FAC. DE INGINERIE MECANICĂ Dep. de Autovehicule şi Inginerie Mecanică

PROIECTla

Construcţia şi calculul automobilelor – II

Tema: Rigida 4 brateFrana autoturism 4x4

Student: Secţia AR Anul IV, grupa 1182

Îndrumător: prof.dr.ing. Ovidiu CÂMPIAN

Anul universitar 2011-2012Semestrul I

Cuprins

Tema: Rigida 4 brate.......................................................................................................1Frana autoturism 4x4.....................................................................................................1Student: Mihai MALINESCU................................................................................................1Anul universitar 2011-2012..................................................................................................11 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMELE DE GHIDARE A ROŢILOR....4

1.1 Funcţiunile Mecanismului de Ghidare................................................................81.2 Geometria Direcţiei şi Posibilităţi de Reglare....................................................8

1.2.1 Unghiurile roţii.........................................................................................81.2.2 Unghiurile pivotului.................................................................................111.2.3 Deportul pneumatic, longitudinal şi transversal.......................................13

1.3 Tipuri de Mecanisme de Ghidare Studiate.........................................................141.3.1 Exemple de mecanisme de ghidare studiate.............................................141.3.2 Analiza comparativă: avantaje – dezavantaje..........................................16

1.4 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE GHIDARE ALES........161.4.1 Comportamentul la săltare.......................................................................171.4.2 Comportamentul la ruliu..........................................................................191.4.3 Poziţia centrului instantaneu de ruliu (sau tangaj) al punţii....................19

1.5 Posibilităţi de Reglare a Geometriei Direcţiei (UNghiurile Roţii şi Pivotului)..202 STUDIU DE NIVEL PRIVIND FRANA AUTOTURISM........................................213 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII UTILIZATE LA CONSTRUCŢIA FRANEI AUTOTURISMULUI......................................................................................................22

3.1 Tipuri de Materiale Utilizabile...........................................................................223.2 Rezistenţe Admisibile.........................................................................................223.3 Tipuri de Materiale alese....................................................................................223.4 Moduri de Prelucrare posibile............................................................................223.5 Moduri de Prelucrare alese.................................................................................22

4 MODALITĂŢI DE DETERIORARE A FRANEI AUTOTURISMULUI................234.1 Cauze normale ale deteriorării............................................................................234.2 Cauze Anormale ale deteriorării.........................................................................23

5 JUSTIFICAREA SOLUŢIEI CONSTRUCTIVE ALESE ŞI CALCULUL FRANEI AUTOTURISMULUI......................................................................................................24

5.1 Justificarea Soluţiei Constructive.......................................................................245.2 Alegerea Regimurilor de Calcul.........................................................................245.3 Calculul la ..........................................................................................................245.4 Calculul la ..........................................................................................................245.5 Concluzie Privind Calculul.................................................................................245.6 IDENTIFICAREA UNEI MODALITĂŢI DE CREŞTERE A CALITĂŢII subansamblului proiectat............................................................................................245.7 IDENTIFICAREA UNEI MODALITĂŢI DE REDUCERE A COSTULUI subansamblului proiectat............................................................................................24

6 CONCLUZII...............................................................................................................256.1 Probleme şi Dificultăţi întâmpinate şi Rezolvate...............................................256.2 Aspecte Originale ale Soluţiei Constructive.......................................................256.3 Comparaţie cu Alte Produse Similare.................................................................256.4 Câteva Lucruri învăţate prin Realizarea Proiectului...........................................25

7 BIBLIOGRAFIE.........................................................................................................26

8 ANEXE.......................................................................................................................278.1 Materiale Documentare Considerate Foarte Interesante.....................................278.2 Planşe..................................................................................................................27

8.2.1 Schema cinematică a mecanismului de ghidare / corelare.......................278.2.2 Desen de ansamblu...................................................................................278.2.3 Desen de execuţie.....................................................................................27

8.3 Model 2D (plan) sau 3D (tridimensional) realizat pe calculator........................27

1 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMELE DE GHIDARE A ROŢILOR

Suspensia automobilului este destinată să atenueze sarcinile dinamice ce se transmit de la drum să imprime oscilaţiilor caracterul dorit şi să transmită forţele care acţionează asupra roţilor şi cadrului.

Oscilaţiile ce apar la trecerea automobilului peste neregularităţile drumului influenţează calităţile tehnice de exploatare ale acestuia, în primul rând caracterul de mers lin al acestuia, calităţile de tracţiune , stabilitatea ,maniabilitatea şi durabilitatea.

Suspensia automobilului este formată din elemente elastice dispuse între roţi şi cadrul caroseriei, având rolul de a asigura:

Protecţia organelor automobilului faţă de acţiunea sarcinilor dinamice care se transmit de la sol

Stabilitatea automobilului Confortabilitatea pasagerilor Protecţia mărfurilor transportate

La deplasarea automobilului, neregularităţile drumului,produc oscilaţii ale roţilor care se transmit punţilor. Suspensia automobilului realizează legătura elastică cu amortizoare între punţile automobilului şi cadru sau caroserie, micşorând sarcinile dinamice şi amortizând vibraţiile rezultate în urma acţiunii componentelor verticale ale forţelor de interacţiune dintre roţi şi drum. Viteza de deplasare a automobilului pe drumuri cu suprafaţă neregulată este limitată în primul rând de calităţile suspensiei şi în al doilea rând de puterea motorului. Confortabilitatea automobilului este determinată, în principal, de suspensie. Prin confortabilitate se înţelege proprietatea automobilului de a circula timp îndelungat cu vitezele premise de caracteristicile dinamice fără ca pasagerii să aibă senzaţii neplăcute sau să obosească repede şi fără ca automobilul sau marfa transportată să fie supusă distrugerii.

Prin imprimarea caracterului dorit al oscilaţiilor, suspensia, alături de mecanismul de ghidare al punţii, influenţează maniabilitatea, manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului, elemente care împreună definesc ţinuta de drum a automobilului.

Cinematica roţilor la trecerea peste denivelările căii, şi a masei suspendate faţă de cea nesuspendată, la variaţia sarcinilor din plan vertical, sunt determinate de tipul de ghidare al mecanismului punţii. Caracterul acestor mişcări este determinat de suspensia automobilului, prin elementele sale elastice şi de amortizoare.

Părţile componente principale ale suspensiei sunt:

        Elementul elastic ( arcurile cu foi, arcurile elicoidale, barele de torsiune) are rolul de a micşora sarcinile dinamice dată de forţele verticale ce apar ca urmare a trecerii automobilului peste denivelări

        Elementul de amortizare ( amortizorul cu aer, amortizorul cu gaz ) creează forţele de rezistenţă care amortizează oscilaţiile caroseriei şi roţilor

        Elementul de ghidare, transmite componetele longitudinale şi transversale ale forţelor dintre roată şi drum, precum şi momentele acestor forţe şi determină caracterul mişcării roţilor fată de cadru sau caroseria automobilului

Fig. 1.1 Suspensia autovehiculelor

Pentru asigurarea unui confort corespunzător, parametrii suspensiei trebuie să fie aleşi ţinându-se cont de anumite condiţii stabilite la teoria suspensiei, anume:

-amplitudinea masei suspendate se reduce cu atât mai mult cu cât raportul dintre masa suspendată şi cea nesuspendată este mai mare. Acesta explică avantajul punţilor articulate faţă de cele rigide şi generalizarea primelor tipuri la automobilele cu confort sporit.

-pulsaţia oscilaţiilor proprii ale sistemului este cu atat mai mică cu cât rigiditatea elementului elastic este mai mică, adică arcul este mai elastic.

-rigiditatea punţii din faţă să fie mai mică decât cea a punţii din spate. În timpul mersului, automobilul abordeaza obstacolele prin roţile din faţă, iar dupa o întârziere, data de timpul de parcurgere al ampatamentului, de puntea din spate. În acest caz,cu toată întârzierea atacului punţii din spate, roţile din spate ajung din urmă în mişcarea verticală roţiile din fată, deoarece perioada lor de oscilaţie este mai scurtă şi se anulează oscilaţiile de galop (oscilaţiile în plan longitudinal). La autoturisme, caracterizate de viteze mari de deplasare şi ampatamente mici, problema pierde din importanţa sa.

Clasificarea suspensiilor: se face dupa tipul punţii şi după caracteristica elementelor elastice: -dupa tipul punţii se clasifică în:

-suspensii cu roţi dependente ( cu punte rigidă ) -suspensii cu roţi independente

Cea din urmă întâlnindu-se în cazul punţilor articulate,la care fiecare roata este suspendată cadru sau caroserie.

Particularităţile suspensiei dependente constă în existenţa legăturii rigide între roţile din stânga şi dreapta prin intermediul punţii, caracteristic fiind faptul că deplasarea unei roţi pe verticală se transmite şi celeilalte roţi.

Fig. 1.2 Puntea si suspensia din spate: 1 - arcul din spate; 2 - amortizor. 3 -braţul lateral inferior; 4 - braţul central superior; 5 - talerul metalic de aşezare a arcului; 6 - bara

stabilizatoare din spate. 7 - cablul frânei din spate; 8 - pneu. 9 -janta roţii; 10 - axul fuzetei din spate; 12 - tambur frână; 13 - axă spate; 14 -corector de presiune frână spate; 15 - tija de

acţionare a corectorului de presiune.

În majoritatea cazurilor, suspensia automobilelor cu puntea rigidă foloseşte arcurile în foi dispuse longitudinale, datorită construcţiei simple.

Dezavantaje: - apariţia unor fenomene giroscopice, oscilaţii periculoase ale . roţilor de direcţie la anumite viteze.

- greutatea maselor nesuspendate este mare, în cazul roţilor motoare - modificarea unghiului de înclinare a roţilor de direcţie, erori în

cinematica sistemului de direcţie Suspensia independentă este caracterizată de faptul că roţile pot oscila pe verticală,

nelegat una de alta în raport cu cadrul sau caroseria autovehiculului.Suspensiile independente pot fi cu deplasarea roţilor în:

- plan longitudinal - plan transversal - ambele planuri

Suspensiile independente au avantajul că permit micşorarea oscilaţiilor de ruliu ale caroseriei, asigurând o îmbunătăţire a maniabilităţii şi stabilităţii, cât şi o greutate mică a părţilor nesuspendate.

Construcţia suspensiei unui autovehicul este formată din elemente elastice dispuse între roţi sau punţi şi cadrul sau caroserie,având scopul de a asigura:

-protecţia organelor transmisiei faţă de acţiunea sarcinilor dinamice, care se transmit de la sol,

-stabilitatea autovehiculului,-confortabilitatea pasagerilor şi protecţia mărfurilor transportate.

Părţile componente ale suspensiei automobilului sunt:       - elementele elastice;       - dispozitivele de ghidare;  

     - amortizoarele;       - stabilizatoarele.  

Elementele elastice contribuie la micşorarea sarcinilor, dinamice verticale, provocând oscilaţiile caroseriei de amplitudine şi frecvenţe cât mai suportabile pentru pasageri şi care să nu dăuneze încărcăturii care se transportă.

