- Frânele cu disc au performanță de oprire superioară și disipare termică mai bună
- Rotorul, plăcuțele, pistoanele și etrierele convertesc energia cinetică în căldură
- Majoritatea vehiculelor moderne folosesc discuri pe toate roțile pentru performanță
- Tambururile rămân folosite pe axul spate al mașinilor economice sau ca frână de parcare
Sistemele de frânare reprezintă cel mai critic component de siguranță al oricărui vehicul, fiind responsabile pentru încetinirea și oprirea în condiții de siguranță. În industria auto modernă, întâlnim două tipuri principale de sisteme de frânare: frânele cu disc și frânele cu tambur, fiecare cu caracteristici distincte și aplicații specifice.
Deși majoritatea vehiculelor moderne utilizează preponderent frânele cu disc datorită performanței superioare, frânele cu tambur încă își găsesc locul în anumite aplicații, mai ales pe axul spate al mașinilor economice sau ca sistem de frână de parcare.
Sistemul de frânare cu disc - tehnologie modernă
Principiul de funcționare
Sistemul de frânare cu disc operează pe un principiu relativ simplu dar extrem de eficient. Componentele principale - rotorul, plăcuțele de frână, pistoanele și etrierele - lucrează în armonie pentru a converti energia cinetică în căldură prin frecare.
Atunci când șoferul acționează pedala de frână, lichidul hidraulic sub presiune activează pistoanele din etrier, care împing plăcuțele contra rotorului. Această acțiune creează frecarea necesară pentru încetinirea sau oprirea vehiculului.
Cele mai multe vehicule moderne folosesc un sistem de frânare ce conține discuri de frână. Sunt numite așa pentru că folosesc forța aplicată pe discurile atașate roților pentru a încetini sau a frâna o mașină.
Avantajele frânelor cu disc
În comparație cu frânele cu tambur, discurile de frână oferă o putere mai mare de oprire și nu se încălzesc atât de repede la folosire intensă. Această superioritate termică se datorează designului deschis care permite o disipare mai eficientă a căldurii.
În timp ce unele mașini mai folosesc frânele cu tambur pe roțile din spate, discurile de frână la toate cele patru roți se găsesc în mod obișnuit de la sedanurile de familie, la camioane și mașini sportive de performanță.
Componentele sistemului de frânare cu disc
Rotorul - inima sistemului
Rotorul este un disc circular pus pe butucul roții care se învârte odată cu aceasta. Rotoarele sunt făcute de obicei din oțel turnat, dar unele mașini de lux folosesc un rotor din carbon ceramic pentru performanțe superioare.
Rotoarele moderne sunt fie canelate, fie găurite pentru a dispersa mai bine căldura. Aceste caracteristici de design nu sunt doar estetice - ele îmbunătățesc semnificativ capacitatea de disipare termică și reduc riscul de “fading” (pierderea eficienței de frânare din cauza supraîncălzirii).
Plăcuțele de frână
Componentele care apasă pe rotor, creând frecarea ce încetinește sau oprește mașina. Sunt compuse din suportul metalic și suprafața de contact cu discul de frână. Suprafața de contact este cea care se uzează.
Aceasta este făcută din diferite materiale și poate fi de trei feluri:
- Organice: Mai silențioase, dar cu durată de viață mai scurtă
- Semi-metalice: Echilibru între performanță și durabilitate
- Ceramice: Performanțe superioare, dar cost mai ridicat
Materialul ales va avea impact asupra vieții frânei, asupra zgomotului ce se aude la frânare și a duratei în care mașina se oprește.
Pistoanele și sistemul hidraulic
Cilindri conectați la sistemul de frânare hidraulic. Pistonul este cel care mișcă plăcuțele de frână pe rotor când șoferul apasă pedala de frână.
Unele sisteme de frânare au un singur piston care mișcă ambele plăcuțe, în timp ce altele au două pistoane care împing plăcuțele pe fiecare parte a rotorului. Altele au patru, șase sau chiar opt pistoane pentru putere de frânare mai mare, dar și un cost suplimentar datorat complexității și întreținerii lor.
Tipuri de etrieri
Etrierele sunt carcase ce se potrivesc peste rotor și țin plăcuțele de frână și pistoanele, precum și furtunele pentru lichidul de frânare. Există două feluri de etrieri:
Etrieri mobili (flotanți): “Plutesc” pe deasupra rotorului și au putere doar pe o singură parte. Când șoferul apasă frâna, pistoanele apasă plăcuțele pe o parte a rotorului, ceea ce duce la alunecarea etrierului astfel încât plăcuțele de pe partea fără piston să facă contact cu rotorul.
Etrieri fixi: Sunt prinși în loc și au pistoane în ambele părți ale rotorului care se mișcă atunci când șoferul frânează. Etrierele fixe aplică o presiune egală și se prind mai bine pe rotor. Totuși, etrierele mobile se găsesc la majoritatea mașinilor și sunt perfect adecvate pentru condusul de zi cu zi.
