proiect sistem franare

68
DESTINAŢIA, CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRÂNARE Destinaţia sistemului de frânare Sistemul de frânare serveşte la: - reducerea vitezei automobilului până la o valoare dorită sau chiar până la oprirea lui; - 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 deviteză ale automobilului. În practică, eficienţa frânelor se apreciază după distanţa pe ca re se opreşte un autovehicul având o anumită viteză.Sistemul de frânare permite realizarea unor deceleraţii maxime de 6-6,5 m/s pentru autoturisme şi de 6 m/s 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. Clasificarea și părţile componente ale sistemelor de frânare Clasificarea sistemelor de frânare se face în primul rînd după utilizare în: sistemul principal de frânare întâlnit şi sub denumirea de frână principală sau de serviciu. Frâna principală in mod uzual în exploatare poartă denumirea de frână de picior datorită modului de acţionare. Acest sistem de frânare trebuie să permită reducerea vitezei automobilului până la valoarea dorită, inclusiv până la oprirea lui, indiferent de viteză şi de starea de încărcare. Frâna principală trebuie să acţioneze asupra tuturor roţilor automobilului; sistemul de siguranţă de frânare întâlnit şi sub denumirea de frână de avarii sau frână de urgenţă, are rolul de a suplini frâna principală in cazul defectării acesteia. Frâna de siguranţă trebuie să poată fi acţionată de conducător fără a lua ambele mâini de pe volan. Securitatea circulaţiei impune existenţa la automobil a frânei de siguranţă, fără de care nu este acceptat în circulaţia rutieră;

Upload: costz05

Post on 28-Dec-2015

133 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

franare proiect

TRANSCRIPT

Page 1: Proiect Sistem Franare

DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

Destinaţia sistemului de fracircnare

Sistemul de fracircnare serveşte la - reducerea vitezei automobilului pacircnă la o valoare dorită sau chiar pacircnă la oprirea lui - imobilizarea automobilului icircn staţionare pe un drum orizontal sau icircn pantă - menţinerea constantă a vitezei automobilului icircn cazul coboracircrii unor pante lungi Eficacitatea sistemului de fracircnare asigură punerea icircn valoare a performanţelor deviteză ale automobilului Icircn practică eficienţa fracircnelor se apreciază după distanţa pe care se opreşte un autovehicul avacircnd o anumită vitezăSistemul de fracircnare permite realizarea unor deceleraţii maxime de 6-65 ms pentru autoturisme şi de 6 ms pentru autocamioane şi autobuze Pentru a rezulta distanţe de fracircnare cacirct mai reduse este necesar ca toate roţile automobilului să fie prevăzute cu fracircne (fracircnare integrală) Efectul fracircnării este maxim cacircnd roţile sunt fracircnate pacircnă la limita de blocare

Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnare

Clasificarea sistemelor de fracircnare se face icircn primul ricircnd după utilizare icircnmdash sistemul principal de fracircnare icircntacirclnit şi sub denumirea de fracircnă principală sau de serviciu Fracircna principală in mod uzual icircn exploatare poartă denumirea de fracircnă de picior datorită modului de acţionare Acest sistem de fracircnare trebuie să permită reducerea vitezei automobilului pacircnă la valoarea dorită inclusiv pacircnă la oprirea lui indiferent de viteză şi de starea de icircncărcare Fracircna principală trebuie să acţioneze asupra tuturor roţilor automobiluluimdash sistemul de siguranţă de fracircnare icircntacirclnit şi sub denumirea de fracircnă de avarii sau fracircnă de urgenţă are rolul de a suplini fracircna principală in cazul defectării acesteia Fracircna de siguranţă trebuie să poată fi acţionată de conducător fără a lua ambele macircini de pe volan Securitatea circulaţiei impune existenţa la automobil a fracircnei de siguranţă fără de care nu este acceptat icircn circulaţia rutierămdash sistemul staţionar de fracircnare sau fracircna de staţionare are rolul de a menţine automobilul imobilizat pe o pantă icircn absenţa conducătorului un timp nelimitat Datorită acţionării manuale a fracircnei de staţionare i s-a dat denumirea de fracircnă de mină Icircn limbajul curent fracircna de staţionare este icircntacirclnită şi sub denumirea de fracircnă de parcare sau de ajutor Fracircna de staţionare trebuie să aibă o comandă proprie independentă de cea a fracircnei principale Icircn foarte multe cazuri fracircna de staţionare preia şi rolul fracircnei de siguranţămdash sistemul auxiliar de fracircnare este o fracircnă suplimentară avacircnd acelaşi rol ca şi fracircna principală utilizacircndu-se in caz de necesitate cacircnd efectul ei se adaugă fracircnei de serviciumdash sistemul suplimentar de fracircnare sau dispozitivul de icircncetinire are rolul de a menţine constantă viteza automobilului la coboracircrea unor pante lungi fără utilizarea icircndelungată a fracircnelor Acest sistem de fracircnare se utilizează in cazul automobilelor cu mase mari sau destinate special să fie utilizate icircn regiuni muntoase sau cu relief accidentat Sistemul suplimentar de fracircnare contribuie la micşorarea uzurii fracircnei principale şi la sporirea securităţii circulaţiei

Sistemul de fricircnare este compus dinmdash mecanismul de fracircnare propriu-zismdash mecanismul de acţionare a fracircnei

După locul unde este aplicat momentul de fracircnare (de dispunere a fracircnei propriu- zise) se deosebescmdash fracircne pe roţimdash fracircne pe transmisie Icircn primul caz mecanismul de fricircnare propnu-zis acţionează direct asupra butucului roţii (prin intermediul piesei care se roteşte icircmpreună cu el) iar icircn al diolea cazacţionează asupra unui arbore al transmisiei automobilului

După forma piesei care se roteşte mecanismele de fracircnare propriu-zise se icircmpart icircnmdash fracircne cu tamburmdash fracircne cu discmdash fracircne combinate

După forma pieselor care produc fracircnarea (nerotitoare) se deosebescmdash fracircne cu saboţimdash fracircne cu bandămdash fracircne cu discurimdash fracircne combinate (cu saboţi și cu benzi cu saboţi şi cu discuri)

Piesele care produc fracircnarea pot fi dispuse icircn interiorul sau exteriorul pieselor rotitoareIcircn prezent icircn construcţia de automobile cele mai utilizate tipuri de mecanisme de fracircnare propiru-zise suntmdash fracircna cu tambur cu doi saboţi interiori (mai ales ca fracircna de serviciu şi uneori ca fracircnă de staţionare pe transmisie)mdash fracircna cu disc de tip deschis (folosită preponderent ca fracircnă de serviciu la autoturisme şi uneori ca fracircnă de staţionare pe transmisie)mdash fracircna cu tambur şi bandă exterioară (utilizată exclusiv ca fracircnă de staţionare pe transmisie) După tipul mecanismului de acţionare sistemele de fracircnare se icircmpart icircnmdash cu acţionare directă la care forţa de fracircnare se datoreşte exclusiv efortului conducătoruluimdash cu servoacţionare la care pentru fracircnare se foloseşte energia unui agent exterior iar conducătorul reglează doar intensitatea fracircnăriimdash cu acţionare mixtă la care forţa de fracircnare se datoreşte atacirct efortului conducătorului cacirct şi forţei unui servomecanism Acţionarea directă utilizată la autoturisme şi la autocamioanele cu sarcina utilă mică poate fi mecanică sau hidraulică Acţionarea hidraulică este foarte răspacircndită icircn prezent Acţionarea mixtă cea mai răspacircndită este acţionarea hidraulică cu servomecanism vacuumatic Această acţionare se icircntacirclneşte la autoturismele de clasă superioară precum şi la autobuzele şi autocamioanele de capacitate mijlocie Servoacţionarea poate fi pneumatică (cu presiune sau depresiune) electrică electropneumatică etc Ea se utilizează la autocamioanele cu sarcina utilă mare şi la autobuze După numărul de circuite prin care efortul exercitat de sursa de energie se transmite către fracircnele propriu-zise se deosebescmdash fracircne cu un singur circuitmdash fracircne cu mai multe circuite

Icircn cazul soluţiei cu mai multe circuite fracircnele (sau elementele lor) se grupează icircn diferite moduri Icircn mod frecvent se leagă la un circuit fracircnele unei punţi (sau grupuri de punţi) existacircnd icircnsă şi scheme icircn care la un circuit sunt legale fracircnele aflate pe aceeaşi parte a automobilului sau icircn poziţii diagonal opuse

Sistemele de fracircnare cu circuite multiple sporesc sensibil fiabilitatea acestora şi securitatea circulaţiei fapt pentru care icircn unele ţări este prevăzută obligativitatea divizării circuitelor la anumite tipuri de automobile

Condiţii impuse sistemului de fracircnare

Sistemele de fracircnare ale automobilului trebuie să icircndeplinească următoarele condiţiimdash să fie capabile de anumite deceleraţii impusemdash să asigure stabilitatea automobilului icircn timpul fracircnăriimdash fracircnarea să fie progresivă fără şocurimdash să realizeze distribuirea corectă a efortului de fracircnare la punţimdash să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare pentru acţionaremdash conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului in toate condiţiile de lucru icircntacirclnite icircn exploataremdash să asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnăriimdash fiabilitate ridicatămdash siguranţă icircn funcţionare in toate condiţiile de lucrumdash reglarea jocurilor să se facă cacirct mai rar şi comod sau chiar icircn mod automatmdash intrarea rapidă icircn funcţiunemdash fracircnarea să nu fie influenţată de denivelările drumului (datorită deplasarii verticale a roţilor) şi de virarea automobiluluimdash să permită imobilizarea automobilului in pantă icircn cazul unei staţionări de lungă duratămdash să nu permită uleiului şi impurităţilor să intre la suprafeţele de frecaremdash forţa de fracircnare să acţioneze icircn ambele sensuri de mişcare ale automobiluluimdash fracircnarea să nu se facă decacirct la intervenţia conducătoruluimdash să nu fie posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţiemdash funcţionarea să fie silenţioasămdash să aibă o construcţie simplă şi ieftină Parametrii capacităţii de fracircnare ai automobilului sunt valoarea deceleraţiei maxime care se poate obţine şi spaţiul de fracircnare minim icircn funcţie de viteză şi de valoareacoeficientului de aderenţă Cerinţele de securitate impun condiţia ca la proiectarea automobilelor sistemul principal de fracircnare să permită realizarea unei deceleraţii maxime de 6-65 m pentru autoturisme şi de 6 ms 2

pentru autocamioane şi autobuze Deceleraţia recomandată pentru fracircna de siguranţă trebuie să fie egală cu cel puţin 30 din deceleraţia fracircnei principale Icircn practică deceleraţiile care se realizează cu fracircna de siguranţă sunt egale cu jumătate din valoarea deceleraţiei fracircnei principale (2-3 ms2) La proiectare valorile deceleraţiei pentru fracircnele de siguranţă se recomandă să fie cuprinse icircntre 3-35 ms2 Stabilitatea automobilului la fracircnare depinde de uniformitatea distribuţiei forţelor de fracircnare la roţile din partea dreaptă şi din partea stacircngă de stabilitatea momentului de fracircnare icircn cazul unor variaţii posibile ale coeficientului de frecare (de obicei icircntre limitele 028-030) şi de tendinţa fracircnelor spre autoblocare Dacă momentul de fracircnare la roţile din stacircnga şi la roţile din dreapta la variaţia coeficientului de frecare nu se abate de la valoarea de calcul cu mai mult de 10-15 atunci stabilitatea automobilului la fracircnare poate fi menţinută uşor cu ajutorul volanului Asigurarea stabilităţii mişcării automobilului mai ales a autovehiculelor arti culate şi a autotrenurilor icircn timpul fracircnării şi necesitatea utilizării cu eficienţă maximă a forţelor de fracircnare ce pot fi realizate de fracircnele unui automobil impun anumite condiţii restrictive privind timpul de răspuns al sistemelor de fracircnare Cele mai importante cerinţe privind timpul de răspuns al sistemelor de fracircnare sunt defazajul maxim admisibil icircntre intrarea icircn funcţiune a fracircnelor aceleiaşi punţi (să fie cuprins icircntre limitele 005 01 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai

defavorizate punţi a automobilului din punctul de vedere al distanţei fracircnelor faţă de elementul de comandă (trebuie să fie de 015 035 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai defavorizate punţi din componenţa unui autotren (să nu depăşească 06 s) Pentru ca fracircnarea să nu aibă o influenţă dăunătoare atacirct asupra pasagerilor cacirct şi asupra icircncărcăturii trebuie ca forţele de fracircnare să crească lin iar icircntre efortul aplicat de conducător pe pedala de fracircnă şi acţiunea de fracircnare să existe o corelaţie pe cacirct posibil liniară Proprietatea sistemului de fracircnare care face ca icircntre efortul aplicat asupra pedalei şi forţele de fracircnare să existe o legătură fără salturi bruşte poartă denumirea de progresivitate Progresivitatea sistemului de fracircnare se realizează adoptacircndu-se elementele din sistemul de acţionare cu caracteristici de lucru corespunzătoare O atenţie deosebită trebuie acordată servo- mecanismelor incluse icircn sistemul de acţionare deoarece acestea prezintă o caracteristică abruptă Repartizarea forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are o importantă deosebită deoarece ea determină capacitatea de fracircnare şj comportarea automobilului icircn timpul fricircnării pe diferite tipuri de drumuri Repartizarea (ideală a forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are loc atunci cacircnd raportul dintre forţa de fracircnare şi sarcina pe punte este aceiaşi indiferent de deceleraţie sau coeficient de aderenţă Pentru ca automobilul să aibă in timpul fracircnării o comportare independentă de gradul de icircncărcare este necesară reglarea forţelor de fracircnare icircn funcţie de sarcina dinamică pe punte Avacircnd in vedere faptul că dispozitivele care ar satisface aceste cerinţe sunt destul de costisitoare constructorii se rezumă icircn general la o reglare parţială a forţelor de fracircnare in funcţie de sarcina dinamică Aceste dispozitive icircntacirclnite sub denumirea de corectoare de fracircnare se introduc icircn majoritatea cazurilor icircn circuitul fracircnelor din spate şi constau din limitatoare repartizatoare de presiune etc cu puncte de intrare icircn acţiune icircn funcţie de sarcina punţii din s p a t e sau intensitatea fracircnării Pentru evitarea blocării roţilor fracircnaie şi pierderea stabilităţii automobilului pe drumuri cu aderenţă scăzută sistemele de fracircnare moderne sacircnt prevăzute cu dispozitive bdquoantiblocareldquo care contribuie la creşterea securităţii circulaţiei Datorită folosirii frecvente a sistemului de fracircnare (aproximativ 2 3 fracircnări pe 1 km icircntr-un oraş avacircnd o circulaţie cu intensitate medie) efortul necesar acţionării pedalei trebuie să fie cuprins icircntre anumite limite Un efort prea mare duce la obosirea rapidă a conducătorului la mărirea timpului de reacţie şi icircn final la obţinerea unei deceleraţii mai reduse Icircn schimb dacă efortul acţionării fracircnei ar fi prea scăzut s-ar crea primejdia ca la o fracircnare de urgenţă să se producă blocarea anormală a roţilor fracircnate Icircn mod practic se admite ca la fracircnarea cu eficacitatea maximă prescrisă eforturile la pedală să nu depăşească 70 daN la autocamioane şi autobuze la o cursă maximă a pedalei de 180 mm 50 daN la autoturisme pentru o cursă maximă a pedalei de 150 mm 40 daN la levierele fracircnei de macircnă la o cursă maximă de 300 mm Icircn multe ţări se alege la proiectare un efort de 15 daN la pedala de fracircnă pentru fiecare 1 ms2 deceleraţie la fracircnare Icircn cazul utilizării servomecanismelor cursa maximă a pedalei de fracircnă nu depăşeşte de obicei 40 50 mm ceea ce uşurează mult conducerea automobilului Icircndeplinirea condiţiilor impuse la efortul la pedală şi cursa acesteia se obţin prin alegerea corespunzătoare a rapoartelor de transmitere ale sistemului de fracircnare printr-o rigiditate suficientă şi un randament ridicat al mecanismului de acţionare Conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului se obţine dacă forţele de fracircnare realizate de fracircnele propriu-zise la un efort dat aplicat mecanismului de acţionare se menţin constante icircn toate condiţiile de lucru intacirclnite icircn exploatare icircn cazul fracircnelor cu fricţiune conservarea depinde icircn primul racircnd de constanta coeficientului de frecare al garniturilor de fricţiune Trebuie arătat că garniturile de fricţiune actuale (cu deosebirea celor metaloceramice şi a garniturilor metalice sinterizate) au un coeficient de frecare care variază cu temperatura şi cu starea lor