Elementele elastice întâlnite la automobile sunt arcurile în foi, arcurile elicoidale, bările de torsiune, elementele pneumatice şi hidropneumatice.

Pentru o amortizare rapidă a oscilaţiilor, în suspensia automobilelor se montează amortizoare hidraulice. Cele mai frecvente defecţiuni ale amortizorului sunt deteriorarea supapelor sau a arcurilor acestora.

Dispozitivele de ghidare transmit componentele orizontale ale forţelor dintre roţi şi drum, şi momentele acestor forţe la caroserie, determinând şi caracterul deplasării roţilor în raport cu caroseria automobilului şi în raport cu drumul.

Elementul de amortizare împreună cu frecarea din elementul elastic al suspensiei, crează forţele de rezistenţă care amortizează oscilaţiile caroseriei şi roţilor.

Contactul dintre roată şi drum este important pentru siguranţa deplasării autovehiculelor.Denivelările, fie ele sub formă de gropi sau proeminenţe, induc în structura

autovehiculelor şocuri ce au o influenţă nefavorabilă asupra confortului pasagerilor şi a integrităţii mărfii transportate cât şi asupra fiabilităţii autovehiculului, dar pot duce şi la pierderea contactului roată-drum cu influenţe negative asupra siguranţei deplasării. Pentru eliminarea sau reducerea acestor fenomene nedorite se folosesc sisteme de amortizare complexe, formate din arcuri , amortizoare şi pneuri.

Suspensia autovehiculelor trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:-caracteristica elastică corespunzătoare,-mişcări de ruliu mici,-confortabilitate ridicată,-cinematică corespunzătoare a sistemului de direcţie,-amortizare efectivă a oscilaţiilor caroseriei şi roţilor,-posibilitatea montării raţionale a elementelor suspensiei, -durabilitate corespunzătoare a elementelor suspensiei,-greutate minimă.

Pentru puntea din faţă (directoare) mecanismul de suspensie este legat de mecanismul de direcţie prin portfuzetă, formând împreună mecanismul de ghidare al roţii.

Pentru puntea din spate, macanismul de suspensie se constituie singur în mecanism de ghidare a roţii/punţii.

În funcţie de deplasarea roţii (pneului) la trecerea peste denivelările căii de rulare se pot delimita 5 tipuri de punţi articulate:

- cu deplasarea roţilor liniară numai în plan verical- cu deplasarea pe o traiectorie circulară prin pârghie de suspensie- cu deplasarea pe o traiectorie curbilinie prin partulater de suspensie- cu deplasarea de translaţie paralelă prin paralelogram de suspensie- cu deplasarea pe traiectorie curbilinie prin mecanism cu nculisă

Mecanisme de suspensie la puntea din spate: În majoritatea cazurilor, suspensia automobilelor cu puntea rigidă foloseşte arcurile în foi

dispuse longitudinal, datorită construcţiei simple.Suspensia cu arcuri în foi semieliptice dispuse longitudinal au carateristică neliniară.

Suspensia cu arcuri în foi cu caracteristică neliniară se utilizează mai ales la puntea din spate a autocamioanelor. O suspensie corespunzătoare pentru cazul când autocamionul este încărcat va fi prea rigidă pentru autocamionul gol. Pentru a realiza o suspensie care să corespundă în ambele cazuri, se foloseşte suspensia cu arc suplimentar.

Puntea nedirectoare articulată are roţile articulate independent la caroserie cu un singur braţ

Suspensiile cu patrulater sau cu culisă sunt de genul celor de la roţile din faţă, fără a avea însă articulaţiile sferice.

Punţile rigide spate- întreaga punte cu roţi este articulată cu bare la şasiu.

1.1 FUNCŢIUNILE MECANISMULUI DE GHIDARE

Mecanismul de ghidare al roţilor asigură poziţia corectă a roţilor faţă de sol.Se poate face:

- Ghidând corect o punte rigidă la care roţile din partea stângă sunt conectate la roţile din partea dreaptă.

- Pentru punţile articulate fiecare roată este ghidată independent faţă de cea opusă a aceleiaşi punţi.

Mecanismul de ghidare defineşte, în ansamblul punţii, cinematica roţii suspendate elastic prin intermediul suspensiei. Se definesc astfel punţi rigide şi punţi articulate.

Dispozitivele de ghidare ale suspensiilor de autovehicule trebuie să îndeplinească următoarele sarcini:

- La suspensiile independente să aibe un grad de libertate, care să asigure o deplasare verticală sau aproape verticală a roţii.

- La suspensiile dependente să aibe două grade de libertate care să asigure deplasarea verticală sau aproape verticală a grinzii punţii, la care axa acesteia să rămână perpendiculară pe axa longitudinală de simetrie a autovehiculului şi răsucirea grinzii punţii în planul perpendicular pe axa longitudinală de simetrie a autovehiculului

Să izoleze caroseria de zgomote şi vibraţii determinate de neregularităţile drumului şi de rularea roţilor.

1.2 GEOMETRIA DIRECŢIEI ŞI POSIBILITĂŢI DE REGLARE

1.2.1 Unghiurile roţii

Unghiurile direcţiei: Unghiuri ale roţilor directoare şi ale axei pivoţilor făcute în raport cu planul longitudinal al autovehiculului sau cu verticala, unghiuri specifice mersului în linie dreapta pentru o anumită sarcină, reglate şi controlate cu ajutorul mecanismului de direcţie. Rolul lor este acela de a îmbunătăţi manevrabilitatea şi stabilitatea autovehiculului cât şi acela de a atenua uzura prematură a pneurilor. Termenul unghiurile direcţiei este sinonim cu geometria direcţiei, termen considerat a fi mai corect din punct de vedere semantic deoarece permite o definire mai completă a cinematicii mecanismului de direcţie, atât ca unghiuri cât şi ca lungimi. Unghi de alunecare a pneului: Unghiul dintre planul median al unei roţi directoare supuse la efort transversal (cazul intrării în viraj sau al rafalelor de vânt lateral) şi direcţia reala de deplasare a vehiculului; termen consacrat de SAE, sinonim cu termenul ISO unghi de derivă a pneului.

Unghi de alunecare: Diferenţa unghiulară dintre direcţia în care se învârte un pneu şi planul roţii. Unghiul de alunecare este cauzat de îndoirea pereţilor interiori ai pneului şi ai suprafeţei de rulare. O relaţie liniara între unghiurile de alunecare şi forţele de virare indică un pneu uşor de controlat.

Unghi de bracaj: Unghiul pe care il face planul median al roţii cu planul longitudinal median al autovehiculului, atunci când volanul este rotit la maxim, stânga sau dreapta. Prin extinderea înţelesului, se poate vorbi şi de un unghi de bracaj la volan, măsurat în rotaţii ale volanului, stânga sau dreapta, faţă de poziţia neutră a acestuia, corespunzătoare mersului în linie dreaptă al autovehiculului. Pentru realizarea condiţiei de virare neutră, unghiul de bracaj al roţii

interioare virajului este întotdeauna mai mare decat cel al roţii exterioare.Unghiul dintre planul circumferinţei unei roţi şi o linie verticală, măsurat în grade şi

minute. Partea de sus a roţii se înclină spre interiorul maşinii atunci când unghiul are o valoarea negativă şi spre exterior atunci când unghiul este pozitiv.

Unghi de convergenţă: Unghiul ascuţit dintre planul median al roţii şi axa longitudinală a vehiculului. Acesta este considerat pozitiv atunci când roţile aceleiaşi punţi sunt direcţionate spre interior, în raport cu mersul înainte al vehiculului, şi negativ, când roţile sunt direcţionate spre exterior. Unghiul de convergenţă pozitiv se mai numeşte, simplu, şi convergenta, iar unghiul de convergenţă negativ se ma numeşte şi divergenta.

Unghi de deriva a pneului: Unghiul dintre planul median al unei roţi directoare supuse la efort transversal (cazul intrării în viraj sau al rafalelor de vânt lateral) şi direcţia reala de deplasare a vehiculului; termen consacrat de ISO, sinonim cu termenul SAE unghi de alunecare a pneului.

Unghi de fugă: Unghiul ascuţit dintre verticală şi axa pivotului, măsurat în plan longitudinal şi privind vehiculul din lateral. Se mai numeşte şi unghi de înclinare longitudinală a pivotului. Axa pivotului este o linie imaginara care trece prin centrul rotulei superioare şi cel al rotulei inferioare a roţii directoare aferente. Unghiul de fugă este considerat pozitiv atunci când axa pivotului este înclinată spre spate (centrul rotulei superioare este decalat spre spate faţă de centrul rotulei inferioare) şi negativ, când înclinarea acesteia este spre faţă asurat în grade şi minute.Convergenţa roţilor de direcţie se măsoară într-un plan paralel cu suprafaţa drumului la nivelul diametrului exterior al jantelor şi este dată de diferenţa dintre distanţele A şi B dintre partea din spate, respectiv din faţă a jantei roţii din stânga şi a jantei roţii din dreapta (figura 1.3). Valorile uzuale ale convergenţei roţilor sunt cuprinse între 0÷5 mm = A-B, roţile fiind închise în partea din faţă. Unele roţi de direcţie au convergenţă negativă, ceea ce înseamnă că roţile sunt deschise în partea din faţă.

Fig. 1.3 Unghiurile de asezare ale rotilor directoare

Fig. 14 Convergenţa roţilor de direcţie

Convergenţa asigură rularea roţilor pe traiectorii paralele.În funcţie de forţele care acţionează asupra roţilor directoare (roţi

motoare sau nemotoare) şi a existenţei deportului, se dezvoltă momente care tind să deschidă sau să închidă roţile. Aceste tendinţe sunt atenuate prin existenţa convergenţei, respectiv a divergenţei roţilor directoare. Valorile mari ale convergenţei sau divergenţei roţilor directoare generează frecări mari între roţi şi drum, determinând uzuri suplimentare ale pneurilor, creşterea rezistenţelor la rulare, iar ca o consecinţă a acestora va creşte consumul de combustibil al autovehiculului.

Fig. 1.5 Unghiurile rotii si deportul

Deportul transversal al roţilor de direcţie x reprezintă distanţa dintre urma axului pivotului pe drum şi planul vertical de simetrie al roţii (figura 1.5).

Unghiul de cădere α este unghiul format de planul de simetrie al roţii şi un plan vertical perpendicular pe suprafaţa drumului (figura 1.5).

Acest unghi:• asigură stabilitatea mişcării roţilor de direcţie prin micşorarea tendinţei de oscilare a acestora în limita permisă de jocurile din rulmenţii butucului;

• generează componenta axială a reacţiunii drumului asupra roţii ZR sinα , care prin împingerea butucului spre interior anulează jocul din rulmenţi şi descarcă piuliţa de fixare şi reglare din capătul fuzetei;• micşorează deportul transversal al roţii x şi prin aceasta se micşorează momentul necesar bracării roţilor;• măreşte uzura părţii exterioare a benzii de rulare a pneurilor.