Senzori și tehnologie modernă
Unele mașini au frâne care conțin senzori în plăcuțele de frână. Aceștia spun șoferului cât de repede se uzează plăcuțele. Alți senzori de frână joacă un rol important în sistemul ABS al mașinii, monitorizând viteza de rotație a roților pentru a preveni blocarea.
Procesul de frânare cu disc
Frânele ar trebui să răspundă instantaneu. Când șoferul apasă pedala, un piston din interiorul cilindrului principal al frânei pune sub presiune lichidul hidraulic din furtunurile de frână, care mișcă pistoanele ce împing plăcuțele pe rotor.
Cu cât șoferul apasă mai tare pedala, cu atât mai mare e presiunea din furtunurile de frână, iar plăcuțele vor apăsa mai tare pe rotor. Distanța pe care se mișcă plăcuțele e foarte mică – doar câțiva milimetri – și ar trebui să se retragă înapoi în etrier imediat ce șoferul eliberează pedala.
Uzura și întreținerea discurilor de frână
Chiar și în scenariile de condus normal, sistemele de frânare cu disc au parte de efort și căldură intense și, în timp, au anumite componente ce trebuie înlocuite.
Intervalele de înlocuire
Plăcuțele de frână au nevoie de înlocuire cel mai des. Când se întâmplă asta depinde de obiceiurile tale de condus și de materialul din care sunt făcute plăcuțele, dar variază între 40.000 km și 120.000 km.
Rotoarele franelor rezistă între 90.000 și 110.000 km (uneori mai mult), dar se pot avaria dacă se supraîncălzesc sau dacă plăcuțele nu sunt schimbate la timp.
Lichidul de frână este sângele întregului sistem de frânare, deci verifică-l între 38.000 și 57.000 km sau dacă suspectezi o scurgere.
Pistoanele și etrierele ar trebui să reziste pe toată viața mașinii, doar dacă nu există o problemă mecanică și sunt distruse de resturi de pe șosea sau într-un accident sau din cauza inactivității.
Simptomele problemelor la discurile de frână
Scârțâituri și zgomote neobișnuite
Când materialul de contact al plăcuțelor se uzează, un indicator al uzurii din interiorul plăcuței intră în contact cu rotorul, producând un scârțâit ascuțit. Înlocuirea plăcuțelor de frână elimină, de obicei, zgomotul, dar e posibil ca acesta să fie cauzat și de resturile de pe drum prinse în etrieri.
Pedala care tremură sau vibrează
Dacă pedala de frână tremură sau vibrează când o apesi, există șanse ca rotorul să fie deformat. Rotoarele de frână trebuie să fie perfect plate și deformarea lor poate apărea din cauza suprasolicitării sau supraîncălzirii. Rotoarele pot fi refinisate pentru a le face din nou fine, deși înlocuirea lor imediată e tot atât de costisitoare, dar mai sigură.
Pedala de frână joasă
Pedala trebuie să se simtă bine la picior, cu forța de frânare proporțională cu cantitatea de presiune aplicată pedalei.
Dacă pedala se simte mai jos ca de obicei, e adesea un semn al contaminării lichidului de frânare sau a unei scurgeri din sistem. Aerul sau apa în lichid reduc eficiența acestuia, iar o scurgere reprezintă o problemă serioasă. Cere unui mecanic să schimbe lichidul de frână sau să verifice sistemul de scurgeri pentru a restabili întreaga putere de frânare.
Sistemul de frânare cu tambur - tehnologie tradițională
Principiul de funcționare
Sistemul de frânare cu tambur include tamburul, saboții, cilindrul roții. Cilindrul împinge saboții pe tambur pentru a încetini sau opri mașina.
Unele mașini au sisteme de frânare parțiale cu tambur. Sunt denumite așa pentru că folosesc frecarea aplicată pe tamburi metalici atașați la roți pentru a încetini sau opri mașina.
În timp ce frânele cu disc oferă o performanță la frânare mai bună și au devenit uzuale pe mașinile moderne, frânele cu tamburi mai sunt folosite la unele aplicații. Pot fi găsite pe roțile din spate ale mașinilor mai ieftine și la mașinile clasice.
Componentele sistemului de frânare cu tambur
Componente principale
Placa de bază: Oferă o bază solidă pentru celelalte componente ale frânei cu tambur. Este atașată de ax și servește ca punct de ancorare pentru întregul ansamblu.
Tamburul: Prins pe butucul roții se învârte odată cu acesta. Adesea făcut din fier turnat, este rezistent la căldură și uzură. Acesta este ceea ce vezi la o frână cu tambur asamblată și este componenta asupra căreia se aplică forța de frânare pentru a încetini sau opri mașina.