Regimul termic al fracircnelor icircn cazul unor utilizări normale nu trebuie să ducă la temperaturi mai mari de 300degC pentru a asigura pe cacirct posibil constanţa coeficientului de frecare Pentru a nu depăşi acest regim termic trebuie să se asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnării Datorită rolului important pe care-1 are sistemul de fracircnare icircn asigurarea securităţii circulaţiei se impune ca acesta să aibă o fiabilitate apropiată de 100 Pentru satisfacerea acestei cerinţe s-au luat o serie de măsuri constructive cu scopul de a permite fracircnarea automobilului cu o eficacitate suficientă icircn cazul apariţiei unor avarii icircntr-o secţiune a sistemului de fracircnare sau de a avertiza din timp conducătorul despre o iminentă scădere a eficacităţii fracircnării Aceste măsuri constructive se referă la introducerea sistemelor de fracircnare cu mai multe circuite utilizarea unor avertizoare (pentru scăderea presiunii aerului icircn conducte uzarea la limită a garniturilor de fricţiune scăderea nivelului lichidului de fracircnă din rezervorul cilindrului principal etc) Fiabilitatea ridicată a sistemului de fracircnare se obţine şi prin utilizarea unor garnituri de fricţiune discuri sau tambure cu durabilitate mărită fixarea sigură pe automobil a elementelor componente standardizarea lor reducerea lucrărilor de icircntreţinere etc Siguranţa icircn funcţionare icircn toate condiţiile de lucru se obţine prin instalarea pe automobil a două sau trei sisteme de fracircnare care să fie acţionate independent unul faţă de altul sau care să aibă mecanisme de acţionare independente pentru acelaşi sistem de fracircnare propriu-zis Mărimea jocului dintre garniturile de fricţiune şi tambur sau disc are o influentă mare asupra stabilităţii fracircnării Cu cit acest joc este mai mare cu aticirct momentele de fracircnare sacircnt mai reduse Icircn scopul reducerii cheltuielilor de icircntreţinere datorite unor reglări frecvente a jocurilor este recomandată utilizarea unor dispozitive de reglare automată a jocului Imobilizarea icircn pantă icircn cazul unei staţionări de lungă durată se realizează cu ajutorul fracircnei de staţionare Eficacitatea fracircnei de staţionare se apreciază după valoarea pantei maxime pe care aceasta poate menţine automobilul imobilizat un timp nedefinit Icircn mod normal această pantă nu trebuie să fie mai mică decicirct panta maximă ce poate fi urcată de automobilul respectiv pe un drum cu aderenţă ridicată La proiectarea unui automobil este indicat ca această pantă să nu fie mai mica de 30 pentru a putea folosi fracircna de staţionare şi ca fracircnă de siguranţă Regulamentul nr 13 al CEE al ONU recomandă ca verificările practice ale calităţilor fracircnelor de staţionare ale automobilelor şi autotrenurilor cu destinaţie generală să se facă pe pante de 18 şi respectiv 12 Pentru a nu fi posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţie trebuie ca icircntre ele să existe o distanţă de cel puţin 80 mm De asemenea tot din acelaşi motiv este indicat ca suprafaţa pedalei de fracircnă să se afle cel puţin la acelaşi nivel cu cel al pedalei de acceleraţie sau cu 50 mm mai sus decacirct aceasta Lăţimea pedalei de fracircnă trebuie să fie de cel puţin 70 mm iar cursa maximă să nu depăşească 180 mdash200 mm icircn acelaşi timp distanţa faţă de podea a suprafeţei pedalei de fracircnă nu trebuie să depăşească 200 mm Icircn stare neacţionată planul pedalei trebuie să fie perpendicular pe planul de acţionare Funcţionarea silenţioasă se asigură prin măsuri constructive care icircmpiedică vibraţiile tamburului (discului) ale saboţilor şi ale altor organe ale sistemului de fracircnare Pentru aceasta icircn primul r acircnd aceste organe trebuie sa fie suficient de rigideicircn afară de aceasta scacircrţacirciturile pot să apară şi daca pe suprafaţa garniturilor de fricţiune se formează un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile să fie protejate icircmpotriva impurităţilor Pe suprafaţa garniturilor de fncţiune adeseori se fac nişte şănţuleţe care previn formarea unu i strat de impurităţi Lipirea garniturilor de fricţiune pe saboţi (icircn loc de nituire) diminuează de asemenea scacircrţacircitul la fracircnare deoarece garniturile adera mai etanş şi nu pot vibra

Calculul și proiectarea sistemului de fracircnare pentru autocamionul KAMAZ 4326 echipat cu fracircnă tambur pe toate punțile

Datele inițiale

Masa autovehiculului descacircrcat Mo = 8550 kgMasa autovehiculului icircncărcat Ma = 12700 kgPanta maximă de urcare αmax = 31 Ampatamentul autovehiculului A = 42 mEcartamentul autovehiculului E = 2055 mTipul pneului 42585 R21

1Diagrama fracircnării automobilului

Icircn figură se prezintă variaţia forţei de fracircnare şi a deceleraţiei icircn funcţie de timp precum şi intervalele de timp ale procesului de fracircnare După cum rezultă desfăşurarea procesului de fracircnare poate fi icircmpărtită icircn cinci etape caracterizate prin timpii t1t2t3t4 și t5

Timpul t1 este timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii de fracircnare şi picircnă la icircnceperea cursei utile a pedalei Icircn decursul timpului se produce perceperea semnalului exterior de către conducător şi efectuarea operaţiilor mutarea piciorului pe pedala de fracircnă şi icircnlăturarea jocurilor din sistemul de comandă al fracircnei Acest timp este cuprins icircntre 04 1 5 s şi depinde de factorii fiziologici şi de icircndemacircnarea conducătorului Icircn cazul icircn care conducătorii au fost preveniţi asupra scopului icircncercărilor timpul t1 = 04 06 s

Ff αf

tt2 t5t4t3t1

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 2: Proiect Sistem Franare

După locul unde este aplicat momentul de fracircnare (de dispunere a fracircnei propriu- zise) se deosebescmdash fracircne pe roţimdash fracircne pe transmisie Icircn primul caz mecanismul de fricircnare propnu-zis acţionează direct asupra butucului roţii (prin intermediul piesei care se roteşte icircmpreună cu el) iar icircn al diolea cazacţionează asupra unui arbore al transmisiei automobilului

După forma piesei care se roteşte mecanismele de fracircnare propriu-zise se icircmpart icircnmdash fracircne cu tamburmdash fracircne cu discmdash fracircne combinate

După forma pieselor care produc fracircnarea (nerotitoare) se deosebescmdash fracircne cu saboţimdash fracircne cu bandămdash fracircne cu discurimdash fracircne combinate (cu saboţi și cu benzi cu saboţi şi cu discuri)

Piesele care produc fracircnarea pot fi dispuse icircn interiorul sau exteriorul pieselor rotitoareIcircn prezent icircn construcţia de automobile cele mai utilizate tipuri de mecanisme de fracircnare propiru-zise suntmdash fracircna cu tambur cu doi saboţi interiori (mai ales ca fracircna de serviciu şi uneori ca fracircnă de staţionare pe transmisie)mdash fracircna cu disc de tip deschis (folosită preponderent ca fracircnă de serviciu la autoturisme şi uneori ca fracircnă de staţionare pe transmisie)mdash fracircna cu tambur şi bandă exterioară (utilizată exclusiv ca fracircnă de staţionare pe transmisie) După tipul mecanismului de acţionare sistemele de fracircnare se icircmpart icircnmdash cu acţionare directă la care forţa de fracircnare se datoreşte exclusiv efortului conducătoruluimdash cu servoacţionare la care pentru fracircnare se foloseşte energia unui agent exterior iar conducătorul reglează doar intensitatea fracircnăriimdash cu acţionare mixtă la care forţa de fracircnare se datoreşte atacirct efortului conducătorului cacirct şi forţei unui servomecanism Acţionarea directă utilizată la autoturisme şi la autocamioanele cu sarcina utilă mică poate fi mecanică sau hidraulică Acţionarea hidraulică este foarte răspacircndită icircn prezent Acţionarea mixtă cea mai răspacircndită este acţionarea hidraulică cu servomecanism vacuumatic Această acţionare se icircntacirclneşte la autoturismele de clasă superioară precum şi la autobuzele şi autocamioanele de capacitate mijlocie Servoacţionarea poate fi pneumatică (cu presiune sau depresiune) electrică electropneumatică etc Ea se utilizează la autocamioanele cu sarcina utilă mare şi la autobuze După numărul de circuite prin care efortul exercitat de sursa de energie se transmite către fracircnele propriu-zise se deosebescmdash fracircne cu un singur circuitmdash fracircne cu mai multe circuite

Icircn cazul soluţiei cu mai multe circuite fracircnele (sau elementele lor) se grupează icircn diferite moduri Icircn mod frecvent se leagă la un circuit fracircnele unei punţi (sau grupuri de punţi) existacircnd icircnsă şi scheme icircn care la un circuit sunt legale fracircnele aflate pe aceeaşi parte a automobilului sau icircn poziţii diagonal opuse

Sistemele de fracircnare cu circuite multiple sporesc sensibil fiabilitatea acestora şi securitatea circulaţiei fapt pentru care icircn unele ţări este prevăzută obligativitatea divizării circuitelor la anumite tipuri de automobile

Condiţii impuse sistemului de fracircnare

Sistemele de fracircnare ale automobilului trebuie să icircndeplinească următoarele condiţiimdash să fie capabile de anumite deceleraţii impusemdash să asigure stabilitatea automobilului icircn timpul fracircnăriimdash fracircnarea să fie progresivă fără şocurimdash să realizeze distribuirea corectă a efortului de fracircnare la punţimdash să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare pentru acţionaremdash conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului in toate condiţiile de lucru icircntacirclnite icircn exploataremdash să asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnăriimdash fiabilitate ridicatămdash siguranţă icircn funcţionare in toate condiţiile de lucrumdash reglarea jocurilor să se facă cacirct mai rar şi comod sau chiar icircn mod automatmdash intrarea rapidă icircn funcţiunemdash fracircnarea să nu fie influenţată de denivelările drumului (datorită deplasarii verticale a roţilor) şi de virarea automobiluluimdash să permită imobilizarea automobilului in pantă icircn cazul unei staţionări de lungă duratămdash să nu permită uleiului şi impurităţilor să intre la suprafeţele de frecaremdash forţa de fracircnare să acţioneze icircn ambele sensuri de mişcare ale automobiluluimdash fracircnarea să nu se facă decacirct la intervenţia conducătoruluimdash să nu fie posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţiemdash funcţionarea să fie silenţioasămdash să aibă o construcţie simplă şi ieftină Parametrii capacităţii de fracircnare ai automobilului sunt valoarea deceleraţiei maxime care se poate obţine şi spaţiul de fracircnare minim icircn funcţie de viteză şi de valoareacoeficientului de aderenţă Cerinţele de securitate impun condiţia ca la proiectarea automobilelor sistemul principal de fracircnare să permită realizarea unei deceleraţii maxime de 6-65 m pentru autoturisme şi de 6 ms 2

pentru autocamioane şi autobuze Deceleraţia recomandată pentru fracircna de siguranţă trebuie să fie egală cu cel puţin 30 din deceleraţia fracircnei principale Icircn practică deceleraţiile care se realizează cu fracircna de siguranţă sunt egale cu jumătate din valoarea deceleraţiei fracircnei principale (2-3 ms2) La proiectare valorile deceleraţiei pentru fracircnele de siguranţă se recomandă să fie cuprinse icircntre 3-35 ms2 Stabilitatea automobilului la fracircnare depinde de uniformitatea distribuţiei forţelor de fracircnare la roţile din partea dreaptă şi din partea stacircngă de stabilitatea momentului de fracircnare icircn cazul unor variaţii posibile ale coeficientului de frecare (de obicei icircntre limitele 028-030) şi de tendinţa fracircnelor spre autoblocare Dacă momentul de fracircnare la roţile din stacircnga şi la roţile din dreapta la variaţia coeficientului de frecare nu se abate de la valoarea de calcul cu mai mult de 10-15 atunci stabilitatea automobilului la fracircnare poate fi menţinută uşor cu ajutorul volanului Asigurarea stabilităţii mişcării automobilului mai ales a autovehiculelor arti culate şi a autotrenurilor icircn timpul fracircnării şi necesitatea utilizării cu eficienţă maximă a forţelor de fracircnare ce pot fi realizate de fracircnele unui automobil impun anumite condiţii restrictive privind timpul de răspuns al sistemelor de fracircnare Cele mai importante cerinţe privind timpul de răspuns al sistemelor de fracircnare sunt defazajul maxim admisibil icircntre intrarea icircn funcţiune a fracircnelor aceleiaşi punţi (să fie cuprins icircntre limitele 005 01 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai

defavorizate punţi a automobilului din punctul de vedere al distanţei fracircnelor faţă de elementul de comandă (trebuie să fie de 015 035 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai defavorizate punţi din componenţa unui autotren (să nu depăşească 06 s) Pentru ca fracircnarea să nu aibă o influenţă dăunătoare atacirct asupra pasagerilor cacirct şi asupra icircncărcăturii trebuie ca forţele de fracircnare să crească lin iar icircntre efortul aplicat de conducător pe pedala de fracircnă şi acţiunea de fracircnare să existe o corelaţie pe cacirct posibil liniară Proprietatea sistemului de fracircnare care face ca icircntre efortul aplicat asupra pedalei şi forţele de fracircnare să existe o legătură fără salturi bruşte poartă denumirea de progresivitate Progresivitatea sistemului de fracircnare se realizează adoptacircndu-se elementele din sistemul de acţionare cu caracteristici de lucru corespunzătoare O atenţie deosebită trebuie acordată servo- mecanismelor incluse icircn sistemul de acţionare deoarece acestea prezintă o caracteristică abruptă Repartizarea forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are o importantă deosebită deoarece ea determină capacitatea de fracircnare şj comportarea automobilului icircn timpul fricircnării pe diferite tipuri de drumuri Repartizarea (ideală a forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are loc atunci cacircnd raportul dintre forţa de fracircnare şi sarcina pe punte este aceiaşi indiferent de deceleraţie sau coeficient de aderenţă Pentru ca automobilul să aibă in timpul fracircnării o comportare independentă de gradul de icircncărcare este necesară reglarea forţelor de fracircnare icircn funcţie de sarcina dinamică pe punte Avacircnd in vedere faptul că dispozitivele care ar satisface aceste cerinţe sunt destul de costisitoare constructorii se rezumă icircn general la o reglare parţială a forţelor de fracircnare in funcţie de sarcina dinamică Aceste dispozitive icircntacirclnite sub denumirea de corectoare de fracircnare se introduc icircn majoritatea cazurilor icircn circuitul fracircnelor din spate şi constau din limitatoare repartizatoare de presiune etc cu puncte de intrare icircn acţiune icircn funcţie de sarcina punţii din s p a t e sau intensitatea fracircnării Pentru evitarea blocării roţilor fracircnaie şi pierderea stabilităţii automobilului pe drumuri cu aderenţă scăzută sistemele de fracircnare moderne sacircnt prevăzute cu dispozitive bdquoantiblocareldquo care contribuie la creşterea securităţii circulaţiei Datorită folosirii frecvente a sistemului de fracircnare (aproximativ 2 3 fracircnări pe 1 km icircntr-un oraş avacircnd o circulaţie cu intensitate medie) efortul necesar acţionării pedalei trebuie să fie cuprins icircntre anumite limite Un efort prea mare duce la obosirea rapidă a conducătorului la mărirea timpului de reacţie şi icircn final la obţinerea unei deceleraţii mai reduse Icircn schimb dacă efortul acţionării fracircnei ar fi prea scăzut s-ar crea primejdia ca la o fracircnare de urgenţă să se producă blocarea anormală a roţilor fracircnate Icircn mod practic se admite ca la fracircnarea cu eficacitatea maximă prescrisă eforturile la pedală să nu depăşească 70 daN la autocamioane şi autobuze la o cursă maximă a pedalei de 180 mm 50 daN la autoturisme pentru o cursă maximă a pedalei de 150 mm 40 daN la levierele fracircnei de macircnă la o cursă maximă de 300 mm Icircn multe ţări se alege la proiectare un efort de 15 daN la pedala de fracircnă pentru fiecare 1 ms2 deceleraţie la fracircnare Icircn cazul utilizării servomecanismelor cursa maximă a pedalei de fracircnă nu depăşeşte de obicei 40 50 mm ceea ce uşurează mult conducerea automobilului Icircndeplinirea condiţiilor impuse la efortul la pedală şi cursa acesteia se obţin prin alegerea corespunzătoare a rapoartelor de transmitere ale sistemului de fracircnare printr-o rigiditate suficientă şi un randament ridicat al mecanismului de acţionare Conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului se obţine dacă forţele de fracircnare realizate de fracircnele propriu-zise la un efort dat aplicat mecanismului de acţionare se menţin constante icircn toate condiţiile de lucru intacirclnite icircn exploatare icircn cazul fracircnelor cu fricţiune conservarea depinde icircn primul racircnd de constanta coeficientului de frecare al garniturilor de fricţiune Trebuie arătat că garniturile de fricţiune actuale (cu deosebirea celor metaloceramice şi a garniturilor metalice sinterizate) au un coeficient de frecare care variază cu temperatura şi cu starea lor

Regimul termic al fracircnelor icircn cazul unor utilizări normale nu trebuie să ducă la temperaturi mai mari de 300degC pentru a asigura pe cacirct posibil constanţa coeficientului de frecare Pentru a nu depăşi acest regim termic trebuie să se asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnării Datorită rolului important pe care-1 are sistemul de fracircnare icircn asigurarea securităţii circulaţiei se impune ca acesta să aibă o fiabilitate apropiată de 100 Pentru satisfacerea acestei cerinţe s-au luat o serie de măsuri constructive cu scopul de a permite fracircnarea automobilului cu o eficacitate suficientă icircn cazul apariţiei unor avarii icircntr-o secţiune a sistemului de fracircnare sau de a avertiza din timp conducătorul despre o iminentă scădere a eficacităţii fracircnării Aceste măsuri constructive se referă la introducerea sistemelor de fracircnare cu mai multe circuite utilizarea unor avertizoare (pentru scăderea presiunii aerului icircn conducte uzarea la limită a garniturilor de fricţiune scăderea nivelului lichidului de fracircnă din rezervorul cilindrului principal etc) Fiabilitatea ridicată a sistemului de fracircnare se obţine şi prin utilizarea unor garnituri de fricţiune discuri sau tambure cu durabilitate mărită fixarea sigură pe automobil a elementelor componente standardizarea lor reducerea lucrărilor de icircntreţinere etc Siguranţa icircn funcţionare icircn toate condiţiile de lucru se obţine prin instalarea pe automobil a două sau trei sisteme de fracircnare care să fie acţionate independent unul faţă de altul sau care să aibă mecanisme de acţionare independente pentru acelaşi sistem de fracircnare propriu-zis Mărimea jocului dintre garniturile de fricţiune şi tambur sau disc are o influentă mare asupra stabilităţii fracircnării Cu cit acest joc este mai mare cu aticirct momentele de fracircnare sacircnt mai reduse Icircn scopul reducerii cheltuielilor de icircntreţinere datorite unor reglări frecvente a jocurilor este recomandată utilizarea unor dispozitive de reglare automată a jocului Imobilizarea icircn pantă icircn cazul unei staţionări de lungă durată se realizează cu ajutorul fracircnei de staţionare Eficacitatea fracircnei de staţionare se apreciază după valoarea pantei maxime pe care aceasta poate menţine automobilul imobilizat un timp nedefinit Icircn mod normal această pantă nu trebuie să fie mai mică decicirct panta maximă ce poate fi urcată de automobilul respectiv pe un drum cu aderenţă ridicată La proiectarea unui automobil este indicat ca această pantă să nu fie mai mica de 30 pentru a putea folosi fracircna de staţionare şi ca fracircnă de siguranţă Regulamentul nr 13 al CEE al ONU recomandă ca verificările practice ale calităţilor fracircnelor de staţionare ale automobilelor şi autotrenurilor cu destinaţie generală să se facă pe pante de 18 şi respectiv 12 Pentru a nu fi posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţie trebuie ca icircntre ele să existe o distanţă de cel puţin 80 mm De asemenea tot din acelaşi motiv este indicat ca suprafaţa pedalei de fracircnă să se afle cel puţin la acelaşi nivel cu cel al pedalei de acceleraţie sau cu 50 mm mai sus decacirct aceasta Lăţimea pedalei de fracircnă trebuie să fie de cel puţin 70 mm iar cursa maximă să nu depăşească 180 mdash200 mm icircn acelaşi timp distanţa faţă de podea a suprafeţei pedalei de fracircnă nu trebuie să depăşească 200 mm Icircn stare neacţionată planul pedalei trebuie să fie perpendicular pe planul de acţionare Funcţionarea silenţioasă se asigură prin măsuri constructive care icircmpiedică vibraţiile tamburului (discului) ale saboţilor şi ale altor organe ale sistemului de fracircnare Pentru aceasta icircn primul r acircnd aceste organe trebuie sa fie suficient de rigideicircn afară de aceasta scacircrţacirciturile pot să apară şi daca pe suprafaţa garniturilor de fricţiune se formează un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile să fie protejate icircmpotriva impurităţilor Pe suprafaţa garniturilor de fncţiune adeseori se fac nişte şănţuleţe care previn formarea unu i strat de impurităţi Lipirea garniturilor de fricţiune pe saboţi (icircn loc de nituire) diminuează de asemenea scacircrţacircitul la fracircnare deoarece garniturile adera mai etanş şi nu pot vibra