Pentru cele mai multe tipuri constructive de autovehicule valorile uzuale ale acestui unghi sunt pozitive (roţile sunt înclinate spre exterior): 0,5÷2°, dar există şi construcţii cu valori negative (roţile sunt înclinate spre interior): 0÷0,5°. Valorile unghiului de cădere şi convergenţei sunt corelate pentru a asigura paralelismul planurilor de rotaţie ale roţilor directoare.

1.2.2 Unghiurile pivotului

Fig. 1.6 Unghiurile pivotuluiUnghiurile de aşezare ale roţilor de direcţie şi ale pivoţilor Pivoţii prezintă două înclinări :-o înclinare longitudinala cu unghiul β şi o înclinare transversală cu unghiul δ

deasemenea roţiile de direcţie prezintă două înclinări : -o înclinare cu unghiul de cădere sau stabilitate α şi o înclinare cu unghiul de convergenţă.

Unghiul de înclinare transversală a pivotului β este unghiul format de axul pivotului şi un plan vertical perpendicular pe suprafaţa drumului (figura 1.6).

Existenţa acestui unghi:• asigură revenirea roţilor la deplasarea în linie dreaptă după ce acestea au fost bracate pentru a efectua un viraj, prin generarea unui moment stabilizator;• îmbunătăţeşte stabilitatea roţilor de direcţie prin asigurarea revenirii acestora la poziţia de rulare în linie dreaptă;• măreşte efortul la volan în momentul virării, prin aceasta micşorând manevrabilitatea autovehiculului.

În funcţie de tipul autovehiculului unghiul de înclinare transversală a pivotului are valori de: 3÷10°, valorile mai mici fiind pentru autovehiculele grele.

Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului γ (unghiul de fugă) este unghiul format de axul pivotului şi un plan vertical ce trece prin axul roţii (figura 1.6).

Acest unghi:

• asigură stabilitatea roţilor de direcţie prin dezvoltarea unui moment stabilizator;• asigură revenirea roţilor la deplasarea în linie dreaptă după ce acestea au fost bracate pentru a efectua un viraj;• micşorează manevrabilitatea autovehiculului prin mărirea efortului la volan în momentul virării.Pentru majoritatea construcţiilor valorile acestui unghi sunt cuprinse între: 0÷5°.

Unghiul β de înclinare longitudinală a pivotului este unghiul format în plan longitudinal de verticală la sol cu axa pivotului. Existenţa unghiului β face ca manevrarea automobilului să fie îngreunată deoarece pentru înclinarea roţilor trebuie învins momentul stabilizator.

Unghiul δ de înclinare transversală a pivotului este unghiul lateral format de axa pivotului fuzetei cu verticală la sol. Unghiul α de cădere este unghiul format de planul roţii cu verticală. El contribuie la stabilizarea direcţiei. Unghiul de convergentă se defineşte ca fiind diferenţa dintre distanţa inferioară, respectiv superioară ale roţiilor măsurate la nivelul axelor roţii.

Valorile de reglaj ale unghiurilor punţi faţă :

Unghiul de cădere: 0° ± 13 ‘ Unghiul de fugă: -0° 25’…-1° 15’ Unghiul de înclinare al pivotului: 5° 35’ Paralelismul roţii:1…4 mm Roţi independente

• La puntea rigidä pivotul este un ax montat fix Intr-un 1ăcaş al grinzii punţii, iar portfuzeta este realizată sub formă de furcă, montată pe bucşe sau rulmenţi la capetele pivoţilor (fig. 2.7).

Fig. 1.7 Puntea rigida

1.2.3 Deportul pneumatic, longitudinal şi transversal

Deportul transversal al roţilor de direcţie x reprezintă distanţa dintre urma axului pivotului pe drum şi planul vertical de simetrie al roţii.

Unghiul de cădere α este unghiul format de planul de simetrie al roţii şi un plan vertical perpendicular pe suprafaţa drumului (figura 1.6).

Acest unghi:• asigură stabilitatea mişcării roţilor de direcţie prin micşorarea tendinţei de oscilare a acestora în limita permisă de jocurile din rulmenţii butucului;• generează componenta axială a reacţiunii drumului asupra roţii ZR sinα , care prin împingerea butucului spre interior anulează jocul din rulmenţi şi descarcă piuliţa de fixare şi reglare din capătul fuzetei;• micşorează deportul transversal al roţii x şi prin aceasta se micşorează momentul necesar bracării roţilor;• măreşte uzura părţii exterioare a benzii de rulare a pneurilor.

Pentru cele mai multe tipuri constructive de autovehicule valorile uzuale ale acestui unghi sunt pozitive (roţile sunt înclinate spre exterior): 0,5÷2°, dar există şi construcţii cu valori negative (roţile sunt înclinate spre interior): 0÷0,5°. Valorile unghiului de cădere şi convergenţei sunt corelate pentru a asigura paralelismul planurilor de rotaţie ale roţilor directoare.

Unghiul de înclinare transversală a pivotului β este unghiul format de axul pivotului şi un plan vertical perpendicular pe suprafaţa drumului (figura 1.6).

Existenţa acestui unghi:• asigură revenirea roţilor la deplasarea în linie dreaptă după ce acestea au fost bracate pentru a efectua un viraj, prin generarea unui moment stabilizator;• îmbunătăţeşte stabilitatea roţilor de direcţie prin asigurarea revenirii acestora la poziţia de rulare în linie dreaptă;• măreşte efortul la volan în momentul virării, prin aceasta micşorând manevrabilitatea autovehiculului.În funcţie de tipul autovehiculului unghiul de înclinare transversală a pivotului are valori de: 3÷10°, valorile mai mici fiind pentru autovehiculele grele.

Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului γ (unghiul de fugă) este unghiul format de axul pivotului şi un plan vertical ce trece prin axul roţii (figura 2.6).

Acest unghi:• asigură stabilitatea roţilor de direcţie prin dezvoltarea unui moment stabilizator;• asigură revenirea roţilor la deplasarea în linie dreaptă după ce acestea au fost bracate pentru a efectua un viraj;• micşorează manevrabilitatea autovehiculului prin mărirea efortului la volan în momentul virării.

Pentru majoritatea construcţiilor valorile acestui unghi sunt cuprinse între: 0÷5°.

Deportul transversal nu e bine să fie zero că nu simţim drumul.Dacă deportul este pozitiv, adică axele pivoţilor se întâlnesc între cele două roţi, atunci

şoferul simte bine drumul.În cazul deportului pozitiv la frânarea pe drumuri cu aderenţă diferită stânga-dreapta,

vehiculul va avea forţe longitudinale mai mari pe partea cu aderenţă mai bună şi va tinde să se rotească spre acea parte. În plus roata de pe zona cu aderenţă tinde să se rotească în jurul pivotului în acelaş sens. La viteze medii şi mari şoferul este surprins putând astfel să se producă accident.

În cazul deportului negativ, la frânarea pe drumuri cu aderenţă diferită stânga-dreapta tendinţa de rotire a roţilor spre partea cu aderenţă este compensată de bracarea roţii în sens opus, deportul negativ fiind foarte bun în acest sens, dar la trecerea peste denivelari roţile tind să se bracheze spre direcţia greşită. Acest lucru determină un comportament periculos al maşinii.

1.3 TIPURI DE MECANISME DE GHIDARE STUDIATE

1.3.1 Exemple de mecanisme de ghidare studiate

Mecanisme de ghidare pentru roţi dependente- Punţi rigide ghidate cu 3 sau 4 braţe şi cu bară PanhardSuspensia cu roţi dependente se întâlneşte în cazul punţilor rigide şi este caracterizată

printr-o legătură rigidă între roţile din dreapta şi din stânga , iar ridicarea sau coborîrea unei roţi , produsă de denivelările căii , provoacă schimbarea poziţiei şi pentru cealaltă roată. Arcurile lamelare sunt prinse de extremităţile punţii. Este un sistem simplu, fiabil şi ieftin. Are avantajul că păstrează constant ecartamentul şi unghiul de cădere la ruliu. Se întâlneşte de obicei la maşinile cu tracţiune spate.

Fig. 1.8 Tipuri de punti rigide

Fig. 1.9 Schema cinematica a puntii rigide

Puntea rigidă nu se utilizează ca punte directoare pentru autovehiculele de viteză din cauza efectului giroscopic (efect de şerpuire al roţilor de direcţie – efect shimming).

Aceasta înseamnă că orice denivelare a drumului va produce punţii rigide tendinţa de bracare necomandată a roţilor, efect amplificat dacă sistemul de direcţie are jocuri.

1.3.2 Analiza comparativă: avantaje – dezavantaje

Puntea rigidăAvantaje:

Simplitate Fiabilitate Costuri reduse Variaţia de ecartament este neglilabilă Variaţia de unghi de cădere la trecerea peste obstacole este neglilabilă Se comportă foarte bine în viraje Uşor de întreţinut Înlocuirea se face mai uşor Uzură uniformă la pneuri Nu necesită reglaje de direcţie (pe spate)

Dezavantaje: Din cauza efectului giroscopic nu se utilizează ca punte directoare Comportamentul peste denivelări La viteze mari şi la denivelări devine instabilă Prinderile suspensiei de caroserie se deteriorează mai repede.

Autovehicule cu punţi rigide:Maşini cu punţi rigide pe ambele axe: - Jeep Cherokee

- Wrangler - Land Rover defender - Aro IMS - Toyota Land Cruiser

- Nissan Patrol - Mercedes G-Klass

Maşini care au punte rigidă doar pe spate (pe faţă au independentă): - Nissan Terrano

- Isuzu Trooper- Lada Niva- Mitsubishi Pajero- Aro- etc. (majoritatea maşinilor de teren au punte rigidă pe spate şi independentă pe

faţă)

1.4 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE GHIDARE ALES

La punţile rigide, la trecerea unei roţi peste o denivelare are loc înclinarea întregii punţi, deci indiferent de obstacol, poziţia roţilor rămâne neschimbată între ele.

Fig. 1.10 Punte rigida cu patru brate

Fig. 1.11 Scheme cinematice punti rigide 4 brate

1.4.1 Comportamentul la săltare

-Caracterul acestor miscari este determinat de suspensia automobilului, prin elementele sale elastice si de amortizoare.

-Pentru asigurarea unui confort corespunzator, parametrii suspensiei trebuie sa fie alesi tinandu-se cont de anumite conditii stabilite la teoria suspensiei,si anume:

-amplitudinea masei suspendate se reduce cu atat mai mult cu cat raportul dintre masa suspendata si cea nesuspendata este mai mare. Acesta explica avantajul puntilor articulate fata de cele rigide si generalizarea primelor tipuri la automobilele cu confort sporit.

-pulsatia oscilatiilor proprii ale sistemului este cu atat mai mica cu cat rigiditatea elementului elastic este mai mica, adica arcul este mai elastic.

-rigiditatea puntii din fata sa fie mai mica decat cea a puntii din spate. - In timpul mersului, automobilul abordeaza obstacolele prin rotile din fata, iar

dupa o intarziere, data de timpul de parcurgere al ampatamentului, de puntea din spate. In acest caz,cu toata intarzierea atacului puntii din spate, rotile din spate ajung din urma in miscarea verticala rotile din fata, deoarece perioada lor de oscilatie este mai scurta si se anuleaza oscilatiile de galop (oscilatiile in plan longitudinal).

