Sistema frenante – Tipi, Come funziona, vantaggi e svantaggi

Sistema frenante è sistema fondamentale in qualsiasi veicolo. Non si può immaginare di guidare qualsiasi tipo di veicolo senza freno. Questo post discuterà in dettaglio su ciò che è un sistema frenante, è di vari tipi, come funziona e i suoi vantaggi e svantaggi sotto sistema saggio.

Cos’è il sistema frenante

Una procedura che viene utilizzata per fermare il movimento di un veicolo è chiamata sistema frenante., Di solito, i freni utilizzano l’attrito tra due superfici per convertire l’energia cinetica del veicolo in calore, fermando così il veicolo. Può anche essere definito come il sistema che applica resistenza artificiale ad un corpo in movimento per ridurre o fermare il movimento di un corpo in movimento.

Fig. 1-Introduzione al sistema frenante

Diverse tecniche sono utilizzate per ottenere l’attrito necessario per fermare il veicolo., Il fattore più importante che deve essere considerato durante la progettazione di qualsiasi sistema frenante è quello di gestire l’energia termica generata che altrimenti danneggerebbe il veicolo o il sistema frenante.

Fig. 2 di seguito mostra la rappresentazione delle forze che agiscono sulla ruota rotante quando vengono applicati i freni. La forza frenante è la forza richiesta dal veicolo per arrestare o decelerare quando i freni sono applicati.,

Quando il sistema tenta di decelerare il veicolo, o cerca di ridurre la rotazione della ruota, forza di attrito statico o forza tangenziale agisce sulla ruota che riduce la velocità lineare del veicolo. Questa forza agisce nella direzione opposta al veicolo in movimento. Ci sono altre forze che agiscono sul veicolo come mostrato di seguito.

Fig., 2 – Rappresentazione delle Forze di Rotazione della Ruota

Tipi di Sistema Frenante

diversi tipi di Sistema di Frenatura sono:

• Sistema Meccanico di Frenatura
• impianto Frenante Idraulico
• abs
• Sistema Frenante Elettromagnetico

Freno Meccanico di Sistema

Questo tipo di sistema utilizza l’attrito tecnica per fermare un veicolo., Due tipi di freni comunemente utilizzati nel sistema frenante meccanico sono:

• Freni a tamburo
• Freni a disco

Freni a tamburo

Di solito vengono utilizzati come freni a mano o freni di emergenza. Sono posizionati sul retro del veicolo e sono collegati da fili di acciaio alla leva vicino al sedile del conducente. Quando il conducente tira il freno a mano, la ganascia del freno trattiene il tamburo dal movimento e quindi il veicolo viene fermato.

Freni a disco

Un freno a disco è collegato alle ruote dei veicoli. Di solito è costituito da ghisa., Le pastiglie dei freni (chiamate anche pinze dei freni) sono posizionate sui freni a disco. Per fermare il veicolo, l’attrito viene applicato su entrambi i lati del disco dalle pastiglie dei freni che causano la conversione dell’energia cinetica in energia termica e il veicolo si ferma.

Fig.3 – (a) Freno a disco (b) Freno a tamburo

Sistema frenante idraulico

Questo sistema utilizza fluidi per freni per trasferire la pressione dal meccanismo di controllo al meccanismo di frenatura. Questi fluidi di solito contengono glicole etere o Di-etilenglicole., Una delle disposizioni più comuni del sistema frenante idraulico è costituita dalle seguenti parti:

• Pedale del freno
• Push-rod
• Gruppo cilindro maestro
• Gruppo pinza freno

Pedale del freno

Viene anche chiamato come leva. Per rallentare la velocità del veicolo, il conducente/utente spinge pedale del freno.

Push-rod

È anche noto come asta di azionamento.,

Gruppo cilindro maestro

Il gruppo cilindro maestro è costituito da uno o due pistoni, una serie di guarnizioni o O-ring, una molla di ritorno e il serbatoio del fluido.

Gruppo pinza freno

Il gruppo pinza freno è costituito da uno o due pistoni a pinza cava costituiti da alluminio o acciaio cromato. Contiene anche un rotore o un tamburo collegato all’asse e un set di freni termoconduttivi.

Il pedale del freno e il cilindro principale sono fissati dall’asta di spinta., L’asta di spinta esercita una forza sui pistoni del cilindro maestro quando vengono premuti i pedali del freno. Il fluido nel serbatoio scorre in una camera di pressione attraverso un vaso di compensazione.

Questo aumenta la pressione nell’intero sistema frenante e costringe il fluido alle pinze. Quindi le pinze applicano questa forza sulle pastiglie dei freni, causando il rallentamento o l’arresto del veicolo.

Fig., 4-Meccanismo del sistema di frenatura idraulico

Sistema di frenatura antibloccaggio (ABS)

Il sistema di frenatura antibloccaggio o ABS è una tecnologia che utilizza sensori per rilevare altri veicoli o ostacoli e impedisce loro di scontrarsi. I sensori sono di solito GPS, radar o video.

