate in functionare la temperaturi joase si ridicate; echilibrarea fortelor axiale si lipsa fortelor radiale;posibilitatea functionarii cu jocuri mici intre suprafetele de frecare, ceea ce permite sa se reduca timpul de intrare in functiune a franei;inlocuirea usoara a garniturilor de frecare; realizeaza reglarea automata a jocului dintre suprafetele de frecare printr-o constructie mai simpla; nu produc zgomot in timpul franarii. Franele cu disc pot fi de tip deschis sau inchis. Cele de tip deschis se utilizeaza mai ales la autoturisme, pe cand cele de tip inchis in special la autocamioane si autobuze. Frana cu disc deschisa. Frana cu disc deschisa, reprezentata in figura 6 este compusa din discul 2, montat pe butucul rotii 3 si din cadrul (suportul ) 5 in care se gasesc pistoanele, prevazute cu garniturile de frictiune 1. Cadrul monobloc se monteaza flotant sau fix pe de talerul franei. In cazul de fata, cadrul este fixat rigid si prevazut cu doi cilindrii de actionare.

Fig. 6 Frana cu disc inchisa. Acest tip de frana, fata de rana cu disc deschisa prezinta avantajul undei bune protejari impotriva patrunderii apei si murdariei, putand fi usor ermetizata. Aceste frane pot fi cu sau fara efect servo. In figura 7 este reprezentata frana cu disc inchisa, cu servo efect, utilizata la automobile. Ea se compune din carcasa 5, fixata pe butucul rotii, discurile 1 si 2 ( cu garnituri de frictiune), bilele 3 si cilindrii de actionare 4. In timpul franarii, discurile de frictiune 1 si 2 sunt apasate pe carcasa rotitoare 5. Corpul cilindrului de lucru este fixat pe discul 2, iar tija pistonului se reazama pe discul 1. La franare, cand discul 1 se deplaseaza in raport cu discul 2, bilele 3 se deplaseaza pe planurile inclinate in partea mai ingusta a sentuletelor, distantand discurile si obligandu-le sa apese cu garniturile de frictiune pe carcasa rotitoare 5. Corpul cilindrului de lucru este fixat pe discul 2, iar tija pistonului se reazama pe discul 1. La franare, cand discul 1 se deplaseaza in raport cu discul 2, bilele 3 se deplaseaza pe planurile inclinate in partea mai ingusta a sentuletelor, distantand discurile si obligandu-le sa apese cu garniturile de frictiune pe carcasa rotitoare. Frana este prevazuta cu un dispozitiv de reglare automata a jocului dintre suprafetele de franare. Fig. 7Franele cu disc inchise avand suprafetele de frictiune foarte mari prezinta avantajul unei uzari foarte reduse, datorita lucrului mecanic specific de frecare foarte mic. De asemenea, regimul termic este mai scazut decat la o frana cu saboti, echivalenta din punctul de vedere a performantelor.

2.2. Mecanismele de actionare ale sistemului de franare

Asa cum s-a aratat, comanda franelor se poate face: cu actionare directa, care poate fi mecanica sau hidraulica, cu servoactionare, care poate fi pneumatica, electropneumatica si cu actionare mixta.