Rotile unei punti pot fi conectate la caroseri in doua moduri de baza: ca roti independente - folosesc punti articulate; ca roti dependente - folosesc punti rigide

Un corp in spatiu are sase grade de libertate: trei de translatii si trei de rotatii Miscarile unui autovehicol sunt considerate fata de un sistem de referinta standardizat I.S.O.

axa x paralela cu drumul si pe directia inainte; axa z perpendiculara pe drum si in sus; axa y paralela cu drumul spre stanga.

Miscarea pe axa lui z se numeste miscare de saltare. In cazul unei roti independente mecanismul de ghidare trebuie sa asigure doar miscarea de saltare, aceasta miscare sus jos va fi folosita pentru comprimarea arcului, celelalte grade vor fi anulate. Anulam doua translatii, trei rotatii, permitem translatie pe axa x. Anularea gradelor de libertate nedorite se face prin utilizarea unor mecanisme cu bare cat mai rigide.

Fig. 1.12 Comportamentul puntii rigide la trecerea peste obstacol si la trecerea prin groapa (vedere din spate)

In cazul in care folosim o punte rigida trebuie sa se asigure un grad de libertate toate pentru fiecare roata pentru punte aceasta inseamna ca trebuie sa-i permita saltarea pe axa z si rotatie dupa axa x. Comportamentul la saltare practic este influentat de nivelul de uzuta a telescopului.

Fig. 1.13 Comportamentul puntii rigide la trecerea peste obstacol si la trecerea prin groapa

(vedere din lateral)

1.4.2 Comportamentul la ruliu

La puntea rigidă roţile se înclină în aceeaşi parte ca şi caroseria, însa această înclinare este neânsemnată şi se datoreşte numai deformarii elastice a pneurilor.

Pentru micsorarea oscilaţilor de ruliu şi la marirea stabilitatii autovehiculului în viraje se folosesc stabilizatoarele care au rolul de a opune rezistenţă înclinarii transversale a autovehicululu

Alegerea tipului mecanismului de ghidare al roţilor poate să influenţeze mărimea şi valorile relative ale unghiurilor de deviere laterală şi să determine gradul de nenesusceptibilitate la autovirare (stabilitatea autovehiculului la mersul rectiliniu).

Unghiul de înclinare al părţii suspendate depinde de rigiditatea suspensiei şi de valoarea momentului forţei laterale aplicate în centrul de greutate.

1.4.3 Poziţia centrului instantaneu de ruliu (sau tangaj) al punţii

La trecerea roţilor peste denivelări în cazul punţilor rigide are loc o modificare a ecartamentului. Dacă această modificare este mai mare decât rezistenţa pneului la înclinare, poate avea loc oalunecare a roţii, ceea ce provoacă o instabilitate a autovehiculului şi o uzură mai mare a pneului.

Datorită deplasării laterale a roţii avem o variaţie a unghiului de cădere şi astfel avem o oscilaţie permanentă a roţilor faţă de pivoţi, o oscilaţie sinusoidală (shimmy).

Poziţia centrelor instantanee de rotaţe depinde de tipul mecanismului de ghidare al punţii.Poziţia axei de rotaţie a părţii suspendate depinde de poziţia centrelor de ruliu ale punţii din

faţă, respectiv spate.În afara modificării înclinării roţilor, momentul de rotire al părţii suspendate are ca efect şi o

modificare a reacţiunilornormale în plan transversal, la roţile din stânga şi dreapta automobilului, diminuând stabilitatea transversală a acestuia, deoarece se modifică poziţia relativă a centrului de greutate atât vertical cât şi orizontal, faţă de centrul instantaneu de rotaţie.

1.5 POSIBILITĂŢI DE REGLARE A GEOMETRIEI DIRECŢIEI (UNGHIURILE ROŢII ŞI PIVOTULUI)

Reglajele de direcţie au rolul de amenţine distanţa egală între roţile autovehiculului la solicitările la care este supus datorită denivelărilor drumului, a încărcăturii transportate şi altor solicitări.

Pentru puntea rigidă faţă reglarea unghiului de direcţie se face prin reglarea pivoţilor.La camion pe puntea spate reglarea se face din prinderea amortizorului pe fuzetă.

Fig. 1.14 Punte rigida cu 4 brate

2 STUDIU DE NIVEL PRIVIND FRANA AUTOTURISM

Siguranţa la volan depinde în mod special de trei elemente: frâne, amortizoare şi anvelope. Acestea formează un „triunghi de siguranţă”. Când unul dintre aceste trei elemente este defect, siguranţa ta nu mai este deplină.

Sistemul de frânare este primul element de siguranţă activă al vehiculului.Punerea în valoare a performanţelor de viteză şi acceleraţie ale autovehiculului în condiţii

de siguranţă depind într-o măsură hotărâtoare de capacitatea de frânare a acestuia. Cu cât sistemul de frânare este mai eficace, cu atât vitezele medii de deplasare cresc iar indicii de exploatare ai autovehiculului au valori mai ridicate. De asemenea, calităţile bune de frânare asigură evitarea unor accidente care se pot produce chiar în cazul vitezelor relativ mici, provocate de apariţia neprevazută a unui obstacol. Statisticile accidentelor de circulaţie arată fără drept de apel, importanţa pe care o are un sistem de frânare eficace în eliminarea consecinţelor grave ale funcţionării nesatisfăcătoare a altor părti componente ale autovehiculului.

Eforturile depuse pentru evoluţia sistemului de frânare în ultimii ani s-au concentrat în special asupra rolului pe care îl are sistemul de frânare în cadrul siguranţei active a atomobiluiui. Asfel, s-a micşorat spaţiul de frânare prun repartizarea forţelor de frânare proporţional cu sarcina statică şi dinamică pe punţi, s-au îmbunătăţit stabilititea mişcării şi manevrarea automobiluliui în timpul procesului de frânare prin introducerea dispozitivelor de antiblocare cu comandã electronică, fiabilitatea şi siguranţa în funcţionare au fost sporite datorită creării unor materiate cu calităţi functionale superioare, prin mărirea numărului de circuite de acţionare şi proliferării frânelor suplimentare pentru încetinire.

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

Pentru reducerea vitezei autovehiculului trebuie create forte care se opun miscarii. Deoarece unele rezistente la inaintare au efecte reduse, iar rezistenta la accelerare, in cazul franarii devine forta activa, rezulta necesitatea ca autovehiculul sa fie prevazut cu dispozitive care sa realizeze forte de sens opus miscarii. Aceste forte se numesc forţe de frânare; ele trebuie sa aiba valori suficient de mari si care sa poata fi reglate de catre conducator in functie de necesitati. Fortele de franare sunt create de mecanismele de franare incluse in sistemul de franare al autovehiculului.

Sistemul de franare al autovehiculului este destinat: micşorării vitezei de deplasare pană la o valoare dorita, inclusiv pana la oprirea lui,

cu o acceleratie cât mai mare si fara deviere primejdioasa de la traiectoria de mers; mentinerea constanta a vitezei a atovehicolului in cazul coborarârii unei pante lungi; mentinerea autovehicolului in stare de stationare pe teren orizontal sau pe panta; sa fie capabil de anumite acceleratii impuse, să asigure stabilitatea autovehicolului

in timpul franari, fară să fie progresivă, fară şocuri, distributia corectă a efortului de frânare pe punti să nu necesite din partea conducatorului un efort prea mare pentru acţionarea sistemului;

Conditiile impuse sistemului de franare sunt: conservarea calitatilor de franare ale autovehicolelor in toate condiţiile de drum

intalnite in exploatare;

să asigure evacuarea caldurii in timpul fanarii; să aibă fiabilitate ridicată; să prezinte siguranta în functionare în toate conditiile de lucru; reglarea şocurilor să se faca cît mai rar şi comod sau chiar in mod automat; să intre rapid în funcţionare; frânarea să nu fie influenţată de denivelarile drumului (datorita deplasarii pe

verticala a rotilor) şi blocarea rotilor de directie; să permita imobilizarea autovehicolului în pantă în cazul unei staţionari de lungă

durată; să nu permita uleiului, impurităţilor să intre la suprafaţa de frecare; forţa de frânare să acţioneze în ambele sensuri de miscare al autovehicolului; frânarea să nu se faca decat la iterventia conducatorului autovehicolului; să fie conceput, construit si montat astfel încât să reziste fenomenelor de

coroziune si îmbatranire la care este supus autovehiculul; să nu fie posibila actionarea concomitenta a pedalei de frana si a pedalei de

acceleratie; sa aiba o functionare silentioasa sa aiba constructie simpla si ieftina.

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

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

In procesul franarii automobilului are loc o miscare intarziata, datorita in primul rand actiunii fortelor de frecare asupra unor tambure sau discuri solidare cu rotile automobilului. Orice sistem de frânare trebuie să posede următoarele calităţi:

eficacitate, apreciată prin deceleraţia obţinută, în funcţie de aderenţa dintre pneu şi calea de rulare şi de factorii biologici omeneşti;

stabilitate, care constituie calitatea automobilului de menţinere a traiectoriei în procesul de frânare (tipul sistemului de frânare, starea tehnică a acestuia, performanţe impuse etc.);

-fidelitatea, calitatea frânei de a obţine deceleraţii identice la toate rotile, pentru un efort de acţionare determinat in toate condiţiile de drum şi încărcătură. Asupra acestei calitati o influenta deosebita o au agentii externi (umiditatea, temperatura), conditiile tehnice de lucru ale franelor si mai ales stabilitatea coeficientului de frecare al garniturilor;

confort, calitate care contribuie la creşterea securităţii circulaţiei rutiere, iar prin radul acestuia ridicat (progresivitatea frânării, eforturi reduse la pedala de frână, absenţa zgomotelor şi vibraţilor) nu solicită peste măsură atenţia şi efortul fizic al conducătorului auto, micşorând astfel oboseala acestuia.

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

Datorita folosirii frecvente a dispozitivului de franare aprox (2-3 franari pe 1 km intr-un oras avand o circulatie cu intensitate medie ), efortul de franare necesar actionarii trebuie sa fie cuprins in anumite limite. Un efort prea mare duce la obosirea rapida a conducatorului; marirea timpului reactiei si in final la obtinerea unor acceleratii reduse. In schimb daca efortul actionarii

pedalei ar fi prea scazut, s-ar crea primejdia ca la o franare de urgenta sa se produca blocarea anormala a rotilor franate.

Componenţa şi clasificarea sistemelor de frânare

Sistemul de franare este compus din pompa centrala de frana, servofrana si franele cu disc, pentru rotile anterioare, respectiv franele cu tambur, pentru rotile posteriare.

Fig. 2.1 Sistemul de franare cu disc si etrier

In functie de puterea motorului, automobilul poate fi echipat cu frane cu disc si la rotile posterioare. Sistemul hidraulic de franare este compus din doua circuite, care functioneaza in diagonala. Adica un circuit actioneaza franele fata dreapta/spate stanga si celalalt actioneaza franele fata stanga/spate dreapta. Prin aceasta, in cazul defectari unui circuit de exemplu din cauza neetanseitatii, automobilul poate fi franat prin intermediul celui de-al doilea circuit de franare, nefiind afectata stabilitatea acestuia pe traiectoria de deplasare.