Calculul și proiectarea sistemului de fracircnare pentru autocamionul KAMAZ 4326 echipat cu fracircnă tambur pe toate punțile

Datele inițiale

Masa autovehiculului descacircrcat Mo = 8550 kgMasa autovehiculului icircncărcat Ma = 12700 kgPanta maximă de urcare αmax = 31 Ampatamentul autovehiculului A = 42 mEcartamentul autovehiculului E = 2055 mTipul pneului 42585 R21

1Diagrama fracircnării automobilului

Icircn figură se prezintă variaţia forţei de fracircnare şi a deceleraţiei icircn funcţie de timp precum şi intervalele de timp ale procesului de fracircnare După cum rezultă desfăşurarea procesului de fracircnare poate fi icircmpărtită icircn cinci etape caracterizate prin timpii t1t2t3t4 și t5

Timpul t1 este timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii de fracircnare şi picircnă la icircnceperea cursei utile a pedalei Icircn decursul timpului se produce perceperea semnalului exterior de către conducător şi efectuarea operaţiilor mutarea piciorului pe pedala de fracircnă şi icircnlăturarea jocurilor din sistemul de comandă al fracircnei Acest timp este cuprins icircntre 04 1 5 s şi depinde de factorii fiziologici şi de icircndemacircnarea conducătorului Icircn cazul icircn care conducătorii au fost preveniţi asupra scopului icircncercărilor timpul t1 = 04 06 s

Ff αf

tt2 t5t4t3t1

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 3: Proiect Sistem Franare

Sistemele de fracircnare cu circuite multiple sporesc sensibil fiabilitatea acestora şi securitatea circulaţiei fapt pentru care icircn unele ţări este prevăzută obligativitatea divizării circuitelor la anumite tipuri de automobile

Condiţii impuse sistemului de fracircnare

Sistemele de fracircnare ale automobilului trebuie să icircndeplinească următoarele condiţiimdash să fie capabile de anumite deceleraţii impusemdash să asigure stabilitatea automobilului icircn timpul fracircnăriimdash fracircnarea să fie progresivă fără şocurimdash să realizeze distribuirea corectă a efortului de fracircnare la punţimdash să nu necesite din partea conducătorului un efort prea mare pentru acţionaremdash conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului in toate condiţiile de lucru icircntacirclnite icircn exploataremdash să asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnăriimdash fiabilitate ridicatămdash siguranţă icircn funcţionare in toate condiţiile de lucrumdash reglarea jocurilor să se facă cacirct mai rar şi comod sau chiar icircn mod automatmdash intrarea rapidă icircn funcţiunemdash fracircnarea să nu fie influenţată de denivelările drumului (datorită deplasarii verticale a roţilor) şi de virarea automobiluluimdash să permită imobilizarea automobilului in pantă icircn cazul unei staţionări de lungă duratămdash să nu permită uleiului şi impurităţilor să intre la suprafeţele de frecaremdash forţa de fracircnare să acţioneze icircn ambele sensuri de mişcare ale automobiluluimdash fracircnarea să nu se facă decacirct la intervenţia conducătoruluimdash să nu fie posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţiemdash funcţionarea să fie silenţioasămdash să aibă o construcţie simplă şi ieftină Parametrii capacităţii de fracircnare ai automobilului sunt valoarea deceleraţiei maxime care se poate obţine şi spaţiul de fracircnare minim icircn funcţie de viteză şi de valoareacoeficientului de aderenţă Cerinţele de securitate impun condiţia ca la proiectarea automobilelor sistemul principal de fracircnare să permită realizarea unei deceleraţii maxime de 6-65 m pentru autoturisme şi de 6 ms 2

pentru autocamioane şi autobuze Deceleraţia recomandată pentru fracircna de siguranţă trebuie să fie egală cu cel puţin 30 din deceleraţia fracircnei principale Icircn practică deceleraţiile care se realizează cu fracircna de siguranţă sunt egale cu jumătate din valoarea deceleraţiei fracircnei principale (2-3 ms2) La proiectare valorile deceleraţiei pentru fracircnele de siguranţă se recomandă să fie cuprinse icircntre 3-35 ms2 Stabilitatea automobilului la fracircnare depinde de uniformitatea distribuţiei forţelor de fracircnare la roţile din partea dreaptă şi din partea stacircngă de stabilitatea momentului de fracircnare icircn cazul unor variaţii posibile ale coeficientului de frecare (de obicei icircntre limitele 028-030) şi de tendinţa fracircnelor spre autoblocare Dacă momentul de fracircnare la roţile din stacircnga şi la roţile din dreapta la variaţia coeficientului de frecare nu se abate de la valoarea de calcul cu mai mult de 10-15 atunci stabilitatea automobilului la fracircnare poate fi menţinută uşor cu ajutorul volanului Asigurarea stabilităţii mişcării automobilului mai ales a autovehiculelor arti culate şi a autotrenurilor icircn timpul fracircnării şi necesitatea utilizării cu eficienţă maximă a forţelor de fracircnare ce pot fi realizate de fracircnele unui automobil impun anumite condiţii restrictive privind timpul de răspuns al sistemelor de fracircnare Cele mai importante cerinţe privind timpul de răspuns al sistemelor de fracircnare sunt defazajul maxim admisibil icircntre intrarea icircn funcţiune a fracircnelor aceleiaşi punţi (să fie cuprins icircntre limitele 005 01 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai

defavorizate punţi a automobilului din punctul de vedere al distanţei fracircnelor faţă de elementul de comandă (trebuie să fie de 015 035 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai defavorizate punţi din componenţa unui autotren (să nu depăşească 06 s) Pentru ca fracircnarea să nu aibă o influenţă dăunătoare atacirct asupra pasagerilor cacirct şi asupra icircncărcăturii trebuie ca forţele de fracircnare să crească lin iar icircntre efortul aplicat de conducător pe pedala de fracircnă şi acţiunea de fracircnare să existe o corelaţie pe cacirct posibil liniară Proprietatea sistemului de fracircnare care face ca icircntre efortul aplicat asupra pedalei şi forţele de fracircnare să existe o legătură fără salturi bruşte poartă denumirea de progresivitate Progresivitatea sistemului de fracircnare se realizează adoptacircndu-se elementele din sistemul de acţionare cu caracteristici de lucru corespunzătoare O atenţie deosebită trebuie acordată servo- mecanismelor incluse icircn sistemul de acţionare deoarece acestea prezintă o caracteristică abruptă Repartizarea forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are o importantă deosebită deoarece ea determină capacitatea de fracircnare şj comportarea automobilului icircn timpul fricircnării pe diferite tipuri de drumuri Repartizarea (ideală a forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are loc atunci cacircnd raportul dintre forţa de fracircnare şi sarcina pe punte este aceiaşi indiferent de deceleraţie sau coeficient de aderenţă Pentru ca automobilul să aibă in timpul fracircnării o comportare independentă de gradul de icircncărcare este necesară reglarea forţelor de fracircnare icircn funcţie de sarcina dinamică pe punte Avacircnd in vedere faptul că dispozitivele care ar satisface aceste cerinţe sunt destul de costisitoare constructorii se rezumă icircn general la o reglare parţială a forţelor de fracircnare in funcţie de sarcina dinamică Aceste dispozitive icircntacirclnite sub denumirea de corectoare de fracircnare se introduc icircn majoritatea cazurilor icircn circuitul fracircnelor din spate şi constau din limitatoare repartizatoare de presiune etc cu puncte de intrare icircn acţiune icircn funcţie de sarcina punţii din s p a t e sau intensitatea fracircnării Pentru evitarea blocării roţilor fracircnaie şi pierderea stabilităţii automobilului pe drumuri cu aderenţă scăzută sistemele de fracircnare moderne sacircnt prevăzute cu dispozitive bdquoantiblocareldquo care contribuie la creşterea securităţii circulaţiei Datorită folosirii frecvente a sistemului de fracircnare (aproximativ 2 3 fracircnări pe 1 km icircntr-un oraş avacircnd o circulaţie cu intensitate medie) efortul necesar acţionării pedalei trebuie să fie cuprins icircntre anumite limite Un efort prea mare duce la obosirea rapidă a conducătorului la mărirea timpului de reacţie şi icircn final la obţinerea unei deceleraţii mai reduse Icircn schimb dacă efortul acţionării fracircnei ar fi prea scăzut s-ar crea primejdia ca la o fracircnare de urgenţă să se producă blocarea anormală a roţilor fracircnate Icircn mod practic se admite ca la fracircnarea cu eficacitatea maximă prescrisă eforturile la pedală să nu depăşească 70 daN la autocamioane şi autobuze la o cursă maximă a pedalei de 180 mm 50 daN la autoturisme pentru o cursă maximă a pedalei de 150 mm 40 daN la levierele fracircnei de macircnă la o cursă maximă de 300 mm Icircn multe ţări se alege la proiectare un efort de 15 daN la pedala de fracircnă pentru fiecare 1 ms2 deceleraţie la fracircnare Icircn cazul utilizării servomecanismelor cursa maximă a pedalei de fracircnă nu depăşeşte de obicei 40 50 mm ceea ce uşurează mult conducerea automobilului Icircndeplinirea condiţiilor impuse la efortul la pedală şi cursa acesteia se obţin prin alegerea corespunzătoare a rapoartelor de transmitere ale sistemului de fracircnare printr-o rigiditate suficientă şi un randament ridicat al mecanismului de acţionare Conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului se obţine dacă forţele de fracircnare realizate de fracircnele propriu-zise la un efort dat aplicat mecanismului de acţionare se menţin constante icircn toate condiţiile de lucru intacirclnite icircn exploatare icircn cazul fracircnelor cu fricţiune conservarea depinde icircn primul racircnd de constanta coeficientului de frecare al garniturilor de fricţiune Trebuie arătat că garniturile de fricţiune actuale (cu deosebirea celor metaloceramice şi a garniturilor metalice sinterizate) au un coeficient de frecare care variază cu temperatura şi cu starea lor

Regimul termic al fracircnelor icircn cazul unor utilizări normale nu trebuie să ducă la temperaturi mai mari de 300degC pentru a asigura pe cacirct posibil constanţa coeficientului de frecare Pentru a nu depăşi acest regim termic trebuie să se asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnării Datorită rolului important pe care-1 are sistemul de fracircnare icircn asigurarea securităţii circulaţiei se impune ca acesta să aibă o fiabilitate apropiată de 100 Pentru satisfacerea acestei cerinţe s-au luat o serie de măsuri constructive cu scopul de a permite fracircnarea automobilului cu o eficacitate suficientă icircn cazul apariţiei unor avarii icircntr-o secţiune a sistemului de fracircnare sau de a avertiza din timp conducătorul despre o iminentă scădere a eficacităţii fracircnării Aceste măsuri constructive se referă la introducerea sistemelor de fracircnare cu mai multe circuite utilizarea unor avertizoare (pentru scăderea presiunii aerului icircn conducte uzarea la limită a garniturilor de fricţiune scăderea nivelului lichidului de fracircnă din rezervorul cilindrului principal etc) Fiabilitatea ridicată a sistemului de fracircnare se obţine şi prin utilizarea unor garnituri de fricţiune discuri sau tambure cu durabilitate mărită fixarea sigură pe automobil a elementelor componente standardizarea lor reducerea lucrărilor de icircntreţinere etc Siguranţa icircn funcţionare icircn toate condiţiile de lucru se obţine prin instalarea pe automobil a două sau trei sisteme de fracircnare care să fie acţionate independent unul faţă de altul sau care să aibă mecanisme de acţionare independente pentru acelaşi sistem de fracircnare propriu-zis Mărimea jocului dintre garniturile de fricţiune şi tambur sau disc are o influentă mare asupra stabilităţii fracircnării Cu cit acest joc este mai mare cu aticirct momentele de fracircnare sacircnt mai reduse Icircn scopul reducerii cheltuielilor de icircntreţinere datorite unor reglări frecvente a jocurilor este recomandată utilizarea unor dispozitive de reglare automată a jocului Imobilizarea icircn pantă icircn cazul unei staţionări de lungă durată se realizează cu ajutorul fracircnei de staţionare Eficacitatea fracircnei de staţionare se apreciază după valoarea pantei maxime pe care aceasta poate menţine automobilul imobilizat un timp nedefinit Icircn mod normal această pantă nu trebuie să fie mai mică decicirct panta maximă ce poate fi urcată de automobilul respectiv pe un drum cu aderenţă ridicată La proiectarea unui automobil este indicat ca această pantă să nu fie mai mica de 30 pentru a putea folosi fracircna de staţionare şi ca fracircnă de siguranţă Regulamentul nr 13 al CEE al ONU recomandă ca verificările practice ale calităţilor fracircnelor de staţionare ale automobilelor şi autotrenurilor cu destinaţie generală să se facă pe pante de 18 şi respectiv 12 Pentru a nu fi posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţie trebuie ca icircntre ele să existe o distanţă de cel puţin 80 mm De asemenea tot din acelaşi motiv este indicat ca suprafaţa pedalei de fracircnă să se afle cel puţin la acelaşi nivel cu cel al pedalei de acceleraţie sau cu 50 mm mai sus decacirct aceasta Lăţimea pedalei de fracircnă trebuie să fie de cel puţin 70 mm iar cursa maximă să nu depăşească 180 mdash200 mm icircn acelaşi timp distanţa faţă de podea a suprafeţei pedalei de fracircnă nu trebuie să depăşească 200 mm Icircn stare neacţionată planul pedalei trebuie să fie perpendicular pe planul de acţionare Funcţionarea silenţioasă se asigură prin măsuri constructive care icircmpiedică vibraţiile tamburului (discului) ale saboţilor şi ale altor organe ale sistemului de fracircnare Pentru aceasta icircn primul r acircnd aceste organe trebuie sa fie suficient de rigideicircn afară de aceasta scacircrţacirciturile pot să apară şi daca pe suprafaţa garniturilor de fricţiune se formează un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile să fie protejate icircmpotriva impurităţilor Pe suprafaţa garniturilor de fncţiune adeseori se fac nişte şănţuleţe care previn formarea unu i strat de impurităţi Lipirea garniturilor de fricţiune pe saboţi (icircn loc de nituire) diminuează de asemenea scacircrţacircitul la fracircnare deoarece garniturile adera mai etanş şi nu pot vibra

Calculul și proiectarea sistemului de fracircnare pentru autocamionul KAMAZ 4326 echipat cu fracircnă tambur pe toate punțile

Datele inițiale

Masa autovehiculului descacircrcat Mo = 8550 kgMasa autovehiculului icircncărcat Ma = 12700 kgPanta maximă de urcare αmax = 31 Ampatamentul autovehiculului A = 42 mEcartamentul autovehiculului E = 2055 mTipul pneului 42585 R21

1Diagrama fracircnării automobilului

Icircn figură se prezintă variaţia forţei de fracircnare şi a deceleraţiei icircn funcţie de timp precum şi intervalele de timp ale procesului de fracircnare După cum rezultă desfăşurarea procesului de fracircnare poate fi icircmpărtită icircn cinci etape caracterizate prin timpii t1t2t3t4 și t5

Timpul t1 este timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii de fracircnare şi picircnă la icircnceperea cursei utile a pedalei Icircn decursul timpului se produce perceperea semnalului exterior de către conducător şi efectuarea operaţiilor mutarea piciorului pe pedala de fracircnă şi icircnlăturarea jocurilor din sistemul de comandă al fracircnei Acest timp este cuprins icircntre 04 1 5 s şi depinde de factorii fiziologici şi de icircndemacircnarea conducătorului Icircn cazul icircn care conducătorii au fost preveniţi asupra scopului icircncercărilor timpul t1 = 04 06 s