Cilindrul roții: Conține două pistoane, unul la fiecare capăt, care operează saboții. Cilindrul aplică presiune pe piston, iar acesta împinge saboții de frână spre tambur, încetinind sau oprind mașina. Este nevoie de un cilindru pe fiecare roată.
Saboții de frânare: Apasă pe tambur pentru a crea frecarea necesară încetinirii sau opririi mașinii. Prinși de plăcuță, dar capabili să alunece când presiunea din cilindrul roții este aplicată. Au un material de acoperire făcut din componente organice sau metalice. Fiecare frână are doi saboți - sabotul principal (mai în față) și sabotul secundar (mai în spate).
Regulatorul automat: Păstrează saboții la o distanță destul de mare de tambur, chiar și când materialul se uzează, asigurând performanțe constante pe parcursul vieții componentelor.
Arcuri de revenire: Trag saboții înapoi de pe tamburi când șoferul eliberează pedala de frână, asigurând că nu există frecare reziduală.
Procesul de frânare cu tambur
Frânele ar trebui să răspundă instantaneu. Când șoferul apasă pedala, pistonul din cilindrul principal al frânei pune sub presiune lichidul hidraulic din furtunurile de frână, care apoi presurizează cilindrul roții și împinge saboții pe tambur.
Cu cât șoferul apasă mai tare pe pedală, cu atât mai mare este presiunea din interiorul furtunurilor de frână, iar saboții cu atât mai mult vor fi apăsați pe tambur. Distanța pe care se mișcă saboții este mică, iar arcurile ar trebui să le retragă înapoi de pe tambur, imediat ce șoferul eliberează pedala.
Frânele de mână cu tambur
Unele vehicule au frâne cu disc la toate roțile, dar folosesc o mică frână cu tambur în interiorul ansamblului butucului roții ca o frână de mână (sau de parcare). Când frâna de mână este aplicată, un levier atașat de un cablu forțează saboții.
Aceasta oferă control direct în loc să treacă prin cilindrul roții sau partea hidraulică a frânei ceea ce permite vehiculului să se oprească chiar și când frânele obișnuite nu mai funcționează.
Uzura și întreținerea franelor cu tambur
Tamburii și saboții ar trebui să fie singurele componente care trebuie înlocuite într-un sistem de frânare cu tambur. Materialul de acoperire al sabotului se uzează în timp și, în general, noi saboți trebuie montați la fiecare 56.000 de km, deși aceasta depinde de mașina ta și de obiceiurile tale de condus.
Altfel, cilindrul roții, regulatorul automat și arcurile ar trebui să reziste pe toată durata vieții mașinii, deși probleme mecanice sau avarii din cauza resturilor de pe drum sau a unui accident sunt posibile. Totuși, e bine să verifici lichidul de frână la fiecare 38.000 – 57.000 km și imediat dacă suspectezi o scurgere.
Diagnosticarea problemelor la franele cu tamburi
Zgomot de la frâne
Cum saboții de frână se uzează în timp, zgomote excesive sau neobișnuite pot indica faptul că materialul de acoperire este uzat sau dus de tot. Un tehnician poate verifica de ce frânele fac zgomot, iar înlocuirea saboților adesea rezolvă problema.
Pedala care tremură sau vibrează
Dacă pedala de frână vibrează sau tremură când o apesi, există șanse ca tamburii să fie deformați. Tamburii trebuie să fie perfect rotunzi și o deformare poate avea loc din cauza suprasolicitării sau supraîncălzirii. În general, înlocuirea lor rezolvă problema și frânatul este din nou normal.
Pedala de frână joasă
Pedala de frână ar trebui să se simtă bine la picior, cu o forță de frânare proporțională cu cantitatea de presiune aplicată pedalei.
Dacă pedala se simte mai joasă decât de obicei, adesea e semn că lichidul de frână a fost contaminat sau există o scurgere în sistem. Apa sau aerul în lichidul de frână reduce eficacitatea acestuia, iar scurgerea reprezintă o problemă serioasă.
Pune un tehnician să-ți verifice lichidul sau să inspecteze sistemul pentru scurgeri pentru a readuce la normal puterea de frânare. Un cilindru de frână avariat poate fi, de asemenea, vinovatul pentru o pedală de frână joasă.
Concluzie
Frânele sunt fără îndoială cel mai important sistem de siguranță al mașinii. Discurile de frână oferă o performanță puternică, de încredere și de durată, fiind standard pe vehiculele moderne, în timp ce frânele cu tambur își păstrează relevanța în anumite aplicații specifice.
Șansele sunt ca mașina ta să aibă montat un asemenea sistem de frânare, așa că fii atent la orice semn neobișnuit care ar putea indica faptul că o piesă trebuie să fie înlocuită. Întreținerea preventivă și diagnosticarea timpurie a problemelor pot preveni situații periculoase și pot reduce costurile pe termen lung.
Sursa foto: youtube.com, summitracing.com, popularmechanics.com