Presiunea pentru ambele circuite de franare este creata in pompa centrala de frana, prin intermediul pedalei de frana.

Fig. 2.2 Pompa centrala de frana

Rezervorul de lichid de frana, care este dispus in compartimentul motorului, deasupra pompei centrale de frana, alimenteaza intregul sistem de franare cu lichid de frana. Un nivel de lichid de frana prea scazut in rezervor este indicat la automobilele prin aprinderea unui bec de control in tabloul de bord. In orice caz, nivelul de umplere al rezervorului de lichid de frana ar trebui verificat in mod regulat.

Servofrana la modelele cu motoare pe benzina utilizeaza o parte din vacuumul creat de motor in colectorul de aspiratie. La actinarea pedalei de frana, forta de apasare este amplificata, prin intermediul unor supape. Deoarece la modelele cu motoare Diesel nu exista depresiune in colectorul de aspiratie, o pompa de vacuum montata in partea posterioara a chiulasei creeaza depresiunea necesara functionarii servofranei. Pompa de vacuum este antrenata de catre arborele cu came.

Franele anterioare cu disc sunt dotate cu etrieri mobili. In acest caz, pentru apasarea placutelor de frana pe disc este necesar un singur piston. La frana posterioara cu disc exista doi etrieri ficsi. Pentru apasarea placutelor de frana, in cazul etrierului fix, este nevoie de doua pistoane.

Frana de mana este actionata prin intermediul unor cabluri si actioneaza asupra rotilor posterioare. La modelele cu frane cu disc la puntea posterioara, sunt montate tambururi de frana suplimentare in discurile de frana pentru frana de mana. Acest lucru este necesar deoarece frana cu disc nu se dovedeste a fi o frana de stationare eficienta.

Placutele de la franele cu disc cat si sabotii de la franele posterioare cu tambur se regleaza automat, astfel incat reglarea franei rotilor posterioare devine necesara doar in cazul in care la reparatie s-a demontat sistemul de franare.

Fig. 2.3 Sistemul de franare hidraulic cu servomecanism vacuumatic:1-pedala; 2-servomecanism vacumatic; 3-pomra de frâna; 4-rezervor lichid; 5-frâne cu disc;

6-limitator de presiune; 7- frâne cu tambur şi saboţi.

Sistemul de franare este compus din:1. Dispozitivul de franare ce serveste la reducerea vitezei autovehiculului pana la o

valoare dorita, inclusiv pana la oprirea acestuia, cu o deceleratie cat mai mare si fara o deviere primejdioasa de la traectoria de mers, si la imobilizarea autovehiculului in stationare pe un drum orizontal, precum si pe pantele pe care le poate urca si cobora. Dispozitivul de franare este compus din:

Mecanismul de franare serveste la producerea fortelor de franare ce se opun miscarii sau tendintei de miscare a autovehiculului.

Transmisia dispozitivului de franare este compusa din ansamblul de elemente cuprinse intre elementul de comanda si frana propriu zisa si care sunt legate in mod functional.

Elementul de comanda este piesa actionata direct de catre conducatorul auto sau respectiv de catre remorca, pentru a furniza transmisiei energia necesara franarii sau pentru a o controla.

Fig. 2.4 Sistemul tipic de franare al unui automobil

Dispozitivele de franare se clasifica dupa: Utilizare, dispozitivele de franare se clasifica in:

Dispozitivul de franare principal este intalnit si sub denumirea de frana principala sau de serviciu. In mod uzual, in exploatare, frana de serviciu poarta numele de frana de picior, datorita modului de actionare. Frana de serviciu trebuie sa permita reducerea vitezei autovehiculului pana la valoarea dorita, inclusiv pana la oprirea acestuia, indiferent de viteza si de starea de incarcare. Frana de serviciu trebuie sa actioneze asupra tuturor rotilor autovehiculului.

Dispozitivul de franare de siguranta sau frana de siguranta, intalnit si sub denumirea de frana de avarii sau frana de urgenta, are rolul de a suplini frana de serviciu in cazul defectarii acesteia. Frana de siguranta trebuie sa poata fi actionata de catre conducator fara a lua ambele maini de pe volan. Securitatea circulatiei impune existenta la autovehicule a franei de siguranta fara de care nu este acceptat in circulatie rutiera.

Dispozitivul de franare de stationare sau frana de stationare are rolul de a mentine autovehiculul imobilizat pe un drum orizontal sau pe o panta in absenta conducatorului un timp nelimitat. Datorita actionarii manuale, frana de stationare este intalnita si sub denumirea de frana de mana. Frana de stationare trebuie sa aiba o comanda proprie, independenta de cea a franei de serviciu. In foarte multe cazuri, frana de stationare preia si rolul franei de siguranta.

Dispozitivul de franare auxiliar sau frana auxiliara este o frana suplimentara, avand acelasi rol ca si frana principala, utilizandu-se in caz de necesitate cand efectul acesteia se adauga efectului franei de serviciu.

Particularitatile constructive ale mecanismului de franare, dispozitivele de franare se clasifica:

Dupa forma piesei care se roteste se deosebesc:- frane cu disc;- frane cu tambur;- frane combinate.

Fig. 2.5 Elementele principale ale franei autovehivulelor:a) Frana cu disc si etrier; b) Frana cu tambur si saboti

Dupa forma pieselor fixe, franele pot fi:- cu saboti;- cu placheti;- cu banda;- cu discuri;- combinate.

Fig. 2.6 Frana cu disc si etrier utilizata de Mitsubishi pe modelul Pajero

Locul de dispunere a mecanismului de franare se deosebesc: frane pe roti; frane pe transmisie.

In primul caz momentul de franare actioneaza direct asupra butucului rotii, iar in al doilea caz actioneaza asupra unui arbore al transmisiei autovehiculului.

Tipul transmisiei se deosebesc: frane cu transmisie mecanica; frane cu transmisie hidraulica; frane cu transmisie pneumatica; frane cu transmisie electrica; frane cu transmisie combinata; frane cu transmisie cu servomecanism.

Numarul de circuite prin care efortul exercitat de sursa de energie se transmite mecanismului de franare se deosebesc:

frane cu un singur circuit; frane cu mai multe circuite.

In cazul transmisiei cu un singur circuit, o defectiune aparuta intr-un punct al acesteia scoate din functiune dispozitivul de franare.

La transmisia cu mai multe circuite, la alegerea numarului de circuite si gruparea franelor pe circuite se tine seama de mentinerea unui anumit raport al fortelor de franare la puntile automobilului care sa reduca cat mai putin stabilitatea chiar si in cazul in care unul dintre circuite s-a defectat.

Dispozitivele de franare cu circuite multiple sporesc sensibil fiabilitatea acestora si securitatea circulatiei, fapt pentru care in unele tari este prevazuta obligativitatea divizarii circuitelor la anumite tipuri de autovehicule.

2. Dispozitivul de incetinire serveste la stabilizarea vitezei autovehiculului la coborarea unor pante lungi fara ca dispozitivele de franare de serviciu,de securitate sau de stationare sa fie folosite sau sa contribuie la aceasta stabilizare. Acest dispozitiv este utilizat in cazul unor automobile cu mase mari, autovehiculele avand masa mai mare de 5000 kg sau destinate sa fie utilizate in regiuni muntoase sau cu relief accidentat. Prin utilizarea dizpozitivelor de incetinire autovehiculele realizeaza viteze medii mai ridicate, se reduce oboseala conducatorului iar uzarea garniturilor de frictiune ale franelor de serviciu se reduce in medie cu 25-30%. Utilizarea dispozitivelor de incetinire contribuie la imbunatatirea stabilitatii autovehiculelor in timpul frinarii, deoarece momentul de franare este repartizat uniform la roti, iar blocarea acestora este in general evitata.

Clasificarea dispozitivelor de incetinire se face dupa principiul de functionare in: Dispozitivele de incetinire mecanice sunt asemanatoare cu franele dispozitivului de

franare avand dimensiuni mai mari si o racire mai eficace. Dispozitivele de incetinire pneumatice realizeaza momentul de franare cu ajutorul

motorului autovehiculului care este facut sa lucreze in regim de compresor. La randul lor, aceste dispozitive de incetinire pot fi:

cu obturarea evacuarii motorului si cu intreruperea concomitenta a admisiei combustibilului;

cu modificarea distributiei motorului, astfel incat in regimul de franare supapa de admisie se mentine inchisa functionand numai supapa de evacuare.

Dispozitivele de incetinire aerodinamice realizeaza efectul de decelerare prin marirea rezistentei aerodinamice a automobilului prin marirea suprafetei frontale cu ajutorul unor panouri escamotabile. Datorita eficacitatii numai la viteze ridicate, dispozitivele de incetinire aerodinamice se utilizeaza in general, numai pe unele automobile de performanta.

Dispozitivele de incetinire hidrodinamice realizeaza efectul de decelerare datorita frecarii interioare dintr-un lichid cu vascozitate ridicata, intr-un hidrotransformator.

Dispozitivele de incetinire electromagnetice realizeaza efectul de franare prin actiunea unui camp electromagnetic asupra unui disc rotitor legat cinematic de un element al transmisiei automobilului.

Condiţii functionale şi condiţii impuse sistemului de frânare

Dispozitivele de franare ale autovehiculelor trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: sa fie capabile de anumite deceleratii impuse; sa asigure stabilitatea autovehiculului in timpul franarii; franarea sa fie progresiva, fara socuri; distribuirea corecta a efortului de franare la punti; sa nu necesite din partea conducatorului un efort prea mare pentru actionare; conservarea calitatilor de franare ale autovehiculului in toate conditiile de lucru

intalnite in exploatare; sa asigure evacuarea caldurii care ia nastere in timpul franarii; sa aiba fiabilitate ridicata; sa prezinte siguranta in functionare in toate conditiile de lucru; reglarea jocurilor sa se faca cat mai rar si comod sau chiar in mod automat; sa intre rapid in functiune; franarea sa nu fie influentata de drum sau de bracarea rotilor de directie; sa permita imobilizarea autovehiculului in panta, in cazul unei stationari de lunga

durata; sa nu permita uleiului si impuritatilor sa intre la suprafetele de frecare; forta de franare sa actioneze in ambele sensuri de miscare ale autovehiculului; franarea sa nu se faca decat la interventia conducatorului; sa fie conceput, construit si montat astfel incat sa reziste fenomenelor de

coroziune si imbatranire la care este expus; sa nu fie posibila actionarea concomitenta a pedalei de frana si a pedalei de

acceleratie; sa aiba functionare silentioasa; sa aiba o constructie simpla si ieftina.

Sistemul de frânare cu actionare hidraulică

Dispozitivele de franare cu transmisie hidraulica sunt in prezent cele mai raspandite la automobile. Acestea se intalnesc la toate autoturismele si la toate autocamioanele si autobuzele de mica capacitate si la o buna parte a autobuzelor si autocamioanelor de medie capacitate, precum si la unele tractoare.