Ff αf

tt2 t5t4t3t1

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 4: Proiect Sistem Franare

defavorizate punţi a automobilului din punctul de vedere al distanţei fracircnelor faţă de elementul de comandă (trebuie să fie de 015 035 s) icircntacircrzierea maximă a intrării icircn funcţiune a fracircnelor celei mai defavorizate punţi din componenţa unui autotren (să nu depăşească 06 s) Pentru ca fracircnarea să nu aibă o influenţă dăunătoare atacirct asupra pasagerilor cacirct şi asupra icircncărcăturii trebuie ca forţele de fracircnare să crească lin iar icircntre efortul aplicat de conducător pe pedala de fracircnă şi acţiunea de fracircnare să existe o corelaţie pe cacirct posibil liniară Proprietatea sistemului de fracircnare care face ca icircntre efortul aplicat asupra pedalei şi forţele de fracircnare să existe o legătură fără salturi bruşte poartă denumirea de progresivitate Progresivitatea sistemului de fracircnare se realizează adoptacircndu-se elementele din sistemul de acţionare cu caracteristici de lucru corespunzătoare O atenţie deosebită trebuie acordată servo- mecanismelor incluse icircn sistemul de acţionare deoarece acestea prezintă o caracteristică abruptă Repartizarea forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are o importantă deosebită deoarece ea determină capacitatea de fracircnare şj comportarea automobilului icircn timpul fricircnării pe diferite tipuri de drumuri Repartizarea (ideală a forţelor de fracircnare pe punţile automobilului are loc atunci cacircnd raportul dintre forţa de fracircnare şi sarcina pe punte este aceiaşi indiferent de deceleraţie sau coeficient de aderenţă Pentru ca automobilul să aibă in timpul fracircnării o comportare independentă de gradul de icircncărcare este necesară reglarea forţelor de fracircnare icircn funcţie de sarcina dinamică pe punte Avacircnd in vedere faptul că dispozitivele care ar satisface aceste cerinţe sunt destul de costisitoare constructorii se rezumă icircn general la o reglare parţială a forţelor de fracircnare in funcţie de sarcina dinamică Aceste dispozitive icircntacirclnite sub denumirea de corectoare de fracircnare se introduc icircn majoritatea cazurilor icircn circuitul fracircnelor din spate şi constau din limitatoare repartizatoare de presiune etc cu puncte de intrare icircn acţiune icircn funcţie de sarcina punţii din s p a t e sau intensitatea fracircnării Pentru evitarea blocării roţilor fracircnaie şi pierderea stabilităţii automobilului pe drumuri cu aderenţă scăzută sistemele de fracircnare moderne sacircnt prevăzute cu dispozitive bdquoantiblocareldquo care contribuie la creşterea securităţii circulaţiei Datorită folosirii frecvente a sistemului de fracircnare (aproximativ 2 3 fracircnări pe 1 km icircntr-un oraş avacircnd o circulaţie cu intensitate medie) efortul necesar acţionării pedalei trebuie să fie cuprins icircntre anumite limite Un efort prea mare duce la obosirea rapidă a conducătorului la mărirea timpului de reacţie şi icircn final la obţinerea unei deceleraţii mai reduse Icircn schimb dacă efortul acţionării fracircnei ar fi prea scăzut s-ar crea primejdia ca la o fracircnare de urgenţă să se producă blocarea anormală a roţilor fracircnate Icircn mod practic se admite ca la fracircnarea cu eficacitatea maximă prescrisă eforturile la pedală să nu depăşească 70 daN la autocamioane şi autobuze la o cursă maximă a pedalei de 180 mm 50 daN la autoturisme pentru o cursă maximă a pedalei de 150 mm 40 daN la levierele fracircnei de macircnă la o cursă maximă de 300 mm Icircn multe ţări se alege la proiectare un efort de 15 daN la pedala de fracircnă pentru fiecare 1 ms2 deceleraţie la fracircnare Icircn cazul utilizării servomecanismelor cursa maximă a pedalei de fracircnă nu depăşeşte de obicei 40 50 mm ceea ce uşurează mult conducerea automobilului Icircndeplinirea condiţiilor impuse la efortul la pedală şi cursa acesteia se obţin prin alegerea corespunzătoare a rapoartelor de transmitere ale sistemului de fracircnare printr-o rigiditate suficientă şi un randament ridicat al mecanismului de acţionare Conservarea calităţilor de fracircnare ale automobilului se obţine dacă forţele de fracircnare realizate de fracircnele propriu-zise la un efort dat aplicat mecanismului de acţionare se menţin constante icircn toate condiţiile de lucru intacirclnite icircn exploatare icircn cazul fracircnelor cu fricţiune conservarea depinde icircn primul racircnd de constanta coeficientului de frecare al garniturilor de fricţiune Trebuie arătat că garniturile de fricţiune actuale (cu deosebirea celor metaloceramice şi a garniturilor metalice sinterizate) au un coeficient de frecare care variază cu temperatura şi cu starea lor

Regimul termic al fracircnelor icircn cazul unor utilizări normale nu trebuie să ducă la temperaturi mai mari de 300degC pentru a asigura pe cacirct posibil constanţa coeficientului de frecare Pentru a nu depăşi acest regim termic trebuie să se asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnării Datorită rolului important pe care-1 are sistemul de fracircnare icircn asigurarea securităţii circulaţiei se impune ca acesta să aibă o fiabilitate apropiată de 100 Pentru satisfacerea acestei cerinţe s-au luat o serie de măsuri constructive cu scopul de a permite fracircnarea automobilului cu o eficacitate suficientă icircn cazul apariţiei unor avarii icircntr-o secţiune a sistemului de fracircnare sau de a avertiza din timp conducătorul despre o iminentă scădere a eficacităţii fracircnării Aceste măsuri constructive se referă la introducerea sistemelor de fracircnare cu mai multe circuite utilizarea unor avertizoare (pentru scăderea presiunii aerului icircn conducte uzarea la limită a garniturilor de fricţiune scăderea nivelului lichidului de fracircnă din rezervorul cilindrului principal etc) Fiabilitatea ridicată a sistemului de fracircnare se obţine şi prin utilizarea unor garnituri de fricţiune discuri sau tambure cu durabilitate mărită fixarea sigură pe automobil a elementelor componente standardizarea lor reducerea lucrărilor de icircntreţinere etc Siguranţa icircn funcţionare icircn toate condiţiile de lucru se obţine prin instalarea pe automobil a două sau trei sisteme de fracircnare care să fie acţionate independent unul faţă de altul sau care să aibă mecanisme de acţionare independente pentru acelaşi sistem de fracircnare propriu-zis Mărimea jocului dintre garniturile de fricţiune şi tambur sau disc are o influentă mare asupra stabilităţii fracircnării Cu cit acest joc este mai mare cu aticirct momentele de fracircnare sacircnt mai reduse Icircn scopul reducerii cheltuielilor de icircntreţinere datorite unor reglări frecvente a jocurilor este recomandată utilizarea unor dispozitive de reglare automată a jocului Imobilizarea icircn pantă icircn cazul unei staţionări de lungă durată se realizează cu ajutorul fracircnei de staţionare Eficacitatea fracircnei de staţionare se apreciază după valoarea pantei maxime pe care aceasta poate menţine automobilul imobilizat un timp nedefinit Icircn mod normal această pantă nu trebuie să fie mai mică decicirct panta maximă ce poate fi urcată de automobilul respectiv pe un drum cu aderenţă ridicată La proiectarea unui automobil este indicat ca această pantă să nu fie mai mica de 30 pentru a putea folosi fracircna de staţionare şi ca fracircnă de siguranţă Regulamentul nr 13 al CEE al ONU recomandă ca verificările practice ale calităţilor fracircnelor de staţionare ale automobilelor şi autotrenurilor cu destinaţie generală să se facă pe pante de 18 şi respectiv 12 Pentru a nu fi posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţie trebuie ca icircntre ele să existe o distanţă de cel puţin 80 mm De asemenea tot din acelaşi motiv este indicat ca suprafaţa pedalei de fracircnă să se afle cel puţin la acelaşi nivel cu cel al pedalei de acceleraţie sau cu 50 mm mai sus decacirct aceasta Lăţimea pedalei de fracircnă trebuie să fie de cel puţin 70 mm iar cursa maximă să nu depăşească 180 mdash200 mm icircn acelaşi timp distanţa faţă de podea a suprafeţei pedalei de fracircnă nu trebuie să depăşească 200 mm Icircn stare neacţionată planul pedalei trebuie să fie perpendicular pe planul de acţionare Funcţionarea silenţioasă se asigură prin măsuri constructive care icircmpiedică vibraţiile tamburului (discului) ale saboţilor şi ale altor organe ale sistemului de fracircnare Pentru aceasta icircn primul r acircnd aceste organe trebuie sa fie suficient de rigideicircn afară de aceasta scacircrţacirciturile pot să apară şi daca pe suprafaţa garniturilor de fricţiune se formează un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile să fie protejate icircmpotriva impurităţilor Pe suprafaţa garniturilor de fncţiune adeseori se fac nişte şănţuleţe care previn formarea unu i strat de impurităţi Lipirea garniturilor de fricţiune pe saboţi (icircn loc de nituire) diminuează de asemenea scacircrţacircitul la fracircnare deoarece garniturile adera mai etanş şi nu pot vibra

Calculul și proiectarea sistemului de fracircnare pentru autocamionul KAMAZ 4326 echipat cu fracircnă tambur pe toate punțile

Datele inițiale

Masa autovehiculului descacircrcat Mo = 8550 kgMasa autovehiculului icircncărcat Ma = 12700 kgPanta maximă de urcare αmax = 31 Ampatamentul autovehiculului A = 42 mEcartamentul autovehiculului E = 2055 mTipul pneului 42585 R21

1Diagrama fracircnării automobilului

Icircn figură se prezintă variaţia forţei de fracircnare şi a deceleraţiei icircn funcţie de timp precum şi intervalele de timp ale procesului de fracircnare După cum rezultă desfăşurarea procesului de fracircnare poate fi icircmpărtită icircn cinci etape caracterizate prin timpii t1t2t3t4 și t5

Timpul t1 este timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii de fracircnare şi picircnă la icircnceperea cursei utile a pedalei Icircn decursul timpului se produce perceperea semnalului exterior de către conducător şi efectuarea operaţiilor mutarea piciorului pe pedala de fracircnă şi icircnlăturarea jocurilor din sistemul de comandă al fracircnei Acest timp este cuprins icircntre 04 1 5 s şi depinde de factorii fiziologici şi de icircndemacircnarea conducătorului Icircn cazul icircn care conducătorii au fost preveniţi asupra scopului icircncercărilor timpul t1 = 04 06 s

Ff αf

tt2 t5t4t3t1

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 5: Proiect Sistem Franare

Regimul termic al fracircnelor icircn cazul unor utilizări normale nu trebuie să ducă la temperaturi mai mari de 300degC pentru a asigura pe cacirct posibil constanţa coeficientului de frecare Pentru a nu depăşi acest regim termic trebuie să se asigure evacuarea căldurii care ia naştere icircn timpul fracircnării Datorită rolului important pe care-1 are sistemul de fracircnare icircn asigurarea securităţii circulaţiei se impune ca acesta să aibă o fiabilitate apropiată de 100 Pentru satisfacerea acestei cerinţe s-au luat o serie de măsuri constructive cu scopul de a permite fracircnarea automobilului cu o eficacitate suficientă icircn cazul apariţiei unor avarii icircntr-o secţiune a sistemului de fracircnare sau de a avertiza din timp conducătorul despre o iminentă scădere a eficacităţii fracircnării Aceste măsuri constructive se referă la introducerea sistemelor de fracircnare cu mai multe circuite utilizarea unor avertizoare (pentru scăderea presiunii aerului icircn conducte uzarea la limită a garniturilor de fricţiune scăderea nivelului lichidului de fracircnă din rezervorul cilindrului principal etc) Fiabilitatea ridicată a sistemului de fracircnare se obţine şi prin utilizarea unor garnituri de fricţiune discuri sau tambure cu durabilitate mărită fixarea sigură pe automobil a elementelor componente standardizarea lor reducerea lucrărilor de icircntreţinere etc Siguranţa icircn funcţionare icircn toate condiţiile de lucru se obţine prin instalarea pe automobil a două sau trei sisteme de fracircnare care să fie acţionate independent unul faţă de altul sau care să aibă mecanisme de acţionare independente pentru acelaşi sistem de fracircnare propriu-zis Mărimea jocului dintre garniturile de fricţiune şi tambur sau disc are o influentă mare asupra stabilităţii fracircnării Cu cit acest joc este mai mare cu aticirct momentele de fracircnare sacircnt mai reduse Icircn scopul reducerii cheltuielilor de icircntreţinere datorite unor reglări frecvente a jocurilor este recomandată utilizarea unor dispozitive de reglare automată a jocului Imobilizarea icircn pantă icircn cazul unei staţionări de lungă durată se realizează cu ajutorul fracircnei de staţionare Eficacitatea fracircnei de staţionare se apreciază după valoarea pantei maxime pe care aceasta poate menţine automobilul imobilizat un timp nedefinit Icircn mod normal această pantă nu trebuie să fie mai mică decicirct panta maximă ce poate fi urcată de automobilul respectiv pe un drum cu aderenţă ridicată La proiectarea unui automobil este indicat ca această pantă să nu fie mai mica de 30 pentru a putea folosi fracircna de staţionare şi ca fracircnă de siguranţă Regulamentul nr 13 al CEE al ONU recomandă ca verificările practice ale calităţilor fracircnelor de staţionare ale automobilelor şi autotrenurilor cu destinaţie generală să se facă pe pante de 18 şi respectiv 12 Pentru a nu fi posibilă acţionarea concomitentă a pedalei de fracircnă şi a pedalei de acceleraţie trebuie ca icircntre ele să existe o distanţă de cel puţin 80 mm De asemenea tot din acelaşi motiv este indicat ca suprafaţa pedalei de fracircnă să se afle cel puţin la acelaşi nivel cu cel al pedalei de acceleraţie sau cu 50 mm mai sus decacirct aceasta Lăţimea pedalei de fracircnă trebuie să fie de cel puţin 70 mm iar cursa maximă să nu depăşească 180 mdash200 mm icircn acelaşi timp distanţa faţă de podea a suprafeţei pedalei de fracircnă nu trebuie să depăşească 200 mm Icircn stare neacţionată planul pedalei trebuie să fie perpendicular pe planul de acţionare Funcţionarea silenţioasă se asigură prin măsuri constructive care icircmpiedică vibraţiile tamburului (discului) ale saboţilor şi ale altor organe ale sistemului de fracircnare Pentru aceasta icircn primul r acircnd aceste organe trebuie sa fie suficient de rigideicircn afară de aceasta scacircrţacirciturile pot să apară şi daca pe suprafaţa garniturilor de fricţiune se formează un strat de noroi presat de aceea este necesar ca garniturile să fie protejate icircmpotriva impurităţilor Pe suprafaţa garniturilor de fncţiune adeseori se fac nişte şănţuleţe care previn formarea unu i strat de impurităţi Lipirea garniturilor de fricţiune pe saboţi (icircn loc de nituire) diminuează de asemenea scacircrţacircitul la fracircnare deoarece garniturile adera mai etanş şi nu pot vibra

Calculul și proiectarea sistemului de fracircnare pentru autocamionul KAMAZ 4326 echipat cu fracircnă tambur pe toate punțile

Datele inițiale

Masa autovehiculului descacircrcat Mo = 8550 kgMasa autovehiculului icircncărcat Ma = 12700 kgPanta maximă de urcare αmax = 31 Ampatamentul autovehiculului A = 42 mEcartamentul autovehiculului E = 2055 mTipul pneului 42585 R21

1Diagrama fracircnării automobilului

Icircn figură se prezintă variaţia forţei de fracircnare şi a deceleraţiei icircn funcţie de timp precum şi intervalele de timp ale procesului de fracircnare După cum rezultă desfăşurarea procesului de fracircnare poate fi icircmpărtită icircn cinci etape caracterizate prin timpii t1t2t3t4 și t5

Timpul t1 este timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii de fracircnare şi picircnă la icircnceperea cursei utile a pedalei Icircn decursul timpului se produce perceperea semnalului exterior de către conducător şi efectuarea operaţiilor mutarea piciorului pe pedala de fracircnă şi icircnlăturarea jocurilor din sistemul de comandă al fracircnei Acest timp este cuprins icircntre 04 1 5 s şi depinde de factorii fiziologici şi de icircndemacircnarea conducătorului Icircn cazul icircn care conducătorii au fost preveniţi asupra scopului icircncercărilor timpul t1 = 04 06 s

Ff αf

tt2 t5t4t3t1

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 6: Proiect Sistem Franare

Calculul și proiectarea sistemului de fracircnare pentru autocamionul KAMAZ 4326 echipat cu fracircnă tambur pe toate punțile

Datele inițiale

Masa autovehiculului descacircrcat Mo = 8550 kgMasa autovehiculului icircncărcat Ma = 12700 kgPanta maximă de urcare αmax = 31 Ampatamentul autovehiculului A = 42 mEcartamentul autovehiculului E = 2055 mTipul pneului 42585 R21

1Diagrama fracircnării automobilului

Icircn figură se prezintă variaţia forţei de fracircnare şi a deceleraţiei icircn funcţie de timp precum şi intervalele de timp ale procesului de fracircnare După cum rezultă desfăşurarea procesului de fracircnare poate fi icircmpărtită icircn cinci etape caracterizate prin timpii t1t2t3t4 și t5

Timpul t1 este timpul de reacţie al conducătorului din momentul sesizării necesităţii de fracircnare şi picircnă la icircnceperea cursei utile a pedalei Icircn decursul timpului se produce perceperea semnalului exterior de către conducător şi efectuarea operaţiilor mutarea piciorului pe pedala de fracircnă şi icircnlăturarea jocurilor din sistemul de comandă al fracircnei Acest timp este cuprins icircntre 04 1 5 s şi depinde de factorii fiziologici şi de icircndemacircnarea conducătorului Icircn cazul icircn care conducătorii au fost preveniţi asupra scopului icircncercărilor timpul t1 = 04 06 s

Ff αf

tt2 t5t4t3t1

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 7: Proiect Sistem Franare

Timpul t2 este timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la icircnceperea acţiunii de fracircnare (timpul de icircntacircrziere al mecanismului de acţionare a fricircnei) Timpul L depinde de tipul mecanismului de acţionare a fricircnei şi se datemdash rează jocurilor din articulaţii şi deformaţiilor elastice ale picircrghiilor şi tijelor in cazul acţionării mecanice şi rezistenţelor la scurgere ale fluidului icircn conducte şi deformaţiilor elastice ale conductelor icircn cazul fracircnelor cu acţionare hidraulică sau pneumatică Icircn cazul acţionării hidraulice t2=002 005 s iar in cazul acţionării pneumatice t2=020 050 s Timpul t3 este timpul din momentul icircnceperii acţiunii forţei de fracircnare pacircnă la atingerea valorii sale constante La fracircnele cu acţionare hidraulică t3=01 02 s iar la cele cu acţionare pneumatică t3=05 10 s icircn cazul autotrenurilor cu acţionare pneumatică din cauza lungimii mari a conductelor timpul t3 poate atinge 15 s Icircn unele lucrări de specialitate suma t=t2+t3 se icircntacirclneşte sub denumirea de timpul de declanşare a sistemului de fracircnare (timpul din momentul icircnceperii cursei active a pedalei de fracircnă picircnă la atingerea valorii constante a forţei de fracircnare) Timpul t4 este timpul de fracircnare propriu-zisă avacircnd loc o fracircnare intensivă icircn care forţa de fracircnare Ff se menţine la o valoare constantă corespunzătoare forţei dezvoltate asupra pedalei de fracircnăIcircn cazul icircn care forţa de fracircnare are valoarea maximă se obţine spaţiul de fracircnare minim Timpul t5 este timpul de la slăbirea pedalei de fracircnă şi picircnă la anularea forţei de fracircnare Acest timp este cuprins icircntre 02 03 s la fracircnele cu acţionare hiraulică şi 15 20 s la fracircnele pneumatice (limita superioara pentru autotrenuri) Se menţionează că acest timp nu influenţează spaţiul de fracircnare Trebuie subliniat că din durata procesului de fracircnare (t 1+t2+t3+t4) fracircnarea efectivă necesară opririi automobilului se realizează doar icircn timpul t4 icircn decursul timpilor t1+t2 automobilul practic icircşi păstrează neschimbată viteza iniţială