2.2.1. Actionarea pneumatica a franelor

Actionarea pneumatica utilizeaza pentru franare energia aerului comprimat. Ea se intrebuinteaza la autocamioanele grele, la cele cu remorci, precum si la autobuze, unde forta de franare trebuie sa fie mare. In cazul actionarii pneumatice, forta conducatorului este folosita numai pentru a comanda intrarea in functiune a franelor si intensitatea franarii. Un dezavantaj mare al actionarii pneumatice fata de actionarea hidraulica consta in necesitatea unui timp mai indelungat pana la atingerea presiunii de regim in camerele (cilindrii) de frana. Diferenta principala dintre diversele scheme ale actionarii pneumatice consta in numarul de conducte ce servesc la franarea remorcilor. La sistemul de actionare cu o conducta, legatura dintre sistemul de franare al automobilului tractor si sistemul de franare al remorcii sau semiremorcii se face cu o singura conducta. In cazul cand autotrenul se deplaseaza fara franare, prin aceasta conducta se face alimentarea cu aer comprimat a rezervoarelor de pe remorca, respectiv semiremorca. La franarea automobilului tractor, prin conducta se da comanda de franare a remorcii, prin golirea acesteia. La sistemele de actionare cu mai multe conducte, una dintre conducte serveste la alimentarea cu aer a rezervorului de pe remorca, iar celelalte pentru punerea in functiune a franelor remorcii. Sunt foarte raspandite sistemele cu doua conducte, una pentru alimentarea rezervorului si alta pentru comanda franarii remorcii. La sistemul de actionare cu o conducta, legatura dintre sistemul de franare al automobilului tractor si sistemul de franare al remorcii sau semiremorcii se face cu o singura conducta. In cazul cand autotrenul se deplaseaza fara franare, prin aceasta conducta se face alimentarea cu aer comprimat a rezervoarelor de pe remorca, respectiv semiremorca. La franarea automobilului tractor, prin conducta se da comanda de franare a remorcii, prin golirea acesteia. La sistemele de actionare cu mai multe conducte, una dintre conducte serveste la alimentarea cu aer a rezervorului de pe remorca, iar celelalte pentru punerea in functiune a franelor remorcii. Sunt foarte raspandite sistemele cu doua conducte, una pentru alimentarea rezervorului si alta pentru comanda franarii remorcii. Sistemele actionare cu mai multe conducte prezinta avantajele:- alimentarea cu aer comprimat a rezervorului remorcii, independent de regimul de miscare (inclusiv in timpul franarii), fapt ce permite sa se mentina calitatile de franare si la coborarea unor pante lungi (in cazul sistemului cu o conducta, in timpul franarii, alimentarea cu aer a rezervorului remorcii este intrerupta, iar la coborarea unor pante lungi presiunea scade, ceea ce impune, uneori, o oprire temporara pentru restabilirea presiunii sistemului);- rezervoarele de aer, datorita faptului ca sunt alimentate continuu, se pot alege mai mici;- reducerea timpului de raspuns al franelor remorcii, datorita robinetului-releu de actionare, montat intre automobilul tractor si remorca;- cilindrii de frana necesari vor fi de dimensiuni mai reduse si deci mai usori datorita unei presiuni de lucru mai mari (7,35 bar, in loc de 5,3 bar). Aceste sisteme sunt folosite din ce in ce mai mult datorita avantajelor mentionate, concretizate, in final,prin marirea securitatii circulatiei.

3. CONCLUZII

Am ales studierea in cadrul acestui proiect a sistemului de franare defectiuni si mod de reparare la autoturismele DACIA, deoarece aceste autoturisme sunt produse in Romania si pana in prezent au fost si sunt cele mai vandute autoturisme in tara noastra, si au cea mai mare retea de service.

4. BIBLIOGRAFIE

1. Bataga, N., Rus, I., (1991). Conducerea automobilului, Cluj Napoca: Editura Sincron2. Drobota, V., Atanasiu, M., (1998). Organe de masini si mecanisme, Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica;3. Fratila, Ghe., (2007). Automobile. Cunoastere, intretinere si reparare, Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica4. Hulpe,Ghe., Bulubasa, M. (1985). Desen industrial, Cluj Napoca: Lito UTC-N;5. Husein, Ghe., Tudose, M. (1998). Desen tehnic de specialitate, Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica;6. Institutul Roman de Standardizare (1983). Colectie STAS, Bucuresti: Editura Tehnica;7. Ion, Ghe., Voicu, M. (1978). Tehnologia asamblarii si a montajului, Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica;8. Lichiardopol, G., (2009). Sisteme si tehnologii de fabricatie, Bucuresti: CD Press9. Manea, Ghe., (1970). Organe de masini, vol I, Bucuresti: Editura Tehnica10. Melnic, A., (2007). Sisteme de transport, Bucuresti: CD Press11. Stan, F., (2008). Planificarea si organizarea productiei, Bucuresti: CD Press12. Stratulat, M., Vlasie, V.(1991). Automobilul pe intelesul tuturor13. Tache, V., (1992). Constructia si exploatarea dispozitivelor, Bucuresti: Editura Didactica si Pedagogica;14. *** Dictionar de termeni tehnici. Bucuresti: Editura Tehnica15. *** Internet: Site-uri de specialitate

13