Cu toate avantajele pe care le prezinta transmisia hidraulica, datorita imposibilitatii de a realiza un raport de transmisie ridicat, forta aplicata de conducator pe pedala, nu asigura intotdeauna o eficacitate suficienta a franarii. Din acest motiv, utilizarea transmisiei hidraulice la automobile cu masa totala mai mare de 3,500 kg necesita in mod obligatoriu introducerea unui servomecanism. Utilizarea servomecanismului este necesara si in cazul automobilelor cu masa totala mai redusa daca sunt prevazute cu frane cu disc. In cazul automobilelor cu masa totala mai mare de 10 000 kg, transmisia hidraulica, chiar prevazuta cu servomecanisme, se utilizeaza mai rar.

Fig. 2.7 Sistemul de frânare cu acţionare hidraulică

Avantajele ale dispozitivelor de franare cu transmisie hidraulica sunt: franare concomitenta a tuturor rotilor; repartizarea dorita a efortului de franare intre punti si intre saboti se realizeaza

mult mai usor; randamentul ridicat datorita in special faptului ca lichidul hidraulic este practic

incompresibil; posibilitatea tipizarii dispozitivelor de franare pentru automobile cu diferiti

parametri; masa redusa si constructie simpla; timp redus la intrarea in actiune; cost redus; intretinere usoara.

Dezavantajele: imposibilitatea realizarii unui raoort de transmisie ridicat; scoaterea din functiune a intregului dispozitiv de franare in cazul spargerii unei

conducte; scaderea randamentului transmisiei la temperaturi joase; patrunderea aerului in circuitul hidraulic duce la marirea cursei pedalei si reduce

foarte mult eficienta franarii.

Transmisia hidraulica a dispozitivului de frânare este compusă din următoarele elemente principale (Fig. 2.8): cilindrul principal 1, cilindrul de lucru 2 şi conducte de legătura 3 şi 4. elementul de comanda îl constituie cilindrul principal 1, care este o pompa hidraulică simplă, al cărei piston se acţionează, printr-o tijă, de către pedala de frână 5. Lichidul sub presiune se transmite prin conductele 3 şi 4 către frânele din faţă şi din spate, acţionând prin intermediul

pistonaşelor cilindrilor de lucru 2, saboţii sau plăcuţele pe care se afla garniturile de fricţiune. Pentru eliminarea aerului care eventual ar pătrunde în coloana de lichid, cilindri de lucru sunt prevăzuţi cu supape speciale destinate acestui scop. La apăsarea pedalei de frâna se transmite o presiune egala la toţi cilindri de lucru, iar eforturile de acţionare a frânelor depind de diametrele pistoanelor.

Fig. 2.8 Schema de principiu a dispozitivului de franare cu transmisie hidraulica

În Fig. 2.9 se prezintă schemele dispozitivelor de frânare cu transmisie hidraulica în cazul folosirii unui singur circuit pentru ambele punţi (Fig. 2.9 a) si în cazul a doua circuite (Fig. 2.9 b).

Fig. 2.9 Schema dispozitivului de franare cu un singur circuit a) si cu doua circuite b)

Pompa centrala 1 actionata cu pedala 2, pompele receptoare 5 si 6 si conductele de legatura 3 si 4.

La apasarea pedalei de frana se transmite o presiune egala la toate pompele receptoare in efortul de actionare a franelor propriu zise vor depinde de diametrul pistoanelor.

Constructia elementelor componente ale transmisiei hidraulice

Cilindrul principal (Pompa centrala)

Fig. 2.10 Constructia cilindrului principal de frana

Constructia cilindrului principal depinde de numarul circuitelor de franare, de existenta si de tipul servomecanismului etc. Acesta constituie elementul de comanda a dispozitivelor de franare cu transmisie hidraulica.

Cilindrul principal trebuie sa permita: intrarea rapida in actiune a dispozitivului de franare; defranarea rapida; excluderea posibilitatilor de patrundere a aerului in circuitul hidraulic si

prevenirea pierderii lichidului.Cilindrul principal destinat dispozitivului de franare cu un singur circuit se compune din

doua parti principale: cilindrul propriu-zis; rezervorul de lichid.

Cilindrul principal se monteaza intr-o pozitie orizontala, cu o toleranta de 5 grade, intr-o zona ferita de lovituri, temperaturi inalte, murdarie.

Fig. 2.11 Pompa de frana cu dubla actiune

Utilizarea cilindrului principal in doua trepte permite sa micsoreze cursa pedalei, sa se mareasca raportul de transmitere, fapt ce conduce intr-o serie de cazuri, la evitarea instalarii unui servomecanism. Ca o particularitae a cilindrului principal, trebuie subliniat faptul ca rezervorul de lichid este separat de cilindrul propriu-zis. Alimentarea cu lichid a cilindrului se face printr-un racord. In cazul in care rezervorul nu face corp comun cu cilindrul, acesta sepoate monta in locurile mai usor accesibile.

Cilindrii de lucruDin punct de vedere constructiv, cilindrii de lucru pot de tipul:

cu un singur piston; cu doua pistoane.

In unele cazuri, cilindrul de lucru poate fi in trepte, adică pistoanele sunt cu diametre diferite, pentru a obţine presiuni egale intre garniturile de fricţiune si tambur, pentru cei doi saboţi.

După locul de dispunere cilindrii de lucru pot fi: interiori (în roată); exteriori.

Fig. 2.12 Tipuri constructive de pompe receptoare1 – garnitura din caciuc; 2- arc; 3- corp pompa; 4- pastile; 5- pistoane; 6,7- racord; 8- capac.

In general la autoturisme, diametrele cilindrilor de lucru de la franele rotilor din fata sunt cu 30-40% mai mari decat la franele rotilor din spate, pentru a tine seama de incarcarile dinamice ale puntilor in timpul franarii.

Fig. 2.13 Dispozitiv de reglare automata si continua a jocului dintre disc si placutele de frana:1-cadru; 2-garnitura de protectie; 3-garnitura de etansare a pistonului; 4-garnitura de etansare

a axului 8; 5-rondela; 6-capacul levierului franei de mana; 7-arc disc; 8-ax; 9-levierul de comanda a franei de mana; 10-saiba; 11-rulment axial; 12-manson; 13-arc; 14-piston.

Fig. 2.14 Functionarea etrierului de frana

Conducte de legătură

Se deosebesc două tipuri de conducte de legătură: rigide confecţionate din otel, alama sau cupru. Cele mai utilizate sunt conductele

din otel, având suprafaţa interioara acoperita cu cupru iar suprafaţa exterioara cu o protecţie anticorosiva. Conductele rigide trebuie sa reziste la o presiune de 150-200daN/cm2. Se fixează pe cadru cu cleme. Se recomanda evitarea îndoirii acestora cu raze de curbura prea mici;

elastice se utilizează la asamblarea cu conductele rigide a elementelor

dispozitivelor de frânare care sunt dispuse pe partea nesuspendata a autovehiculului. Sunt confecţionate din cauciuc cu inserţii textile, având la capete manşoane speciale din otel pentru racordare. Conductele elastice ce fac legătură cu frânele roţilor de direcţie sunt protejate, in exterior.

Acestea se dispun intre cilindrul principal si cilindrul de lucru pe trasee îndepărtate de surse de căldură, protejate de lovituri sau frecări ce pot produce uzura lor.

Lichidul de frana.

Lichidul de frana utilizat trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: sa aiba o vascozitate mica; sa nu produca coroziune pieselor; sa aiba proprietati de curgere; sa aiba punctul de fierber cat mai ridicat.

Pentru satisfacerea acestor cerinte lichidele de frana sunt amestucuri formale dintr-un solvent, putin vascos si relativ volatil si o substanta onctoasă.

Lichidul de frana se gaseste in circuitul hidraulic de franare si are functia de transmitere a presiunii aplicate pe pedala de frana direct catre sistemul de franare al vehiculului.

Factorii cu impact negativ asupra lichidului de frana sunt temperatura si umiditatea, deoarece acestea favorizeaza riscul aparitiei fierberii lichidului si a fenomenului de „vapor lock”, care conduc la o franare ineficienta.

Lichidul de frana isi pierde proprietarile in timp. Saturatia de umiditate este cauza principala, chiar daca vehiculul nu circula.

Transmisia hidraulică cu servomecanism

Dispozitivele de frânare cu transmisie hidraulica mai au in componenta un servomecanism care asigura o creştere suplimentara a presiunii lichidului din conducte.

In cazul utilizării transmisiei hidraulice cu servomecanisme, cursa maxima a pedalei, in general nu depăşeşte 40-50 mm, ceea ce sporeşte mult comoditatea conducerii automobilului. De asemenea forţa necesara acţionarii pedalei, se reduce in prezenta servomecanismului la jumătate din valoarea acesteia in cazul transmisiei simple.

In funcţie de sursa de energie utilizata se deosebesc următoarele tipuri de servomecanisme:

servomecanism cu depresiune (vacumatic), care utilizează energia depresiunii create in colectorul de admisie a M.A.S, sau de o pompa de vacuum antrenata de motorul autovehiculului;

servomecanism pneumatic, care utilizeaza energia aerului comprimat debitat de un compresor antrenat de motorul autovehiculului;

servomecanism hidraulic, care utilizeaza energia hidraulica generata de o pompa antrenata de motorul autovehiculului.

Fig. 2.15 Pompa de frana cu servomecanism hidraulic actionat electric

Transmisia hidraulica cu servomecanism vacumatic

Se utilizează mai ales la autoturismele europene de capacitate cilindrica medie si mare, precum si la unele autocamioane uşoare.

In cazul in care servomecanismul se defectează, automobilul va putea fi frânat, si numai cu presiunea data de către cilindrul principal acţionat cu efortul conducătorului.Ţinând seama de faptul ca depresiunea din colectorul de admisie depinde de regimul de funcţionare al motorului, pentru a realiza o depresiune mai uniforma, in unele cazuri, intre colector si servomecanism se introduce un rezervor de vacuum. Unele autoturisme prevăzute cu un astfel de rezervor mai au si o pompa auxiliara, care la închiderea contactului motorului este pusa in funcţiune, realizând depresiune in rezervor.

In calcule, depresiunea din colectorul de admisie al motorului se ia de 0,5 daN/cm2, iar presiunea data de servomecanism de 100-120daN/cm2.

Servomecanismele vacumatice se pot utiliza numai la automobilele echipate cu motoare cu aprindere prin scanteie(M.A.S).

Transmisia hidraulica cu servomecanism pneumatic

Servomecanismele vacuumatice nu pot dezvolta forte mari si de aceea la automobilele cu masa mare se folosesc servomecanisme care utilizează energia aerului comprimat. Servomecanismele pneumatice se utilizează mai ales la autocamioanele si autobuzele care sunt prevăzute cu o sursa de aer comprimat fie pentru frânarea remorcilor, fie pentru deschiderea uşilor etc.