2Parametrii capacității de fracircnare

Calităţile de fracircnare ale automobilului se apreciază cu unul din parametriimdash spaţiul de fricircnare Sfmdash deceleraţia maximă αf max corespunzătoare timpului t4mdash deceleraţia medie αf med corespunzătoare timpilor t2+t3+t4

Icircn continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calităţilor de fracircnare consideracircnd că reducerea vitezei automobilului se realizează numai datorită acţiunii forţei de fracircnare (se neglijează rezistenţele la icircnaintare) Spaţiul de fracircnare Sf se compune din patru componente care corespund celor patru porţiuni ale diagramei fracircnării şi anume

Sf = Sf1+Sf2+Sf3+Sf4

Spaţiul de fracircnare Sf1 corespunzător timpului t1 şi spaţiul de fracircnare Sf2 corespunzător timpului t2 (icircn m) se determină cu relaţiile

S f 1=V ai

36lowastt 1 S

f 2

=V ai

36lowastt 2

icircn care Vai este viteza iniţială a automobilului icircn kmh şi timpii t1 şi t2 icircn s Spaţiul de fracircnare Sf3 corespunzător timpului t3 se determină prin integrarea ecuaţiei de mişcare a automobilului icircn ipoteza că deceleraţia variază liniar de la 0 la α f max Din figura următoare rezultă legea de variaţie a deceleraţiei icircn timpul t3

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 8: Proiect Sistem Franare

t1 t2 t3 t4 t5

Va1

αfmax

VaVai

Ff αf

t

t

α f =α fmaxlowastt

t3

Spaţiul de fracircnare Sf3 va fi dat de relaţia

S f 3=V ailowastt 3

36minus

α fmaxlowastt32

6

Icircn timpul parcurgerii spaţiului Sf3 viteza automobilului Vai se reduce puţin aşa icircncacirct după trecerea timpului t3 viteza acestuia Val la icircnceputul fracircnării intensive este dată de relaţia

V a1=V aiminusαfmaxlowastt 3

2

Spaţiul de fracircnare corespunzător timpului t 4 la deceleraţie constantă şi egală cu αfmax este dat de relaţia

S f 4=V a 1

2

26lowastglowastγ f

icircn care γf este forţa specifică de fracircnare (γ f =F f

Ga)

Dacă se ține seama că la un automobil cu fracircnare integrală spațiul minim de fracircnare corespunzător timpului t4 este dat de relaţia

S f 4 min=V a 1

2

26lowastglowastφ

unde φ este coeficientul de aderenţă

Spaţiul de fracircnare pacircnă la oprirea automobilului se calculează cu relaţia

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 9: Proiect Sistem Franare

S fmin=V ai

36 (t1+t 2+t 3

2 )+ V ai2

26lowastglowastφminus

φlowastglowastt 32

24

Decelerația maximă corespunzătoare timpului t4 icircn cazul unui automobilicircn panta p fracircnat pe toate roțile se determină cu relația

α fmax= (φlowastcosα plusmn p )lowastg

sau pre drum orizontal α fmax=φlowastg

Decelerația medie corespunzătoare spaţiului de fracircnare Srsquof (Srsquof=Sf2+Sf3+Sf4) ce depinde de parametrii automobilului şi calitatea drumului este dată de relaţia

α fmed=V ai

2

26lowastS f

Datorită faptului că spaţiul de fracircnare este un parametru care reflectă mai evident corelaţia dintre calităţile de fracircnare şi securitatea circulaţiei rezultă tendinţa utilizării lui intr-o măsură mai mare la aprecierea eficienţei fracircnării Determinarea spaţiului de fracircnare icircn care se efectuează oprirea automobilului se face icircn general icircn următoarele condiţii automobilul complet icircncărcat şoseaua orizontală şi uscată viteza iniţială in general 30 kmh Icircn multe ţări aprecierea calităţilor de frinare se face atacirct pe baza spaţiului de fracircnare cacirct şi a deceleraţiei medii

21 Calculul parametrilor capacității de fracircnare

t1 [s] 08t2 [s] 035t3 [s] 07

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=08

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 7848 [ms2]

Calculul a fost făcut pentru trei viteze de deplasare ale autovehiculului

- 30 kmh- 50 kmh- 90 kmh

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 10: Proiect Sistem Franare

Valorile calculate sunt prezentate icircn tabelele următoare

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m] Sf [m] α(fmed)30 667 292 519 2725 364 1175 1842 29550 1111 486 908 4725 1094 2489 3600 38690 2000 875 1686 8725 3731 6292 8292 495

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 0981 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 57532 29657 34483 498250 111111 4861 96421 49657 96675 122390 20 875 1742 89657 31515 3613

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 3924 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 55129 28627 80322 231350 111111 4861 94018 48627 23176 485590 20 875 1718 88627 76988 1229

Condiții de calul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum orizontal α = 0

Decelerația maximă α fmax=φlowastg= 5886 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1(1) Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 53526 2794 5101 200450 111111 4861 92415 4794 15018 402390 20 875 17019 8794 50533 963

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 11: Proiect Sistem Franare

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V[kmh]

Sf [m

]

α=0

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării pe drum drept

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 6735 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 52833 27643 29958 448350 111111 4861 91722 47643 88992 114190 20 875 1695 87643 30115 3469

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 9257 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 666667 2917 50773 2676 70188 216850 111111 4861 89662 4676 21431 463790 20 875 16744 8676 73779 1193

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 12: Proiect Sistem Franare

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = 31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosα+ p )lowastg= 10939 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 494 2617 448 190050 1111 486 883 4617 1393 387390 2000 875 1661 8617 4852 9388

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

50

100

150

200

250

300

350

400

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării icircn pantă de 31

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=01

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -5048 [ms2]

Vai [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1 [kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 625 3177 3956 553950 1111 486 1013 5177 10507 1311790 2000 875 1791 9177 33016 37683

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 13: Proiect Sistem Franare

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=04

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -253 [ms2]

Vai1[kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 604 3089 935 249750 1111 486 993 5089 2538 512890 2000 875 1771 9089 8096 12742

Condiții de calcul - Coeficientul de aderență ϕ=06

- Drum icircnclinat α = -31

Decelerația maximă α fmax= (φlowastcosαminusp )lowastg= -0848 [ms2]

Vai1 [kmh] Sf1 [m] Sf2 [m] Sf3 [m] Va1[kmh] Sf4 [m] Sf [m]30 667 292 590 3030 600 214850 1111 486 979 5030 1653 422990 2000 875 1757 9030 5328 9960

20 30 40 50 60 70 80 90 100000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

ϕ 01ϕ 04ϕ 06

V [kmh]

Sf [m

]

α=-31

Diagrama spațiului de fracircnare funcție de viteză pentru cazul deplasării la un unghi de -31

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 14: Proiect Sistem Franare

3 Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

Tipul Pneului 42585 R21 Rezultă ca avem

- Balonajul B = 425 - Raportul HB = 085- Diametrul jantei = 21rsquorsquo (5334 mm)- Raza de rulare rr = 0 6279 m

Forţele care acţionează asupra automobilului la fracircnare şirepartiţia forţelor de fracircnare pe punţi pentru fracircnarea optimă

- Icircnălțimea centrului de greutate hg = 11 m- Coordonatele centrului de greutate icircn stare icircncărcată -a = 3 m

- b = 12 m

La determinarea momentelor de fracircnare la punţile automobilului se porneşte fie de la condiţia ca momentul de fracircnare să nu depăşească valoarea admisă de aderenţă fie de la condiţia ca automobilul să realizeze o anumită deceleraţie maximă impusă prin tema de proiectare (prevăzută icircn normative) De asemenea la stabilirea momentelor de fracircnare la punţi se porneşte de la premisa că roţile ambelor punţi ajung simultan la limita de blocare la o valoare dorită a

coeficientului de aderenţă φ Noi pornim de la condiţia ca valoarea monentului să nu depăşească limita permisă de aderenţă

Am calculat icircn primul racircnd repartiția statică a greutății automobilului pe punți

- Greutatea repartizată pe puntea din față G1=Galowastb

L = 3559628 N

- Greutatea repartizată pe puntea din spate G2=Galowasta

L = 88990714 N

Consideracircnd că fracircnarea are loc pacircnă la limita de aderenţă rezultă sarcinile dinamice

- Z1=G1+φlowastGalowasthg

L = 61700228 N

- Z2=G2minusφlowastGalowasthg

L = 62886771 N

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 15: Proiect Sistem Franare

pentru coeficientul de aderență ϕ = 08

Cunoscacircnd icircncărcările dinamice ale punților putem calcula momentele de fracircnare și forțele de fracircnare ale lor

Momentul de fracircnare total al automobilului M f =M f 1+M f 2=φlowastGalowastr r

Mf = 6258752 Nm

Momentele de fracircnare ale punților - M f 1=F f 1lowastrr=φlowastZ1lowastrr= 3099572 Nm

- M f 2=F f 2lowastrr=φlowastZ2lowastrr= 3159179 Nm

Forțele de fracircnare ale punților

- F f 1=M f 1

r r= 4936018 N

- F f 2=M f 2

r r= 50309417 N

Raportul λ dintre momentele de fracircnare respectiv forțele de fracircnare la care are loc fracircnarea idealacirc se calculează cu relația

λ=M f 1

M f 2

=F f 1

F f 2

= 098

Pentru autocamioane repartiţia forţelor de fracircnare pe punţi se adoptă F f1Ff2=05 10 Limita superioară a raportului este acceptabilă la sarcini parţiale de icircncărcare a automobilului şi permite icircntr-o serie de cazuri să se egaleze uzura şi icircncălzirea fracircnelor roţilor anterioare şi posterioare Icircn cazul limitei inferioare a raportului blocarea roţilor posterioare icircncepe icircnaintea celor anterioare Forța de fracircnare necesară fracircnei de staționare pentru a imobiliza autovehiculul icircn pantă se calculează astfel

F pn=Galowastsinα = 6416534455 N

pentru o pantă de 31

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 16: Proiect Sistem Franare

4 Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

Caracteristici constructive ale sistemelor de fracircnare pentru diferite tipuri de automobile

Am ales fracircna cu tambur de tip simplex (cu camă și saboți articulați) și acționare pneumatică cu următoarele caracteristici

Diametrul tamburului D = 450 mm Lățimea garniturii - b = 130 mm pentru puntea față

- b = 140 mm pentru puntea spate Unghiul de icircnfășurare al garniturii β = 120

Dimensiunile saboților - a = 170 mm - c = 180 mm - e = 170 mm

Tipul automobilului

Masa totală kg

Diametruljantei

ţoli

Tipul și dimensiunile fracircnelor

Tipul Diametrulmm

Lăţimea garniturii

mmTipul Diametrul

mm

Lăţimea garniturii

mm

Autoturisme şi variantele lor utilitare

850mdash3 000 13-15

Cu tambur D Se

250-330 40-60 Cu tambur Si Se 250-330 40-60

Hidraulic hidraulic cu servomecanismCu disc 250mdash330 mdash

Cu disc 250-330 mdashCu disc 250mdash330

mdash

Autocamioane şi autobuze de capacitate mică

lt3 500 14-16 Cu tambur D Se

300mdash350 50-70 Cu tambur Si Se

300-350 50-70

Hidraulic hidraulic cu servomecanism

Autocamioane și autobuze de capacitate medie

3 500- 9 000 16-20 Cu tambur

D St Se

350-42070-100 Cu tambur

DD Si350mdash 420 100-120 Hidraulic

Autocamioane şi autobuze de capacitate mare

9 000-16 000 20-35 Cu tambur

Si

420-500 100-120Cu tambur Si 420 - 500 120-160 Pneumatic

Autocamioane şi autobuze de capacitate foarte mare

gt16 000 25-35 Cu tambur Si

500- 600 120-140 Cu tambur SI 500- 660 140-200 Pneumatic

Simboluri utilizate D-duplex DD-duoduplex Se-servo Si-simplex

FațăTipul mecanismului de acționare

Spate

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 17: Proiect Sistem Franare

5 Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

51 Sabotul primar și sabotul secundar

Icircn figura următoare sunt reprezentate forțele care acționează asupra unei fracircne cu doi saboţi simetrici Pentru simplificare se icircnlocuiesc forţele normale elementare considerate că sunt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului prin rezultanta lor N ce acţionează pe axa de simetrie a garniturii De asemenea forţa de frecare F datorită forţei normale N se consideră că acţionează tot pe axa de simetrie

Calculul saboților punții față

- Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 154978634 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundarMfT = Mfsp+Mfss Mfsp = 23 Mfss MfT = 23 Mfss + Mfss = 33 Mfss

Mfss =

M fT

3 3 = 469632225 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 108015412 Nm - Forța de acționare

Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 336416286 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5499112374 N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2087254332 N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1374778093 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 52181358 N

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 18: Proiect Sistem Franare

Calculul saboților punții spate

Momentul de fracircnare al tamburului roții MfT =M fpf

2 = 157958992 Nm

- Momentul de fracircnare al sabotului secundar

Mfss =

M fT

3 3 = 478663614 Nm

Momentul de fracircnare al sabotului principal Mfsp = MfT- Mfss = 110092631 Nm

- Forța de acționare Coeficientul de frecare μ = 04Coeficientul k0 = 084 (funcție de β din grafic)

Mfss= S μrta+c

k0lowastc+μlowaste =gt S = M fss

μlowastrtlowasta+ck0lowastc+μlowaste

= 34288583 N

- Forțele de fracircnare ale saboților

F1 = S μ a+c

k0lowastcminusμlowaste = 5604864535

N

F2 = S μ a+c

k0lowastc+μlowaste = 2127393838

N

N1 = S a+c

k0lowastcminusμlowaste = 1401216134 N

N2 = S a+c

k0lowastc+μlowaste = 5318484595 N

Grafic pentru determinarea coeficientului k0

Noţiunea de sabot primar şi secundar este relativă şi depinde de sensul de rotire al tamburului şi de sensul forţei de acţionare S icircn cazul sabotului primar cele două sensuri sunt identice iar la sabotul secundar sensurile sunt opuse La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendinţa de a deschide acest sabot făcacircndu-l să apese pe tambur mai mult decacirct apăsarea datorită forţei S Sabotul 1 capătă deci un efect de autofracircnare mărind astfel efectul de fracircnare corespunzător forţei S Icircn cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendinţa de a icircnchide sabotul reducicircnd apăsarea acestuia pe tambur datorită forţei S Datorita apăsării mai mari asupra tamburului sabotul primar 1 se va uza mai mult decacirct sabotul secundar 2 Dacă se schimbă sensul de rotaţie al tamburului fenomenul se petrece invers Pentru a obţine o oarecare egalare a gradului de uzura a garniturilor de fracircnă a ambilor saboţi se pot lua măsurile

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 19: Proiect Sistem Franare

mdash mărirea lungimii garniturii sabotului primar icircn comparaţie cu sabotul secundar sau prin executarea saboţilor cu lungimi diferitemdash mărirea lăţimii garniturii de frecare a sabotului primarmdash utilizarea unei acţionări hidraulice care asigură S2ltS1 (pompă receptoare icircn trepte)

52 Coeficientul de eficacitate al saboților

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre forţa tangenţială la periferia garniturii de fricţiune F şi forţa de acţionare a sabotului S

E=FS

Coeficientul de eficacitate caracterizează performanţa unui sabot din punctul de vedere al momentului de fracircnare realizat pentru diferite valori ale coeficientului de frecare a garniturii de fricţiune şi a stabilităţii fruncţionării lui icircn cazul variaţiei coeficientului de frecare Icircn literteratura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai icircntacirclneşte şi sub denumirea de raport de transmitere interior al fracircnei deoarece arată de cacircte ori forţele de frecare realizate pe tambur depăşesc forţele dispozitivului de acţionare Coeficientul de eficacitate fiind adimensional permite compararea unor saboţi acţionaţi cu forţe diferite sau de dimensiuni diferite Coeficientul de eficacitate depinde de tipul şi parametrii geometrici ai sabotului şi de coeficientul de frecare Cercetările experimentale au arătat că distribuţia presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare după rodare ţinacircndu-se seama de deformaţia sabotului şi a tamburului este apropiată de cea uniformă

Se consideră cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare Condiţia de echilibru a momentelor tuturor forţelor care acţionează asupra sabotului icircn raport cu punctul de articulaţie este

Slowasthminusalowastintα0

α1

dNlowastsin α plusmnintα0

α1

rtlowastsin αlowastdFlowastsin α∓intα 0

α 1

(aminusrtlowastcos α )lowastdFlowastcos α=0

Icircn această relaţie semnul de sus reprezintă cazul sabotului primar iar semnul de jos corespunde pentru sabotul secundar Icircn cazul distribuţiei uniforme a presiunii pe suprafaţa garniturii de frecare expresiile pentru dN şi dF sunt

dN = p0brtdα dF = μdN = μp0brtdα

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Icircnlocuind pe dN şi dF rezultă

Slowasthminusalowastp0lowastblowastiquest rtintα 0

α 1

dαlowastsin α plusmn p0lowastblowastr t2lowastiquest μint

α 0

α 1

dαlowastsin2 α∓ p0lowastalowastblowastrtlowastiquest μintα 0

α 1

dαlowastcos α plusmn p0lowastblowastrt2lowastμint

α 0

α 1

dαlowastcos2α=0

După integrarea relației rezultă

Slowasthblowastp0lowastrt

=a (cos α0minuscosα 1 )∓ μlowastrt [ 14

( sin 2 α0minussin2α 1 )+12

(α 1minusα 0 )]plusmn μa (sin α 1minussin α 0 )∓ μlowastr t[14

(sin 2 α1minussin2α 0 )+ 12

(α 1minusα 0 )]

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 20: Proiect Sistem Franare

Forța tangențială la periferia garniturii se determină cu relația

F=μintα 0

α 1

dN=μlowastiquest r tlowastblowastp0 (α 1minusα 0 )iquest

Prin icircmpărțirea relațiilor precedente se obține expresia coeficientului de eficacitate a sabotului primar sau secundar

Ep s=FS=

βlowastμlowasthrt

art

(cosα 0minuscos α1 )∓iquestiquest

h = 034 ma = 0189 mα 0=iquest 1230rsquo

α 1=iquest 13230rsquo

Ep=1746546406E s=0617431682

53 Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Se consideră pentru icircnceput fracircna cu saboţi articulaţi (unul primar şi celălalt secundar) acţionaţi cu aceeaşi forţă S Icircn studiul sabotului de fracircnă este comod ca forţele elementare normale dN să se icircnlocuiască cu forţa rezultantă N ce dă naştere la forţa de frecare F=μN