Fig. 5-Sistema di frenatura antibloccaggio

Sistema di frenatura elettromagnetico

Questo sistema utilizza la forza elettromagnetica per creare la resistenza necessaria per fermare un veicolo., Questo sistema funziona facendo passare un flusso magnetico in una direzione perpendicolare alla direzione di rotazione della ruota e quindi una corrente rapida scorre nella direzione opposta alla rotazione della ruota, quindi questa forza opposta ferma la ruota.

Il freno a correnti parassite è una delle applicazioni più comuni del sistema di frenatura elettromagnetica.

Fig. 6-Freno a correnti parassite del treno proiettile giapponese

Come funziona il sistema frenante

Poiché la maggior parte delle auto ha freni a disco, cerchiamo di capire il principio di funzionamento dei freni a disco., La pinza flottante a pistone singolo è il tipo più comune di freno a disco utilizzato nelle auto. Una macchina in movimento ha una certa quantità di energia cinetica e quando l’utente/conducente spinge i freni attraverso il pedale del freno, la potenza viene amplificata dal servosistema o dal booster e la forza viene trasmessa idraulicamente dal cilindro maestro.

Questa pressione idraulica raggiunge le pastiglie dei freni sulle ruote attraverso un tubo riempito con olio per freni chiamato anche liquido freni., La pinza flottante a pistone singolo si regola e si centra quando i freni sono applicati e i pistoni a loro volta spingono le pastiglie dei freni su tutte e quattro le ruote. Le pastiglie dei freni bloccano il rotore mentre fanno un leggero contatto con il rotore.

Fig. 7-Funzionamento del freno a disco

Le pastiglie dei freni sono su entrambi i lati del disco e non sono in uso quando i freni non sono spinti. L’attrito prodotto riduce la velocità della vettura., I freni convertono l’energia cinetica in energia termica e per dissipare questo calore, le prese d’aria sono fornite tra i lati del disco per fornire il raffreddamento. Pertanto, il veicolo decelera o rallenta e infine si ferma.

Vantaggi del sistema frenante

I vantaggi del sistema frenante è stato diviso nei seguenti sottogruppi per facilità di comprensione.

I vantaggi dei freni a tamburo includono:

• I costi di produzione e acquisto dei freni a tamburo sono economici.
• I freni a tamburo possono essere utilizzati insieme ai freni a disco.,

I vantaggi dei freni a disco includono:

• Fornisce la dissipazione del calore.
• A differenza del freno a tamburo, il freno a disco non raccoglie acqua o polvere a causa della sua struttura aperta.

I vantaggi dei freni idraulici sono:

• I freni idraulici si consumano meno dei freni meccanici a causa dell’assenza di giunti nella sua costruzione.
• La perdita di attrito in frenata ad alta velocità è ridotta poiché il liquido dei freni funge anche da lubrificante.
• I freni idraulici producono meno stress termico rispetto alla frenata meccanica.,

I vantaggi dei freni antibloccaggio sono:

• Poiché gli ostacoli possono essere rilevati in anticipo, riduce le possibilità di bloccaggio o slittamento dei freni.
• Il sistema di frenatura antibloccaggio aiuta a mantenere lo sterzo regolare del veicolo.

Vantaggi dei freni elettromagnetici

• Poiché non è necessario alcun contatto fisico per creare attrito tra le parti, l’usura di questo sistema è inferiore all’altro sistema.
• Il calore generato dalla frenata elettromagnetica è estremamente inferiore rispetto a qualsiasi altra frenata.,
• Frenatura elettromagnetica è più conveniente e quasi nessun costo di manutenzione è richiesto.

Svantaggi del sistema frenante

Gli svantaggi del sistema frenante è stato anche suddiviso in seguenti sottogruppi per facilità di comprensione.

Gli svantaggi dei freni a tamburo sono:

• Hanno una struttura chiusa in modo da raccogliere l’acqua durante la pioggia e non può sbarazzarsi di esso facilmente. Questo li fa funzionare male.
• Il sistema chiuso dei freni a tamburo provoca anche un riscaldamento più rapido rispetto agli altri sistemi perché la quantità di aria che entra all’interno è limitata.,

Gli svantaggi dei freni a disco includono:

• Non sono efficienti per l’uso durante il parcheggio perché le pastiglie dei freni non possono mantenere una superficie liscia del rotore.
• Essi sono efficaci solo per ridurre la velocità del veicolo, ma non può fermare il veicolo in modo efficace come i freni a tamburo.

Gli svantaggi dei freni idraulici sono:

• Se il liquido dei freni perde, le ganasce dei freni potrebbero essere rovinate.
• L’umidità elevata nell’ambiente può modificare la qualità del fluido idraulico e causare la corrosione dei componenti interni.,
• Se la temperatura atmosferica è troppo alta, il calore può far bollire il fluido in bolle e la pressione non può essere applicata in modo efficace.

Gli svantaggi dei freni antibloccaggio sono:

• Il costo di installazione e manutenzione è molto costoso.
• L’intero sistema è delicato rispetto ai sistemi meccanici e richiede più attenzione per mantenerlo illeso.

Gli svantaggi dei freni elettromagnetici sono:

• Poiché questo sistema funziona a batteria, scarica la batteria molto più velocemente.,
• Il freno-scarpa richiede molto tempo per tornare alla sua posizione originale a causa del magnetismo residuo.

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