Servomecanismele pneumatice pot fi de tipul cu acţionare directa (de la pedala) sau indirecta (prin presiunea data de cilindrul principal)

Transmisia hidraulica cu servomecanism hidraulic

Servomecanismele hidraulice utilizează energia hidraulica generata de o pompa antrenata de motorul automobilului. Acestea se folosesc in cazul in care pe automobil exista si alte agregate consumatoare de energie hidraulica. De asemenea servomecanismele hidraulice se utilizează si la tractoarele grele care lucrează cu viteze mari. Alimentarea servomecanismului in

acest caz se poate realiza cu o pompa independenta, de la pompa servodirectiei sau de la sistemul hidraulic principal al tractorului. Se recomanda ca acumulatorul hidraulic al servomecanismului sa aiba o capacitate de 15-20 franari, iar presiunea de incarcare de 50-70daN/cm2.

Dispozitive de anti blocare abs a rotilor.

S-a demonstrat ca eficacitatea maxima a franarii este obtinuta la limita aderentei intre roata si cale. Blocarea rotilor generata de apasarea prea puternica a pedalei de frana chiar in conditii de asfalt curat poate duce la o crestere importanta a spatiului de franare la care se adauga compozitatea marita a directiei de frana.

Mai grav in cazul in care limitatorul de presiune pentru puntea din spate nu functioneaza rotile din spate blocandu-se.

ABS este un sistem electrohidraulic sau electropneumatic, cu comanda electronica care are rolul de a corecta in mod automat momentele de franare a fiecarei roti sau osi, in functie de gradul de aderenta existand roata si curba de valoare.

Adaptand forta de frecare cu aderenta disponibila sub fiecare roata ABS permite conducatorului auto sa mentina autoturismul pe traiectorie.

Reglarea procesului de antiblocare se redreseaza in functie de acceleratia roti si in functie de petrinderea relativa a roti. Regimul de functionare sunt coordonate de catre un microprocesor.

Sistemul ABS intervine in momentul frânarii puternice pentru a preveni oprirea brusca a rotilor din rostogolire. Blocarea rotilor pe un drum alunecos determina deraparea autovehiculului fara a mai fi mentinut pe traiectoria de mers normal. Senzorii ABS constata riscul de blocare si transmit un semnal catre unitatea de comanda care va reduce pentru câteva milisecunde presiunea în instalatia de frânare permitând rotatia rotii.

Odata activat elementul ABS face ca pedala de frâna apasata la podea sa pulseze. Simtind acest efect unii conducatori de vehicule reduc torta de apasare asupra pedalei de frâna si astfel în locul opririi eficiente maresc spatiul de frânare si riscul de accident.

Elementul ABS al sistemului de frânare a vehiculului se compune dintr-o unitate centrala electronica, senzori de viteza pentru fiecare roata, doua sau mai multe valve hidraulice pe circuitul de frânare. Unitatea centrala electronica monitorizeaza constant viteza de rotatie a fiecarei roti. Când detecteaza faptul ca una dintre roti se roteste mai încet decât celelalte, actioneaza valvele pentru a scadea presiunea în circuitul de frânare, reducând astfel forta de frânare, pe roata respectiva.

Fig. 2.16 Sistemul de franare ABS

Fig. 2.17 Schemă principală ABS – Bosch

Fig. 2.18 Comportamentul autoturismului in timpul franarii

Functia sistemului de franare de tip ABS se bazeaza pe masura permanenta a vitezei de rotatie a rotilor automobilului.

ABS-ul functioneaza pe un circuit triplu de fluid, fiecare circuit fiind dotat cu o pereche de supape solenoidale.

Pe circuit au loc trei etape de functionare: Faza de reducerea presiuni;

Faza de mentinere a presiuni; Faza de crestere a presiuni.

Functia sistemului electric-electronicCu ajutorul elementelor constructive ale circuitelor electro-electronice vor fi comandate

functiile corespunzatoare in blocul hidraulic.Alimentarea cu tensiune se face prin releul de protectie la subpresiuni.Computerul ABS pune informatiile de la urmatoarele elemente constructive:

patru senzori de functiune; intrerupator frane; intrerupator frane.

Semnalele de intrare sunt preluate de compiuterul ABS si trite ca semnale de iesire urmatoarele:

Supape electromagnetice in blocul hidraulic Releu Lampa control ABS

Computerul ABS stabileste pe bord semnale de intrare care dintre cele 2 regiuni de functionare va fi ales:

Regimul de functiune normal Regimul de reglare ABS.

Clasificarea sistemelor de antiblocare dupa modul de comanda a reglarii fortei de franare

mecanice electronice

cele electronice dupa tehnologia compozitiei electrice analogice digitale

dupa fluidul dorit pneumatice hidraulice

dupa modul de pbtinere a presiuni floidului de la pompa de frana de la o electropompa

dupa modul de refulare apresiuni au electropompa pe circuit fara electropompa pe circuit

dupa modul de comparare a vitezei unghiului de rotatie in x in linie

dupa numarul rotilor asupra caruia actioneaza asupra rotilor punti spate asupra rotilor din fata si a punti din spate asupra tuturor rotilor

dupa modul de amplasare a componentelor parte electronica interfereaza grupul hidraulic

o parte electrica separata.

3 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII UTILIZATE LA CONSTRUCŢIA FRANEI AUTOTURISMULUI

3.1 TIPURI DE MATERIALE UTILIZABILE

Elementele componente ale sistemului de frânare sunt confecţionate din:- Fontă cenuşie- Oţel OL 52, OL 37, Crom, Inox- Arc- Aluminiu - Cupru- Alamă- Materialul de fricţiune AF/557/FF - fibră de sticlă şi

Kevlar- Cauciuc- Cauciuc sintetizat

3.2 REZISTENŢE ADMISIBILE

Caracteristici: Fontă

- Rezistenţa la rupere σr=220 N/mm2- Densitatea ρ=7200 Kg /m3- Conductivitate termică λ=12…24Kj /m∙h∙℃- Temperatura max. pe timp lung 4000C- Temperatura max. pe timp scurt 7000C

3.3 MOD DE PRELUCRARE

Pompa centrală, pompa receptoare, discuri: - Turnare în matriţe speciale- Tratament termic – revenire înaltă- Prelucrare prin aşchiere pe strung sau C.N.C.- Găurire – pe maşini de găurit, freze sau C.N.C.- Control calitate deutroflux sau raze „x” pentru verificare: fisuri,

turnare necorespunzătoare (pori) etc.- Control dimensional.

Pistoane:- Alegerea materialului- Debitare- Strunjire de degroşare şi semifinisare- Tratament termic – cementare, călire- Rectificare – finisare- Lustruire- Control dimensional

4 MODALITĂŢI DE DETERIORARE A FRANEI AUTOTURISMULUI

Deteriorarea sistemului de frânare este inevitabil indiferent de modul de exploatare al autovehiculului.

O deteriorare mai rapidă are loc datorită utilizarii necorespunzatoare de catre utlizator folosirea acestuia în exces, a unei încărcături necorespunzătoare (supraîncărcare sau neechilibrare).

Chiar şi defecţiuni ale altor subansamble (suspensie, direcţie) ale autovehiculului pot provoca deteriorări ale sistemului de frânare.

Îmbătrânirea materialelor ce compun sistemul de frânare duce de asemenea la deteriorarea lui.

Reparaţii ale sistemului de frânare de către persoane necalificate în domeniu.Durata de viata a componentelor sistemului de franare este limitata. Specialistii

recomanda revizii o data pe an sau la cel mult 10.000 de km parcursi. Pe langa revizie, este imperios necesar sa acordam o atentie sporita intretinerii permanente a sistemului de franare. Cei care obisnuiesc sa conduca mai sportiv, cu multe accelerari si frane bruste, se confrunta de cele mai multe ori cu probleme la sistemul de franare.

Semne de uzură ale sistemului de frânare. vibratii in pedala cursa pedalei este anormala (dura, elastica, moale, lunga) vehicul instabil (vibratii in volan, dificultati la pornire si rulare) frane cu timp mare de raspuns franare brusca, sacadata sau zgomotoasa distanta de franare marita

Defecţiunile sistemului de frânare influenţează procesul frânarii şi se pot manifesta sub forma:

frâna „nu ţine”, este „slabă” sau nu acţionează; frâna „freacă”, deşi pedala de frâna nu este acţionată; la frânare, automobilul „trage” într-o parte; în timpul frânării, se blochează una sau toate roţile; frânarea are loc cu trepidaţii (întreruperi); frânarea este însoţită de zgomote.

Frâna „nu ţine”, este „slabă” sau nu acţionează. Defecţiunea este efectul unor cauze multiple care se refera la reglajul incorect al frânelor, la deteriorarea sau uzarea unor organe, precum şi la pierderile de lichid sau aer, în cazul frânarii hidraulice respectiv pneumatice.

Reglajul incorect al frânelor poate înseamnă: cursa libera a pedalei prea mare; joc mărit între plăcuţe şi disc; slăbirea piuliţelor de reglare sau a arcurilor la frânele cu reglare automată;Uzarea garniturilor de frecare se constata prin faptul că, la apăsarea pedalei, deşi aceasta

funcţionează normal, efectul de frânare este însă redus, deoarece coeficientul de frecare dintre tambur şi niturile de fixare a garniturilor este scăzut. Defectul se înlătură prin înlăturarea garniturilor de frecare la staţia de întreţinere.

Uzura garniturii pistonului pompei centrale şi a pistoanelor cilindrilor receptori face ca, la apăsarea pedalei de frână, lichidul, în loc să fie trimis spre cilindrii receptori sau să împingă pistoanele acestora, scapă pe lângă garnituri, astfel că frâna nu se mai realizează corespunzător. În acest caz se demontează cilindrii receptori sau pompa centrală, se curăţă asperităţile, se înlocuiesc garniturile, se spală instalaţia şi se introduce lichid nou.

Aer sau vapori în conducte ori pierderi de lichid din instalaţie. Aceste defecte se datoresc:

lipsei de lichid din instalaţie; folosirii exagerate şi îndelungate a frânelor, astfel că datorită încălzirii, alcoolul etilic sau

metilic s-a evaporat şi a format dopuri; desfacerii, fisurării sau deteriorării racordurilor, a garniturilor cilindrilor sau conductelor

metalice.Unele defecţiuni se pot înlătura pe parcurs, prin completarea lichidului şi prin evacuarea

aerului sau vaporilor din conducte. Conductele sau racordurile fisurate sau deteriorate se înlocuiesc la staţia de întreţinere.