531 Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P

Pentru determinarea punctului de aplicaţie al acestor forţe se descompune forţa dN icircn componentele dNx şi dNv Axa y se alege astfel icircncacirct să treacă prin centrul de rotaţie al tamburului şi prin punctul de articulaţie al sabotului Se consideră cazul disribuției uniforme a presiunii pe suprafața garniturii de frecare icircn această situaţie relaţiile pentru forţele dN dNx şi dN y vor fi

dN = p0brtdα (1)

dNx = p0brtsin αdα (2)

dNy = p0brtcos αdα (3)

unde p0 ndash presiunea uniformă pe suprafața garniturii de frecare b - lățimea garniturii de frecare

Prin integrarea expresiilor (2) si (3) rezulta

N x=p0times b timesr t timesintprop0

prop1

sinpropdprop=minusp0 timesbtimes r t(cosprop1minuscosprop0) (4)

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 21: Proiect Sistem Franare

Ny=p0 timesb times rtintprop0

prop1

cospropdprop=p0 timesb times rt (sinprop1minussinprop0 ) (5)

Rezultanta N va fi data de relatia

N=radicN x2+ N y

2=po times btimes rt radiciquestiquestiquest

Momentul de franare al sabotului in cazul distributiei uniforme a presiunii se determina cu relatia

M f =rt timesintprop0

prop1

dF=rt times microtimesintprop0

prop1

dN=p0 timesb times rt2times microint

prop0

prop1

dprop=p0 timesbtimes rt2times microtimes β (6)

Momentul de franare al sabotului poate fi pus si sub forma

M f =microtimes N times ρ (7)

Daca se tine seama de relatia (6) se poate scrie

M f =microtimes N times ρ=microtimes p0 timesb times rt2times β (8)

Inlocuind pe N cu relatia(5) rezulta pentru ρ expresia

ρ=β timesrt

radic(sinprop1minussinprop0)2+(cosprop0minuscosprop1)

2 (9)

Unghiul δ pe care il face forta normală cu axa x se determina cu relatia

tg δ=N x

N y

=cosprop0minuscosprop1

sinprop1minussinprop0 (10)

Rezulta următoarele valori calculate pentru

- Puntea față

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9466240623 411575679Ny [N] 2984694204 129769313N [N] 9925628999 431549087Mf [Nm] 1080154117 469632225ρ [m] 0272061881 027206188δ [grd] 7250213827 725021383Ff[N] 39702516 172619635R [N] 1069022959 464792591

- Puntea spate

SABOT PRIMAR SABOT SECUNDARNx [N] 9648283712 4194905962Ny [N] 3042092169 1322648769

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 22: Proiect Sistem Franare

N [N] 1011650648 4398481078Mf [Nm] 1100926311 4786636136ρ [m] 0272061881 0272061881δ [grd] 7250213827 7250213827Ff[N] 4046602592 1759392431R [N] 1089581093 4737309101

532 Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de acționare a saboților

In figura precedenta se prezinta fortele care actioneaza asupra sabotului primar in timpul franarii si anume forta S de actionare aplicata la unul din capetele sabotului reactiunea Q1 din

articulatie sau reazem si rezultanta R1 a fortelor N1 si F1 (reactiunea tamburului asupra sabotului)

Pentru constructia figurii b se determina la inceput unghiul δ si raza ρ ceea ce permite sa se determine punctul de aplicatie al fortei N1 Dupa adoptarea unui coefficient de frecare micro=04

dintre garnitura si tambur se determina fortaF1 si apoi rezultanta R1 De mentionat ca raportul F1

N 1

=tgρ=micro

Punctul O se afla la intersectia dreptelor care coincide ca directie cu cea a fortelor S si R1 Prin unirea polului O cu punctul de articulatie al sabotului se determina directia reactiunii Q1

Construind in polul O paralelogramul fortelor (adoptand fortele R1 si S) se determina si

marimea reactiunii Q1

Momentul de franare realizat de sabot este numeric egal cu momentul rezultantei R1 in raport cu centrul de rotatie al tamburului

M f 1=R1times rf

in care

r f=ρsinφ= ρtgφ

radic1+ tg2 φ= ρ

micro

radic1+micro2 = 0101 m

In mod asemanator se procedeaza si pentru sabotul secundar putandu-se calcula

M f 2=R2times rf

Sabotul secundar lucrand in sens invers rotatiei tamburului la aceiasi forta S va da nastere la un moment de franare cu mult mai mic decat sabotul primar

533 Autoblocarea saboților

Autoblocarea(calarea) sabotului se produce atunci cand el este apasat pe tamburul de frana numai de fortele de frecare fara sa fie actionat de la dispozitivul de actionare In acest caz

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 23: Proiect Sistem Franare

arcurile de readucere nu sunt in stare sa scoata sabotul din contactul cu tamburul Momentul de franare pe care il dezvolta sabotul teoretic devine infinit

In cazul sabotului primar conform cu relatia

M f 1=S(prop cosϰ+c )times ρtimes μα (cosδ+μsinδ )minusμρ

autoblocarea are loc cand

prop (cosδ+μsinδ )minusμ times ρ=0 adica μ=proptimes cosδ

ρminusα times sinδ = 083

In acest caz directia fortei R1 trece prin punctul de articulatie al sabotului Numitorul din

expresia M f 2=S(propcosϰ+c )ρ times μprop cosδminusμsinδiquest

+μρ iquest nu se poate anula deoarece intotdeauna ρgtαsinδ iar

directia fortei R2 nu poate sa treaca niciodata prin centrul de articulatie al sabotului Rezulta deci ca sabotul secundar nu se poate autobloca

6Verificarea fracircnelor la uzură

Uzura garniturilor de frecare respectiv durablilitatea acestora se apreciază cu ajutorul unor parametri dintre care cei mai utilizați sicircnt presiunea specifică lucrul mecanic specific de frecare puterea specifică și icircncărcarea specifică

61 Presiunea specifica pe suprafaţa garniturilor de fricţiune

Este un parametru uzual cu ajutorul căruia se apreciază uzura garniturilor de fricţiune

Pentru a obţine la fricircnarea automobilului deceleraţia a f va fi necesară o forţă de fricircnare F f

dată de relaţiaF f=Ga ga f

Reducicircnd forţa F f la tamburul fracircnei rezultă

F f t = F frrrt =G a g a f r rr t

icircn care rr este raza de rulare a roţii r t mdash raza tamburului

Dacă se consideră că p0 este presiunea specifică medie dintre garnitura de fricţiune şi tambur forţa F f t se poate exprima şi cu relaţia

F f t = micro p0 A=microsum(N1+N2)= micro p0

icircn care A este suprafaţa de frecare a garniturilor summdash indică că relaţia se extinde asupra numărului de fricircne ale automobilului

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 24: Proiect Sistem Franare

Rezulta

a f = micro p0 Ga A r rr t1g

Numitorul relaţiei este constant pentru un automobil dat

Pentru obţinerea unei durabilităţi corespunzătoare pentru fricircne este necesar ca produsul

microp0 =27 30 iar presiunea specifică medie p0 la o fricircnare intensivă să nu depăşească

ple9daNcm2 la fricircnele cu saboţi

Expresia de calcul pentru p0

p0 = GaA rrrt a f microg

Pentru fricircnele cu saboţi A se determină cu relaţia

A=sum rtb(β1+β2 )

icircn care b este lăţimea garniturii de fricţiune iar β1 şi β2 unghiurile de icircnfăşurare ale saboţilor unei

fricircne

Rezultă că pentru a avea o valoare redusă a presiunii p0 trebuie mărit numitorul

Mărirea razei tamburului este un mijloc deosebit de eficace pentru micşorarea uzurii

fricircnei deoarece numitorul depinde de rt2 Mărirea razei r t este icircnsă limitată de diametrul jantei

roţii şi de necesitatea existenţei unei distanţe de 2030 mm icircntre jantă şi tamburul de fricircnă

pentru a asigura o bună răcire

Mărirea unghiului de icircnfăşurare β a garniturii de fricţiune este indicată doar picircnă la

anumite limite Presiunea specifică respectiv uzura este distribuită neuniform pe lungimea

garniturii

Schema uzurii garniturii de frana

Uzura maximă are loc icircn partea din mijloc şi se micşorează spre extremităţi Din figură

rezultă că nu este indicat să se adopte β=180deg deoarece icircn acest caz nu se utilizează o parte din

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 25: Proiect Sistem Franare

volumul garniturii Dacă unghiul de icircnfăşurare se micşorează cu o treime β=120deg) proiecţia

suprafeţei garniturii pe diametru se reduce cu 134 faţă de cazul icircn care β=180deg iar cicircnd

β=60deg proiecţia suprafeţei se mişorează cu 50

Mărirea unghiului de Icircnfăşurare peste o anumită limită influenţează puţin asupra

micşorării uzurii garniturii Icircncercările de laborator au aratat că valoarea unghiului de infăşurare

la franele cu saboţi trebuie să fie cuprinsă intre limitele β=80140ordm

Trebuie arătat că la o lungime excesivă a garniturii se inrăutăţeşte ventilaţia franei şi se măreşte temperatura tamburului

Durata de funcţionare a garniturii de fricţiune care este lipită pe sabot este ca mult mai mare decat a celei nituite Aceasta se explică in primul rand prin faptul că se inlătură orificiile pentru nituri in care se adună nisip noroi şi produse datorite uzurii ce formează un amestec abraziv şi in al doilea rand prin aceea că garniturile lipite se pot folosi pană la o uzură aproape completă pe cand prezenţa niturilor limitează uzura la 30 mdash50 din grosimea garniturii

In cazul franelor cu tambur presiunea specifică se poate calcula cu relaţia

p0 = M f microbr2β [daNcm 2]

icircn care p0 s-a considerat uniform repartizată pe suprafaţa garniturii de fricţiune

Valoarea admisibilă pentru p0=20 daNcm2

Rezultă următoarele date

- Unghi de icircnfășurare adoptat β = 120 o

- Pentru puntea față

A [cm2] 245037Fft [daN] 688793929μpo 281097928po[daNcm2] 70274482

po(sp)[daNcm2]

1959167376

po(ss)[daNcm2]

8518119026

- Pentru puntea spate

A[cm2] 263886Fft [daN] 7020399666

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 26: Proiect Sistem Franare

μpo 2660391103po[daNcm2] 6650977757

po(sp)[daNcm2]

1854211981

po(ss)[daNcm2]

8061791221

62 Lucrul mecanic specific de frecare

Acest parametru care caracterizează uzura garniturilor de frictiune este data de relatia relaţia

Ls=Lf sumA

in care

Lf este lucrul mecanic al fortelor de franare

sumA- suprafata totala a garniturilor de frictiunede la toate franele

Lucrul mecanic al fortelor de franare se determina din conditia ca in timpul franarii variatia

enrgiei cinetice este egala cu lucrul mecanic de franare rezultand

Lf=126GagV2

Inlocuind rezulta relatia de calcul pentru Lg

Ls = Lf sumA=126Gagv2sumA [daNcm2]

Rezultă valorile calculate

V [kmh] Lf [daNm] Ls [daNmcm2]30 3392094017 66652401690 3052884615 599871614

63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune

Puterea de fracircnare necesară la fracircnarea unui automobil de masă ma=Gag de la viteza vmax [ms] pana la oprire cu o deceleratie afmax este data de relatia

P=Gagafmaxvmax = 2491740 W

Iar puterea specifică

Ps= PsumA=GaafmaxgsumAvmax=48961 Wcm 2

Se recomandă ca verificarea să se facă separat pentru fiecare punte avicircnd icircn vedere distribuţia forţei de fricircnare pe punţi (exprimată prin coeficienţii v1 şi v2) cu relaţiile

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 27: Proiect Sistem Franare

v1=04952

v2=05047

Ps1=v1GagA1afmaxvmax = 05036 CPcm 2

Ps2=v2GagA2afmaxvmax = 04766 CPcm 2

icircn care A1 şi A2 reprezintă suprafeţele garniturilor de fricţiune ale fricircnelor punţii din faţă respectiv spate

Puterea specifică admisibilă este

Ps12 le 047074 [CPcm2]

64 Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

Icircn unele cazuri pentru aprecierea solicitării garniturilor de fricţiune icircn loc de puterea

specifică se utilizează incărcarea specifică definită de relaţia

qs=Gagsum A [daNcm2]

Limitele uzuale pentru icircncărcarea specifică a fricircnelor cu tambur sicircnt

qs le 1215 daNcm2 pentru autoturisme

qs le 2035 daNcm2 pentru autocamioane usoare si mijlocii

qs le 45 daNcm2 pentru autocamioane grelesi foarte grele

qs le 3 daNcm2 la autobuze

Valori calculate- Puntea față qs = 2517 daNcm 2 - Puntea spate qs = 2383 daNcm 2

71 Calculul termic al fracircnelor

Procesul de fracircnare icircndeosebi al fracircnării intensive presupune transformarea icircn scurt timp a unei mari cantităţi de energie mecanică icircn energie termică

Puterea care se consumă la demararea automobilului cu acceleraţia ad [msec2] este dată de relaţia

Pdem=δ GagadV270

in care δ este coeficientul influenţei maselor icircn rotaţie

In cazul fricircnării cu de cele raţia af = 784 ms2 puterea care este absorbită de către fricircne este

aproximativ egală cu

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 28: Proiect Sistem Franare

Pf = Gagaf V270 = 922866 W

Acceleraţiile la demarare nu sicircnt mari astfel pentru autoturisme rareori ating 1 msec2 In schimb deceleraţiile la fracircnare pot ajunge la 6 8 msec2 Se poate arăta că puterea care trebuie să fie absorbită de fricircne depăşeşte adesea puterea motorului de 4 5 ori iar uneori de 9 10 ori

Cantitatea mare de căldură care se degajă in timpul fricircnării contribuie la icircnrăutăţirea calităţilor de fracircnare ale automobilului şi grăbeşte uzura garniturilor de fricţiune

La icircncălzirea fracircnelor adesea se observă o diminuare a eficacităţii acestora datorită aşa numitului fenomen bdquofading Acesta se explică icircn parte prin micşorarea coeficientului de frecare a unor materiale ale garniturilor de fricţiune icircn urma evaporării la icircncălzire a substanţei liante şi a formării pe suprafaţa garniturii a unui strat unsuros In cursul fricircnării se mai modifică de asemenea şi dimensiunile pieselor componente ale fracircnelor din cauza icircncălzirii lor Căldura care se degajă la suprafaţa de contact dintre garnitură şi tambur produce o icircncălzire mai puternică a tamburului şi o mărire a razei lui Datorită acestui fapt momentul de fricircnare se reduce deoarece sabotul icircncepe să apese asupra tamburului numai cu partea sa centrală Icircn afară de aceasta icircn urma deformaţiei tamburului creşte cursa pedalei

Cicircnd fracircna se răceşte raza iniţială a tamburului se restabileşte dar ea poate fi mai mică decacirct raza garniturii de fricţiune şi atunci se va mări uzura la extremităţile acesteia Rezultă deci că variaţia razei tamburului datorită icircncălzirii nu numai că icircnrăutăţeşte proprietăţile de fricircnare dar accelerează şi uzura garniturilor de fricţiune

Uzura garniturilor de fricţiune creşte repede cu creşterea temperaturii Numeroase icircncercări cu diferite tipuri de garnituri au stabilit că uzura garniturii se măreşte de 2 5 ori icircn cazul ridicării temperaturii de la 100 picircnă la 300degC Garniturile de fricţiune moderne pot suporta timp icircndelungat o temperatură de 350mdash450degC Temperatura admisibilă pentru garniturile de etanşare ale cilindrilor receptori se află cuprinsă icircntre limitele 170mdash190degC Temperatura anvelopelor icircn locul de contact cu janta nu trebuie să depăşească 90 95degC

Cantitatea de căldură degajată la fricircnare icircntr-o secundă se determină cu relaţia

Q=Ff v΄a 427=microp0va 427 [kcalsec]

icircn careva este viteza de alunecare a tamburului pe garnitura de fricţiune (va = V36 rtrr)Ffmdash forţa de fricircnare (Ff= microp0sum A)sum A mdash proiecţia suprafeţelor garniturilor de fricţiun

p0 mdash presiune specifică medie

Rezultă- Pentru puntea față Q = 14449 kcals- Pentru puntea spate Q = 14727 kcals

Icircncărcarea specifică termică q va fi

q= Qsum A΄ micro va 427

Rezultă- Pentru puntea față q = 0589- Pentru puntea spate q = 0209

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 29: Proiect Sistem Franare

Rezultă că icircn cazul unei fricircnări icircncărcarea specifică termică este proporţională cu puterea

specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură (Μ p0 va)

micro p0 = Ga sum A΄ rr rt af g

Ţinicircnd seama de relaţia de legătură dintre va şi V puterea specifică de frecare la alunecarea tamburului pe garnitură va fi

micro p0 va= Ga sum A΄V36af g

La compararea automobilelor de o anumită clasă se poate considera că produsul Vgᵠ

este constant (la fricircnarea intesivă picircnă la limita de aderenţă) Inseamnă că puterea specifică de

frecare la alunecarea tamburului pe garnitură este proporţională cu raportul Ga sum A

Rezultă ca raportul Ga sum A΄ poate fi considerat ca parametru pentru o primă apreciere a

icircncălzirii franelor Se consideră că valoarea raportului Ga sum A΄ la o solicitare medie a

sistemului de franare trebuie să aibă valorile Ga sum A΄ = 2040 daNcm2 pentru

autocamioane

Icircn cazul nostru Ga sum A΄ = 249

Calculul termic al fracircnelor se efectuează pentru următoarele regimuri de franare

fricircnarea intensivă franarea Icircndelungată franări repetate efectuate la intervale de timp regulate

şi egale ca intensitate

Am ales pentru tambur proprietățile

ρ [kgm3] 7220σr(20gr)[kgcm2] 22σr(500gr) 20λ[WmC] 16cs [kcalkgC] 014 062 kjkgCα[m(mC)] 98ξ 092h [mm] 4g [mm] 14

Mt [kg] 2798

a Fracircnarea intensivă

Icircn cazul unei fracircnări intensive izolate de scurtă durată se neglijează schimbul de

căldură cu exteriorul considericircndu-se că icircntreaga cantitate de căldură care se degajă contribuie

la ridicarea temperaturii franei propriu-zise Datorită conductibilităţii termice foarte reduse a

garniturilor de fricţiune aproape icircntreaga cantitate de căldură este preluată de tambur

respectiv de disc

Bilanţul termic la frinarea intensivă de la viteza V plnă la oprirea automobilului este

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 30: Proiect Sistem Franare

12

Gag

v

36

1427

=ξGtcnfΔτ

icircn care

ξ reprezintă fracţiunea din căldura produsă şi preluată de tambur icircn cazul nostru ξ =92

Gt mdash greutatea tamburului

c mdash căldura specifică a tamburului

nf mdash numărul roţilor fracircnate

Δτ mdash creşterea de temperatură a tamburului

Din relaţie rezultă creşterea de temperatură Δτ a tamburului la o fricircnare intensivă

izolată de la viteza V pană la oprire

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Se recomandă ca la o fracircnare intensivă de la 30 kmh pană la oprirea automobilului

creşterea de temperatură Δτ să nu depăşească 15degC

b Fracircnarea icircndelungată

Icircn acest caz se ţine seama şi de schimbul de căldura cu mediul exterior

Bilanţul termic corespunzător intervalului de timp dt este dat de relaţia

dQ=dQ1+dQ2

icircn care

dQ este cantitatea de căldură elementară rezultată la fracircnare

dQ1 este cantitatea de căldură elementară cedată mediului exterior

dQ2 este cantitatea de căldură elementară consumată la incălzirea tamburului

Dacă se icircnlocuiesc cantităţile elementare de căldură dQ dQ1 si dQ2 bilanţul termic devine

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 31: Proiect Sistem Franare

qdAdt = αArτdt + cGt dτ

icircn careqd este densitatea fluxului de căldură la fricircnarea de durată

A mdash suprafaţa garniturii de fricţiune

α mdash coeficientul de schimb de căldură dintre tambur şi aer

Aτ mdash suprafaţa de răcire a tamburului

τ mdash temperatura relativă a tamburului icircn raport cu mediul icircnconjurător

c mdash căldura specifică a materialului din care este confecţionat tamburul

Gt mdash greutatea tamburului

dτ mdash creşterea de temperatură

Punicircnd condiţia iniţială că la t=0 şi τ=0 rezultă timpul necesar pentru ca

temperatura tamburului să ajungă la o valoare dinainte stabilită

t=cGtαAτ ln (qdA qdA ndash α Aτ τ ) [s]

Densitatea fluxului de căldură este dată de relaţia

qd = Ga g sum AV 36 af 427

Icircn care af este deceleraţia la fricircnare

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh qd = 1632 kWcm 2 - Pentru pentru o viteză de 90 kmh qd = 48961 kWcm 2

Icircn cazul unei fracircnări icircndelungate temperatura maximă a tamburului se poate calcula cu relația aproximativă

τ max asymp 56 5χlowastqd

ρlowastc radic V3 6

lowast1

πlowasta flowastαt

Unde χ ndash coeficient de rapartiție a căldurii icircntre garniturile de fricțiune și tambur consideram χ =1 pentru cazul in care garniturile se consideră izolatoare

α t=λ

clowastρ= 0000357 m2sec ndash difuziunea termică

Rezultă

- Pentru pentru o viteză de 30 kmh τ max = 6334 o C - Pentru pentru o viteză de 90 kmh τ max = 1097 o C

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 32: Proiect Sistem Franare

c Cazul fracircnărilor repetate

Icircn acest caz cacircnd numărul de fracircnări este mare se stabileşte un echilibru icircntre căldura degajată şi căldura evacuată ajungindu-se la temperatura de saturaţie a tamburului dată de relaţia

τs = τ0 + Δτ 1-e-bt0 asymp τ0 + τ bt0

icircn care

τ0 este temperatura mediului ambiant

Δτ mdash creşterea de temperatură datorită unei fracircnări

b mdash coeficient ce caracterizează condiţiile de răcire ale fracircnelor

t0 mdash intervalul dintre fracircnări

Creşterea de temperatură Δτ se calculează cu relaţia

Δτ = ΔE cmt

icircn care ΔE este energia absorbită la o singură fricircnare (icircn decursul căreia viteza automobilului scade de la V1 la V2 iar mt reprezintă masa tamburuluiIcircn cazul icircn care fracircnările se fac picircnă la oprirea automobilului creşterea de temperatură Δτ este

Δτ=ξ (108500)(Gav2) (n fcGt )[ordmC]

Rezultă pentru o viteză de 30 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 1242 o C - Pentru puntea spate Δτ = 118 o C

Rezultă pentru o viteză de 90 kmh creșterea de temperatură- Pentru puntea față Δτ = 11184 o C - Pentru puntea spate Δτ = 10625 o C

Coeficientul b depinde de mărimea suprafeţelor de frecare condiţiile de montaj ale

tamburului pe butuc viteza automobilului etc

Pentru V=30 kmh coeficientul b=0001 0004 [s-1] valorile superioare corespund unor

fricircne cu ventilaţia mai bună (fracircna cu disc)

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 33: Proiect Sistem Franare

La verificarea termică temperatura de saturaţie nu trebuie să depăşească valorile care pot

modifica proprietăţile garniturilor de fricţiune sau ale tamburului Se recomandă ca temperatura

limită să nu depăşească 300degC pentru cazul icircn care condiţiile de icircncercarea corespund cu cele

prevăzute de Regulamentul nr 13 al CEE a ONU

Reducerea regimului termic al fricircnelor icircn afara măsurilor enumerate se mai obţine prin

mdash mărirea suprafeţei de răcire prin utilizarea tamburelor cu nervuri

mdash prin utilizarea tamburelor bimetalice din aluminiu şi fontă (partea exterioară a

tamburului este confecţionată din aluminiu datorită conductibilităţii termice mari iar partea

interioară este din fontă turnată sau presată pentru a rezista la uzură)

mdash prin răcirea forţată a fracircnelor

8Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului

Obiectivul fracircnei de serviciu este de a reduce viteza mișcării autovehiculului sau reducerea vitezei pacircnă la oprirea luiMecanismele de fracircnare a fracircnei de serviciu sunt instalate pe toate cele 4 roți ale autovehicululuiCircuitul fracircnei de serviciu este unul dublu pneumatic care pune icircn funcțiune separat fracircnele punții fața respectiv punții spateCircuitul este controlat de o pedală legată mecanic de robinetul de fracircnăOrganele executive ale circuitului fracircnei de staționare sunt camerele de fracircnare

Fracircna de staționare-la automobilele Kamaz este construită icircmpreună cu fracircna de urgența și pentru activarea sa maneta robinetului fracircnei de staționare trebuie trasă la maxim și fixatacircAceastă fracircnă asigură starea de staționare a autovehiculului pe drum orizontal și icircn pantă fără prezența conducătorului

Fracircna de ajutor sau dispozitivul de icircncetinire are rol de a micșora icircncărcarea și temperatura mecanismelor de fracircnare ale fracircnei de serviciuLa autovehiculele Kamaz rolul fracircnei de ajutor icircl are fracircna de motor icircn timpul activării căreia se obtureaza conductele de emisie ale motorului și se icircnchide alimentarea combustibilului

Sistemul de fracircnare de urgența-are rolul de a icircncetini viteza de deplasare a autovehiculului sau oprirea lui icircn cazul icircn care este defectată complet sau parțial fracircna de serviciu

Sistemul de deblocare a fracircnei are rolul de a debloca acumulatoarele cu arcuri icircn cazul pornirii lor automate icircn urma scurgerilor de aer comprimat din circuitAcest sistem are circuit dubluicircnafară de circuitul pneumatic există niște valve de deblocare icircn fiecare acumulator ceea ce permite deblocarea acumulatoarelor pe cale mecanică

Sistemul de semnalizare de urgență și control este alcătuit din două parți

a) semnalizarea optică și sonoră a funcționării sistemelor de fracircnare și a circuitelor lor icircn diferite puncte ale cicuitului pneumatic sunt instalați senzori pneumo-electrici care icircn timpul funcționării oricărui sistem de fracircnare icircnafară de cel de icircncetinire activează stopurile de fracircnăSenzorii de cădere a presiunii instalați icircn receiverele circuitului icircn cazul presiunii scăzute activează lămpile de semnalizare poziționate icircn bordul autovehiculului icircmpreună cu semnalizare sonoră

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 34: Proiect Sistem Franare

b) valvele robinetelor de control cu ajutorul cărora se face diagnosticarea stării tehnice circuitului pneumatic al fracircnei și icircn caz de necesitate eliminarea aerului comprimat

9 Componentele sistemului de fracircnare

Icircn desenul de mai jos este prezentată schema circuitului pneumatic al sistemelor de fracircnare instalate pe Kamaz 4326

Furnizorul de aer comprimat al circuitului este compresorul 9Compresorulregulatorul de presiune 9siguranța contra icircnghețării condensului 12receiverul 20 compun partea de alimentare a circuitului din care aerul comprimat și curățit sub o presiune definită este transmis icircntr-o cantitate necesare la celelalte elemente ale circuitului pneumatic de fracircnare și către alți consumatori de aer comprimat

Circuitul pneumatic al fracircnei este despărțit icircn niște circuite autonome separate unul de altul cu niște valveFiecare circuit funcționează independent de celelalte circuiteCircuitul pneumatic al fracircnei este alcătuit din 5 subcircuite separate

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 35: Proiect Sistem Franare

Circuitul I este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții fața - este alcătuit dintr-o bucată a supapei triple de siguranță 17receiverul 24 cu volum de 20 de litrirobinetul de scurgere al condensului și senzorul 18 al căderii presiunii icircn receivero parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de jos a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valva 7 a robinetului de control (C)valva 8 de limitare a presiuniidouă camere de fracircnare 1mecanismele de fracircnare a punții fațaconductele și furtunele icircntre aceste elemente

Circuitul II este cel al mecanismelor de fracircnare ale punții spate - este alcătuit din o parte a valvei triple de siguranță 17receiverele 22 cu volum total de 40 de litri icircmpreună cu robinetele 19 pentru scurgerea condensului și senzorul 18 de cădere a presiuniio parte a manometrului cu două săgeți 5secțiunea de sus a robinetului de fracircnă cu 2 secțiuni 16valvele robinetului de control (D)regulatorul automat al forțelor de fracircnare 30 cu element elasticdouă camere de fracircnare 26mecanismele de fracircnare ale punții spateconducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

Circuitul III este cel al sistemului de staționare și al fracircnei de siguranță - de asemeni al sistemului de fracircnare al remorcii sau semi-remorciiCircuit alcătuit dintr-o bucată a valvei duble de siguranță 13două receivere 25 cu volumul total de 40 de litrirobinetul de scurgere a condensului 19 și senzorul 18 de cădere a presiunii icircn receiveredouă valve 7 al robinetului de control(BE) al fracircnei de macircnă 2valva de accelerație 29o parte a valvei duble 32patru acumulatoare cu arc 28 ale camerelor de fracircnăsenzorul 27 de cădere a presiunii icircn magistralele acumulatoarelor cu arcurivalvele 32 de control a mecanismului de fracircnare al remorcii cu circuit dubluvalva de siguranță 35valva de control a mecanismelor remorcii cu un singur circuit 34circuit cu două conducte a mecanismelor de fracircnare al remorciisenzor pneumo-electric al semnalului stop 33conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul IV este circuitul fracircnei de ajutor și a altor consumatorinu conține receiver propriu și este alcătuit dintr-o bucata a valvei duble de siguranță 13robinetul pneumatic 4doi cilindri de obturare 23senzorul pneumo-electric 14conducte și furtune icircntre aceste elemente

Circuitul V este cel al circuitului de deblocare nu conține receiver propriu și organe de execuțieEste alcătuit dintr-o bucată a valvei triple de siguranță 17robinetul pneumatic 4o parte a valvei duble 32conducte și furtune de conectare icircntre aceste elemente

10 Construcția mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru Kamaz 4326

101 Mecanismul de fracircnare

Mecanismele de fracircnare tip simplex cu saboți articulați sunt instalate pe toate 4 roți ale autovehicululuiIcircn cazul nostru acționarea saboților se face cu ajutorul unei came deplasate cu ajutorul camerei pneumatice tip 24 care apasă brațul de acționare al camei

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 36: Proiect Sistem Franare

Mecanismul de fracircnare al punții spate

1-tambur de fracircnă2-sabot3-taler4-piuliță5-axa sabotului6-suport7-arc de revenire8-suportul camei de acționare9-camă de acționare11-rolă12-mecanism de reglare a jocului13-suportul camerei de fracircnare14-cameră de fracircnare15-sprijinul rolei

102 Mecanism de reglare al jocului

Acest mecanism are rolul de a micșora jocul icircntre saboți și tamburul de fracircnăcare crește icircn urma uzurii garniturilor de fricțiuneComponenta mecanismului de reglare este prezentată icircn umătorul desen

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 37: Proiect Sistem Franare

1-capac2-nit3-roată melcata4-dop din cauciuc5-melc6-corpul mecanismului de reglare8-șurub de stracircngere9-arc10-bilă de fixare11-axa melcului12-supapă de ungere

Mecanismul de reglare are corpul din oțel 6 cu articulația 7Icircn corp se găsește roata melcată 3 cu caneluri pentru instalarea arborelui camei de acționare și melcul 5 fixat prin presare pe arborele 11Pentru fixarea arborelui melcului există un mecanism alcătuit din bila 10 care intră icircn locașurile rotunde de pe arborele 11 sub acțiunea arcului 9care se sprijină icircn șurubul 8Roata melcată este sprijinită de capacele 1 fixate de corpul 6 al mecanismuluiLa rotația arborelui 11 melcul rotește roata melcată 3 iar icircmpreună cu el se rotește cama de acționareicircndepărtacircnd saboții și micșoracircnd jocul dintre saboți și tamburul de fracircnăIcircn timpul fracircnării mecanismul de fracircnare este rotit cu tija camerei de fracircnareIcircnaintea reglării jocului șurubul 8 trebuiește slăbit cu una sau două rotiridupă reglaj șurubul se stracircnge

103 Compresorul

Compresorul este unul de tip cu piston cu un cilindru și cu o treaptă de comprimareCompresorul este montat pe partea din față a carcasei volantei motorului

Pistonul din aluminiu este unul cu bolț flotantBolțul este fixat cu ajutorul inelelor de sprijinAerul din colectorul motorului intră icircn cilindrul compresorului printr-o valvă de admisieAerul comprimat de piston este icircmpins icircn sistemul pneumatic printr-o valvă aflată icircn capul cilindruluiCapul cilindrului se răcește cu lichid care vine din sistemul de răcire al motoruluiUleiul pentru ungerea suprafețelor icircn frecare a compresorului este transmis prin magistrala de ungere a motoruluispre partea inferioară a arborelui cotit al compresorului și prin canalele arborelui cotit spre bielăBolțul pistonului și pereții cilindrului sunt lubrifiate prin ceață de ulei

O dată cu atingerea presiunii de 800-2000 kPa a aerului icircn sistemul pneumaticregulatorul de presiune face legătura cu mediul exterior oprind admisia de aer icircn sistemCacircnd presiunea din sistem scade pacircnă la 650-50 kPa regulatorul icircnchide ieșirea aerului către mediul exterior și compresorul icircncepe iar să impingă aerul icircn sistemul pneumatic

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 38: Proiect Sistem Franare

1-bielă2-bolțul pistonului3-segment de ungere4-segment de compresiune5-corpul cilindrului compresorului6-distanțier7-capul cilindrului8-șurub de stracircngere9-piuliță10-garnituri11-piston1213-inele de etanșare14-lagăre de alunecare15-capacul inferior al carterului16-arbore cotit17-carter18-roată dințată19-piuliță de fixare a roții dințateI-admisiaII-emisii către sistemul pneumatic

104 Separatorul de lichid

Separatorul de lichid are rolul de a separa condensul din aerul comprimat și eliminarea lui automata din partea de alimentare a circuitului

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 39: Proiect Sistem Franare

1-radiator din tuburi cu nervuri2-carcasă3-șurub tubular4-aparat de ghidare5-filtru6-membrană7-capac8-valvă de scurgere a condensuluiI-spre regulatorul de presiuneII-de la compresorIII-spre atmosferă

Aerul comprimat care vine de la compresor prin canalul II se transmite către tuburile cu nervuri ale radiatorului 1unde se răcesc continuu cu jetul de aer frontalAerul trece prin discurile centrifuge ale aparatului de ghidare 4 prin gaura șurubului tubular 3 din corpul 2 spre ieșirea Idupa aceea spre circuitul de fracircnareLichidul eliminat ca efectul termodinamic se scurge prin filtrul 5 și se grămădește icircn capacul inferior 7Icircn timpul acționării regulatorului presiunea icircn separatorul de lichid scade și membrana 6 se mișca icircn susValva 8 de scurgere a condensului se deschide și amestecul de apă cu ulei se elimină prin conducta III icircn atmosferă

105 Regulatorul de presiune

Regulatorul de presiune are urmatoarele funcții

-reglarea presiunii aerului comprimat din sistemul pneumatic

-protecția sistemului pneumatic de la creșterea presiunii excesive

-curățarea aerului comprimat de lichid și ulei

-asigurarea umflării roților

1-supapă de descărcare2-filtru3-dopul canalului de alimentare cu lichid4-supapă de emisie5-arc de echilibrare6-șurub de reglaj7-husă de protecție8-servo-piston91012-canale11-supapă12-supapă de retur13-supapă de admisie14-piston de descărcare15-scaunul supapei de descărcare16-supapă pentru umflarea roților17-capacIIII-conducte spre atmosferăII-conductă

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 40: Proiect Sistem Franare

spre sistemul pneumaticIV-conductă de la compresorC-cavitatea de sub servo-pistonD-cavitatea de sub pistonul de descărcare

Aerul comprimat prin conducta IV ale regulatoruluifiltrul 2canalul 12se transmite icircn canalul inelarPrin supapa de retur 11aerul comprimat trece spre ieșirea II și mai departe icircn receiverele sistemului pneumaticIcircn același timp prin canalul 9 aerul comprimat trece sub pistonul 8 care este icircncărcat prin arcul de echilibrare 5Astfel supapa de emisie 4 care unește cavitatea de deasupra a pistonului de descărcare 14 cu atmosfera prin ieșirea Ieste deschisăiar supapa de admisie 13 sub acțiunea arcului este icircnchisăSub acțiunea arcului este icircnchisă și supapa de descarcare 1Icircn aceste condiții sistemul se umple cu aer comprimat de la compresorAtunci cacircnd presiunea icircn cavitatea de sub pistonul 8 este 686-735 kPa pistonul icircnvingacircnd forțele arcului de echilibrare 5 se ridică icircn sussupapa 4 se icircnchidesupapa de admisie 13 se deschide

Sub acțiunea aerului comprimat pistonul de descărcare 14 se deplasează icircn jossupapa de descărcare 1 se deschide și aerul comprimat din compresor prin conducta III iese in atmosferă icircmpreună cu condensul acumulat icircn cavitateAstfel presiunea din canalul inelar scade și supapa de retur 11 se icircnchideIcircn acest fel compresorul lucrează icircn regim descărcat fără contrapresiuneAtunci cacircnd presiunea icircn conducta II scade pacircnă la 608-6375 kPa pistonul 8 sub acțiunea arcului 5 se deplasează icircn jossupapa 13 se icircnchide iar supapa de evacuare 4 se deschideAstfel pistonul de descărcare sub acțiunea arcului se ridică icircn sussupapa 1 sub acțiunea arcului se icircnchide și compresorul icircmpinge aerul comprimat icircn sistemul pneumatic

Supapa de descărcare 1 servește și ca o supapă de siguranțăDacă regulatorul nu se activeaza la o presiune de 686-735 kPa atunci supapa 1 de deschideicircnvingacircnd rezistența arcului și a arcului pistonului 14Supapa 1 se deschide la o presiune de 9807-12749 kPaPresiunea deschiderii se reglează prin schimbarea numărului de plăci de reglaj instalate sub arcul valvei

Pentru conectarea aparatelor speciale regulatorul de presiune are o ieșire care este conectată la conducta IV prin filtrul 2Această ieșire este icircnchisă cu ajutorul unui dop filetat 3Icircnafară de asta este prevazută o supapa de colectare a aerului pentru umflarea roțilorcare este icircnchisă cu un dop 17Icircnaintea umflării roților presiunea din receivere trebuie scăzută pacircnă la presiunea de pornire a regulatoruluideoarece icircn timpul mersului icircn gol nu se poate produce colectarea aerului

106 Robinetul de fracircnă

Robinetul de fracircnă cu două secțiuni servește la controlul mecanismelor de acționare a circuitului dublu a fracircnei de serviciu

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 41: Proiect Sistem Franare

1-pedală2-șurub de reglare3-burduf4-axa rolei5-rolă6-icircmpingător7-taler de sprijin8-piuliță9-placă10161927-inele de etanșare11- tijă12-arcul servo-pistonului1324-arcurile supapelor1420-plăcile arcurilor supapelor15-pistonul mic17-supapa secțiunii inferioare18-icircmpingătorul pistonului mic21-supapă de evacuare22-inel de sprijin23-corpul supapei de evacuare25-corpul inferior26-arcul pistonului mic28-pistonul mare29-supapa secțiunii superioare30-servo-piston31-element elastic32-corpul superiorA-orificiuB-cavitatea de deasupra pistonului mareIII-intrare de la receiverIIIIV-ieșirea spre camerele de fracircnare ale punții fața respectiv punții spate

Controlul robinetului se efectuează cu ajutorul pedalei legată direct de robinetul de fracircnăRobinetul are 2 secțiuni independente amplasate consecutivIeșirile I și II ale robinetului sunt unite cu receiverele ale celor 2 circuite ale fracircnei de serviciuDe la ieșirile III și IV aerul comprimat trece spre camerele de fracircnareIcircn timpul apăsării pedalei acțiunea de apăsare se transmite la icircmpingătorul 6placa 9 și elementul elastic 31 spre servo-pistonul 30deplasacircndu-se icircn jos pistonul 30 icircntacirci icircnchide orificiul de evacuare al supapei 29 iar apoi desprinde supapa 29 de la scaunul din corpul superior 32deschizacircnd trecerea aerului comprimat prin intrarea II și ieșirea III și mai departe spre mecanismele de acționare ale unuia din circuitePresiunea la ieșirea III crește pacircnă puterea apăsării pe pedala 1 nu se echivaleaza cu efortul creat de această presiune de pistonul 30Astfel se executa servo-efectul icircn secțiunea superioară a robinetului de fracircnăO dată cu creșterea presiunii la ieșirea III aerul comprimat prin orificiul A trece spre cavitatea B de deasupra pistonului mare 28 al secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăDeplasacircndu-se icircn jos pistonul mare 28 icircnchide orificiul de evacuare al supapei 17 și o desprinde de la scaunul din

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 42: Proiect Sistem Franare

corpul inferiorAerul comprimat prin conducta I trece spre ieșirea IV și mai departe spre mecanismele de acționare al primului circuit al fracircnei de serviciu

O dată cu creșterea presiunii la ieșirea IV crește presiunea sub pistoanele 15-28 icircn consecință puterea de echilibrare acționează pe pistonul 28 de deasupraCa urmare la ieșirea IV la fel se face o presiune care corespunde efortului pe parghia robinetului de fracircnă

Icircn cazul defectării secțiunii superioare a robinetului de fracircnă secțiunea inferioară va fi conectata mecanic prin tija 11 și icircmpingătorul 18 al pistonului mic 15păstracircnd complet starea de funcționareIcircn acest caz servo-efectul se face prin echilibrarea forței de apăsare a pedalei 1 cu presiunea aerului pe pistonul mic 15Icircn cazul defectării secțiunii inferioare ale robinetului de fracircnăsecțiunea superioară lucrează fără schimbări

107 Regulatorul automat al forțelor de fracircnare

Regulatorul automat al forțelor de fracircnare are rolul de a regla automat presiunea aerului comprimat adus către camerele de fracircnare ale punților funcție de icircncărcarea pe punți

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 43: Proiect Sistem Franare

1-țeavă27-inele de etanașare3-corpul inferior4-supapă5-arbore615-inele de sprijin8-arcul membranei9-șaiba membranei11-nervurile pistonului12-manșetă13-placa arcului supapei14-corpul superior16-arc17-supapă18-piston19-icircmpingător20-pacircrghie21-membrană22-bucșă de ghidare23-articulație sferică24-piston25-capac de ghidareI-ieșire de la robinetul de fracircnăII-spre camerele de fracircnareIII-icircn atmosferă

Icircn timpul fracircnării aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece spre ieșirea I a regulatorului și acționează asupra părții superioare a pistonului 18 făcacircndu-l să se deplaseze icircn josIcircn același timp aerul comprimat prin țeava 1 trece sub pistonul 24 care se deplasează icircn sus și se sprijină pe icircmpingătorul 19 și articulația sferică 23 care se află pe pacircrghia 20 a regulatorului icircn poziția care depinde de mărimea icircncărcării pe punteIcircn timpul deplasării pistonului 18 icircn jossupapa 17 se apasă pe scaunul de evacuare a icircmpingătorului 19Icircn timpul deplasării ulterioare a pistonului 18supapa 17 se desprinde de la scaunul din piston și aerul comprimat din ieșirea I trece spre ieșirea II și mai departe spre camerele de fracircnă a punții

Icircn același timp aerul comprimat prin jocul inelar icircntre pistonul 18 și bucșa de ghidare 22 trece icircn cavitatea A sub membrana 21 și aceasta icircncepe să apese pistonul din partea de josAtunci cacircnd la ieșirea II se obține presiunea echilibrată cu presiunea de la ieșirea I funcție de suprafețele active superioară respectiv inferioară ale pistonului 18 care se ridică icircn sus pacircnă la momentul așezării supapei 17 pe scaunul de admisie al pistonului 18Transmiterea aerului comprimat prin conducta I spre ieșirea II se opreșteAstfel are loc servo-efectul mecanismului de reglare

Suprafața activă părții superioare a pistonului pe care acționează aerul comprimatadus către trecerea 7rămacircne tot timpul constantăSuprafața activă a părții inferioare a pistonului pe care cu ajutorul membranei 21 acționează aerul comprimat trecut prin conducta IItot timpul se schimbă datorită schimbării poziției reciproce ale muchiilor icircnclinate 11a pistonului icircn mișcare 18 și partea fixă 10Poziția reciprocă a pistonului 18 și părții fixe 10 depinde de poziția pacircrghiei

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 44: Proiect Sistem Franare

20 și icircmpingătorul 19 legat de pacircrghie prin articulația sferică 23La racircndul sau poziția pacircrghiei 20 depinde de comprimarea resoareloradică de poziția reciprocă icircntre puntea și cadrul autovehicululuiCu cacirct mai jos se deplaseaza pacircrghia 20articulația 23 și pistonul 18 cu atacirct crește aria muchiilor 11 intră icircn contact cu membrana 21adică crește suprafața activă inferioară a pistonului 18Din aceasta cauză icircn poziția extremă inferioară a icircmpingătorului 19diferența presiunii aerului comprimat icircn conductele I și II este mareiar icircn cazul cacircnd icircmpingătorul 19 are poziția extremă superioarăaceste presiuni se echilibreazăAstfel regulatorul forței de fracircnare icircntreține automat icircn conducta 2 și icircn camerele de fracircnare legate cu aceasta o presiune a aerului comprimat care asigură o forța de fracircnare necesarăproporțională icircncărcării pe punte icircn timpul fracircnării

108 Receiverele

Receiverele au rolul de a colecta aerul comprimat produs de compresor și pentru alimentarea cu el a aparatelor pneumatice din circuitul de fracircnarede asemeni și pentru alimentarea altor echipamente pneumatice ale sistemelor autovehiculului

Pe autovehiculul Kamaz 4326 sunt instalate 6 receivere cu volum de 20 de litripatru din ele sunt unite două cate două formacircnd două rezervoare de 40 de litriReceiverele sunt fixate cu scoabe de cadrul autovehicululuiTrei receivere sunt grupate icircntr-un bloc și fixate pe același suport

Robinetul de scurgere a condensului are rolul de a scurge forțat condensul din receiverul circuitului de fracircnare pneumaticdar și pentru eliminarea din el a aerului comprimat cacircnd este nevoieRobinetul de scurgere a condensului este icircnfiletat icircntr-o bucșa filetată pe partea de jos a receiveruluiLegătura dintre robinet și bucșă este icircnbunătățită cu ajutorul unei garnituri

1-tijă2-arc3-corpul robinetului4-inel de sprijin5-șaibă6-supapă

109 Camerele de fracircnare

Camera de fracircnare cu acumulator cu arc de tip 2020 are rolul de a pune icircn funcțiune mecanismele de fracircnare ale punții spate icircn timpul activării fracircnei de serviciufracircnei de rezervă și a fracircnei de staționare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 45: Proiect Sistem Franare

Acumulatoarele cu arcuri icircmpreună cu camerele de fracircnare sunt instalate pe suporturile camei de acționare a mecanismelor de fracircnare a punții spate și fixate cu două șuruburi și piulițe

Icircn timpul acționării fracircnei de serviciu aerul comprimat de la robinetul de fracircnă trece icircn cavitatea de deasupra membranei 16Membrana 16 se icircndoaie și apasă pe discul 17 care prin șaibă și contra-piuliță mișca tija 18 și rotește pacircrghia de reglaj icircmpreună cu cama de acționare a mecanismului de fracircnareAstfel fracircnarea roților din spate se face la fel ca și fracircnarea roților din spate cu cameră simplă de fracircnare tip 24

La activarea fracircnei de rezervă sau a fracircnei de staționareadică prin eliminarea aerului a robinetului de macircnă din cavitatea de sub pistonul 5arcul 8 se destinde și pistonul 5 se deplasează icircn josScaunul 2 prin membrana 16 acționează asupra scaunului tijei 18 care deplasacircndu-se rotește pacircrghia de acționare a mecanismului de fracircnare și se produce fracircnarea autovehiculului

Icircn timpul deblocării fracircnei aerul comprimat trece prin conductă sub pistonul 5Pistonul icircmpreună cu icircmpingătorul 4 și scaunul 2 se deplasează icircn suscomprimacircnd arcul 8 și permit posibilitatea tijei 18 sub acțiunea arcului de revenire 19 să se icircntoarcă icircn poziția inițială

Cameră de fracircnare tip 2020 pentru puntea spate

1-corpul camerei2-scaun3-inel de etanșare4-icircmpingător5-piston6-inel de etanșare a pistonului7-cilindrul acumulatorului8-arc9-șurubul mecanismului de deblocare a fracircnei10-piulița de sprijin11-tubul cilindrului12-tubul de drenaj13-rulment de presiune14-flanșa15-tubul camerei de fracircnare16-membrană17-disc de sprijin18-tija19-arc de revenire

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 46: Proiect Sistem Franare

Cameră de fracircnare tip 24 pentru puntea față

1-bucșa filetată2-capacul corpului camerei3-membrană4-disc de sprijin5-arc de revenire6-scoabă7-tija8-corpul camerei9-inel10-contra-piuliță11-burduf12-furcă13-șurubI-admisia de aer comprimat

Icircn cazul unui joc prea mare icircntre saboți și tamburul de fracircnăadică icircn cazul deplasării prea mari a tijei camerei de fracircnareefortul pe tija poate fi insuficient pentru o fracircnare efectivăIcircn acest caz trebuie acționat robinetul fracircnei de mana și eliminat aerul de sub pistonul 5 a acumulatoruluiScaunul 2 sub acțiunea arcului 5 va apăsa mijlocul membranei 16 și va mișca tija 18 cu o distanța suplimentarăasiguracircnd fracircnarea automobiluluiIcircn cazul pierderii etanșeității și căderii de presiune icircn receiverul fracircnei de staționare aerul de sub pistonul 5 va pleca icircn atmosferă prin partea defectată a circuitului și se va produce o fracircnare automată a autovehiculului cu ajutorul acumulatoarelor cu arcuri

1010 Cilindrii pneumatici

Cilindrii pneumatici au rolul de a pune icircn funcțiune mecanismul fracircnei de ajutorPe autovehiculele Kamaz sunt instalați trei cilindri pneumatici

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 47: Proiect Sistem Franare

-doi cilindri cu diametrul de 35 de mm și deplasarea pistonului de 65 de mmfolosiți pentru conducerea clapetelor de obturare instalate icircn canalele de evacuare ale motorului

-un cilindru cu diametru de 30 de mm și deplasarea pistonului de 25 mmare rolul de a acționa pacircrghia regulatorului pompei de presiune icircnaltă de alimentare cu combustibil

Cilindrul pneumatic 035x65 este fixat printr-o articulație de suportTija cilindrului printr-o furcă filetată se unește cu pacircrghia de acționare a clapeteiLa acționarea fracircnei de ajutoraerul comprimat de la robinetul de fracircnă prin ieșirea din capacul 1 trece icircn cavitatea de sub pistonul 2Pistonul 2 icircnvingacircnd forța arcurilor de revenire 3se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghia de acționare a clapeteitrecand-o de la poziția deschis icircn poziția icircnchisLa ieșirea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4sub acțiunea arcurilor 3 se intoarce icircn poziția inițialăAstfel clapeta se rotește icircn poziția deschis

Cilindrul pneumatic 030x25 este instalat pe capacul regulatorului pompei de alimentare de icircnaltă presiuneTija cilindrului este conectată prin intermediul furcii filetate cu pacircrghia regulatoruluiLa activarea fracircnei de ajutoraerul comprimat din robinetul pneumaticprin ieșirea icircn capacul 1 al cilindrului trece icircn cavitatea 2 de sub pistonPistonul 2 icircnvingacircnd forța de revenire a arcului 3 se deplasează și acționează cu ajutorul tijei 4 pacircrghiei regulatorului pompei de icircnaltă presiune de alimentaremutacircnd-o icircn poziția de alimentare nulă

Pedala este legată cu tija cilindrului astfel icircncacirct la activarea fracircnei de ajutor pedala nu se deplaseazăLa eliminarea aerului comprimatpistonul 2 cu tija 4 sub acțiunea arcului 3 se icircntoarce icircn poziția inițială

1-capacul cilindrului2-piston3-arcuri de revenire4-tijă5-carcasă6-mansetă

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Facultatea de Mecanică

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 48: Proiect Sistem Franare

Proiect la disciplina

CALCULUL ȘI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR RUTIERE 2

PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE CU TAMBUR ȘI SABOȚI

INTERIORI PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

STUDENT Carp Constantin PROFESOR DAMIAN IOAN

GRUPA 8402

IAȘI 2014

CUPRINS

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 49: Proiect Sistem Franare

1 DESTINAŢIA CONDIŢIILE IMPUSE ŞI CLASIFICAREA SISTEMELOR DE FRAcircNARE

o Destinaţia sistemului de fracircnareo Clasificarea și părțile componente ale sistemelor de fracircnareo Condiţii impuse sistemului de fracircnare

2 CALCULUL ȘI PROIECTAREA SISTEMULUI DE FRAcircNARE PENTRU AUTOCAMIONUL KAMAZ 4326

o Diagrama fracircnării automobilului

o Parametrii capacității de fracircnare

o Stabilirea momentelor de fracircnare la punțile automobilului

o Alegerea tipului fracircnelor propriu-zise și a mecanismului de acționare

o Construcția și calculul fracircnelor cu tambur și saboți interiori

Sabotul primar și sabotul secundar Coeficientul de eficacitate al saboților Momentul de fracircnare al fracircnei cu tambur și saboți interiori

Determinarea punctului de aplicație al forțelor N și P Momentul de fracircnare al fracircnei simplex cu forțe egale de

acționare a saboților Autoblocarea saboților

o Verificarea fracircnelor la uzură

Presiunea specifică pe suprafaţa garniturilor de fricţiune Lucrul mecanic specific de frecare Puterea specifică pe garnitura de fricțiune Icircncărcarea specifica a garniturii da fricţiune

o Calculul termic al fracircnelor Fracircnarea intensivă Fracircnarea icircndelungată Fracircnarea repetată

3 Obiectivele sistemului de fracircnare al autovehiculului KAMAZ 43264 Componentele sistemului de fracircnare ale autovehiculului KAMAZ 43265 Constructia mecanismelor de bază ale sistemului de fracircnare pentru KAMAZ 4326

a Mecanismul de fracircnareb Mecanismul de reglare al joculuic Compresoruld Separatorul de lichide Regulatorul de presiunef Robinetul de fracircnăg Regulatorul automat al forței de fracircnareh Receiverelei Camerele de fracircnarej Cilindrii pneumatici

BIBLIOGRAFIE

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune
Page 50: Proiect Sistem Franare

Gheorghe Frățila - ldquoCalculul și construcția automobilelorrdquo Техническое обслуживание и ремонт автомобилей КАМАЗ

Surse internet

wwwbibliotecaregielivero wwwscribdro wwwbibliofondru wwwcarsbkru

  • 63 Puterea specifică pe garnitura de fricţiune