Frâna freacă deşi pedala nu este acţionată. Acest defect are drept cauze: reglajul incorect al plăcuţelor; pistoanele cilindrilor receptori acoperite de gume, astfel ca după acţionarea saboţilor

rămân într-o situaţie de blocare; orificiul de compensare de la pompa centrala înfundată, nepermiţând lichidului să

revină în rezervor, astfel că plăcuţele vor continua să stea aplicate pe disc; pedala incorect montată sau reglată. Unele defecţiuni pot fi înlăturate parţial pe

traseu. La frânăre automobilul trage într-o parte. Acest defect apare în general, datorită

dereglării frânelor, precum şi unor defecţiuni ale sistemului de frânare, cum ar fi: existenţa unor discuri ovalizate; montarea unor garnituri necorespunzătoare; înfundarea, deformarea sau fisurarea racordului flexibil; pătrunderea unsorii la garniturile de frecare; spargerea membranei sau deteriorarea garniturii cilindrului de frânare al unei roti; presiunea în anvelope diferită.Blocarea roţilor. Acest defect poate apărea la una sau la toate roţile pe timpul deplasării

sau după efectuarea frânării, chiar după ce conducătorul auto a eliberat pedala de frână. Cauzele care duc la blocarea roţilor sunt:

înţepenirea sau griparea pistonului cilindrului uneia sau mai multor roţi; ovalizarea discurilor de frână; înfundarea racordului flexibil;Ovalizarea discurilor. Acest defect se manifestă astfel: la o apăsare moderată a pedalei de frână, în timpul mersului automobilului, acesta se

mişcă în sus şi în jos, iar la apăsarea puternică a pedalei de frână, roata se blochează. Ovalizarea discurilor are drept cauze:

funcţionarea îndelungată fără reglarea jocului între plăcuţe şi disc, fabricarea acestora dintr-un material necorespunzător, prelucrarea incorecta a lor.Reparaţia se efectuează la staţia de întreţinere, rectificându-se sau înlocuindu-se discul

ovalizat.Frâna se întrerupe (trepidează ) fixarea necorespunzătoare a garniturilor de frânare pe plăcuţe; existenţa unor jocuri mari la rulmenţii roţilor sau la arborii planetari; jocul excesiv al arcurilor suspensiei;

deformarea arborilor planetari; lovirea sau deformarea discului; garniturile de frânare unse, prea lungi sau prea dure.Toate defecţiunile se înlătură la staţia de întreţinere.Frânarea este însoţită de zgomote. Defecţiunea se manifestă sub forma unor „scârţâituri”

ascuţite şi puternice, uneori fiind însoţite de vibraţii. uzura excesivă a garniturilor de frânare; pătrunderea unsorii amestecate cu praf, uscarea ei şi lustruirea suprafeţelor

garniturilor; folosirea unor discuri cu pereţi de grosimi diferite; slăbirea plăcii de ancorare a bolţurilor sau niturilor; folosirea unor discuri de frână prea elastice sau insuficient strânse în şuruburile de

fixare; negresarea articulaţiilor; fisurarea discului de frână sau deteriorarea lui.

Alte defecţiuniAtunci când lampa stop rămâne iluminată după acţionarea pedale de

frână, defecţiunea induce în eroare conducătorii vehiculelor din coloană şi se datorează:

slăbirii arcurilor de readucere a saboţilor de frână, reglării necorespunzătoare a frânei de mână, nerevenirii pedalei de frână la poziţia normală sau reglării eiincorecte înfundării orificiului de compensare.

Pentru a descoperi şi elimina defecţiunile, se efectuează un control amănunţit la staţii de lucru autorizate în domeniu.

Lucrarile la sistemul de franare necesita o curatenie excesiva si un mod de lucru precis.Sistemul de franare, esential pentru siguranta ta, este verificat separat in timpul inspectiei

tehnice. Elementele sistemului de franare supuse verificarii sunt:

Frana de serviciu Frana de stationare Timonerie (Cablu, tije de actionare) frana de stationare Comanda franei de stationare Pedala franei de serviciu Frana de mana Rezervor lichid de frana Cilindrul principal de frana Conducta frana Racord flexibil de frana Compensator, repartitor de franare Placuta de frana Disc de frana Etrier, cilindru pistonas etrier Tambur de frana Asistenta la franare Conducte sistem de asistenta la franare

Pompa asistenta la franare Pompa suplimentara asistenta la franare (de urgenta) Sistem anti-blocare roti

Lichidul de frâna

Pentru a asigura o eficienta maxima, lichidul de frana trebuie sa fie inlocuit in mod regulat: la fiecare 120.000 km sau la 4 ani, conform carnetului de intretinere Renault. De fapt, inlocuirea lichidului de frana permite pastrarea proprietatilor de origine ale franarii in toate situatiile, cu scopul de a evita „oboseala” lichidului de frana prin fierberea si oxidarea elementelor metalice ale sistemului de franare care intra in contact cu acesta.

In timpul functionarii, temperatura franelor creste ca urmare a frecarii dintre placute si discuri. Lichidul de frana care se gaseste in etriere este supus cu precadere fenomenului de „fadding” care se manifesta prin efectul de „pedala moale”. Daca se remarca o scadere a nivelului lichidului de frana, nejustificata de uzura placutelor sau a discurilor, aceasta este rezultatul unei fisuri in circuit.

Cand lichidul de frana fierbe apare fenomenul de „vapor lock”. Supraincalzirea discurilor se poate produce ca urmare a unei utilizari intense, a conducerii sportive, situatii in care discurile au atins sau nu grosimea minima. „Faddind-ul” este lipsa de putere a franei si poate fi cauzata de uzura discurilor, a temperaturii anormal de ridicate a discurilor sau a placutelor, dar nu din cauza lichidului de frana – „vapor lock”. Daca pozitia pedalei de frana coboara progresiv, in urma franarilor prelungite (pierdere de presiune), atunci exista o pierdere de lichid la nivelul clindrului principal de frana.

Plăcuţele de frână

Prin inlocuirea placutelor de frana se pastreaza proprietatile de franare de origine in orice conditii: fara incarcatura, cu incarcatura, cat si in conditii de utilizare intensa. Uzura acestora este cauzata de frecarea produsa prin franare. Astfel, este important ca acestea sa fie verificate regulat si schimbate cand grosimea garniturii atinge cote minime.

Durata de viata a placutelor depinde de tipul de vehicul, de conditiile de utilizare si de starea drumurilor. In plus, in timpul franarii, greutatea este transmisa in fata. Acest fapt face ca placutele si discurile din fata sa lucreze mai mult decat cele din spate. Placutele uzeaza treptat discurile, care trebuie la randul lor sa fie inlocuite la al doilea sau al treilea schimb de placute de frana (in functie de modul de utilizare).

5 JUSTIFICAREA SOLUŢIEI CONSTRUCTIVE ALESE ŞI CALCULUL FRANEI AUTOTURISMULUI

5.1 JUSTIFICAREA SOLUŢIEI CONSTRUCTIVE

Se alege frana cu disc si etrier datorita eficacitatii mult mai mari fata de cea cu tambur si saboti.

5.2 CALCULUL FRANEI CU DISC SI ETRIER

Alegerea dimensiunulor de gabarit ale autovehiculului

- lungime: L 4700mm

- latime: l 1840mm

- inaltime: Ha 1490mm

m0 1600kg- masa proprie:

- ampatament: A 2800mm

Parametrii de greutate ai automobilului

- numarul de locuri:

Nl 5

- masa medie a unui pasager:

mp 75kg

- masa medie a bagajului unei persoane:mb 25kg

- masa totala a autovehiculului:mt m0 Nl mp mb

mt 2100kg

- greutatea totala autovehiculului:Ga g mt

Ga 20593.97N

Repartiţia greutăţii pe punţi:

a 0.45 A a 1.26m

b 0.55 A b 1.54m

hg 0.46 m

-pe puntea faţă:

m1 mtb

A m1 1155kg

-pe puntea spate:

m2 mta

A m2 945kg

Raza dinamica a rotii:

Se adoptă: -coeficient de deformare al pneului; 0.93-lăţimea balonului: B 225mm

-diametrul exterior al jenţii: d 17in

-înălţimea balonului pneului; H 70mm

-raza statică a roţii; rsd

2H rs 285.9mm

-raza de lucru a roţii; r rs r 0.27m

Sistemul de franare se calculeaza prin stabilirea unei deceleratii maxime pe care trebuie sa o aiba vehicolul in cazul unei franari de urgenta:

Se alege deceleratia maxima a autovehicului:

afmax 6....6.5m

s2

afmax 6.5m

s2

Forta de franare a sistemului de franare:

Ff

Ga

gafmax Ff 13650N - forta de franare totala a autoturismului

Ff Ff1 Ff2

Ff1

Ff2- raportul dintre fortele de franare realizate la cele doua punti.

bafmax

ghg

aafmax

ghg

1.93

Ff2

Ff

1 Ff2 4656.14N

Ff1 Ff2 Ff1 8993.86N

Pentru autoturismul nostru, s-au ales urmatorul tip de dispozitiv de franare:

Pentru puntea fata:

D1 245mmFrane cu discuri ventilate

Pentru puntea spate:

D2 245mmDiscuri neventilate

Se alege raportul intre raza exterioara si raza inerioara a discului de franare:

ri

re0.60......0.75 se alege 0.70

re

D1

2 re 122.5mm - raza exterioara a discului

ri 0.8 re ri 98mm - raza interioara a discului

rm

ri re

2 rm 110.25mm - raza medie a discului

U1

Ff1 r

2 rm U1 10845.13N - forta periferica care trebuie obtinuta la

discurile puntii fata

- forta periferica care trebuie obtinuta la discurile puntii spateU2

Ff2 r

2 rm U2 5614.54N

Se adopta caracteristica franelor (pt. frane cu disc si fara servoefect 0.5 ... 0.65)

C1 0.5 - caracteristica franei pentru puntea fata

C2 0.64 - caracteristica franei pentru puntea spate

S1 C1 U1 S1 5422.57N

S2 C2 U2 S2 3593.31N

Se aleg constructiv dimensiunile placutelor de franare, si se verifica ulterior, printr-un calcul de incalzire al franelor.

Considerand distributia presiunilor pe suprafata garniturilor de frictiune, distanta y0 de la centrul cercului la linia de actionare a fortei tangentiale de frecare rezultante, in cazul unui sector de cerc de raza r va fi data de relatia :

Se definesc elementele :r - raza discului ri - raza interioarare - raza exterioara

r 122.5ri 98

re 122.5

15

45

y2 r cos ( )

3 y 62.04

y0

2

2

2 r cos ( ) r

23 2

d

2

2

r2

d

y0 0.88

In cazul unei portiuni din sectorul circular distanta f se calculeaza cu relatia:

rmre ri( )

2 rm 110.25

f

sin

2

rm

2

f 2.39

Momentul de frinare dezvoltat de o frina cu disc deschisa se calc cu relatia :Mf = * N1 * f * nfN1 - reprezinta reactiunea normala a discului asupra garniturilor de frictiune nf - numarul perechilor de suprafete de frecare

0.6

35nf 2

N1 r cos f( ) N1 89.26

Mf N1 f nf Mf 255.69

Coeficientul de eficacitate:

E=Mf/Su*re

Su N1 N11

tan f( ) Su 68.25

EMf

Su re E 0.03

6 BIBLIOGRAFIE

1 Untaru,M.ş.a. Calculul şi construcţia automobilelor. E.D.P., Bucureşti, 1982.

2 Automobile. Câmpian V. Vulpe V. Ciolan Gh. Enache V. Preda I. Câmpian O. Universitatea din Braşov, 1989 Cota IV2798

3 Construcţia şi calculul autovehiculelor. Untaru M. Câmpian V. Seitz N. Pereş Gh. Vulpe V. Ciolan Gh. Enache V. Todor I. Filip N. Câmpian O. Universitatea din Braşov 1989

4 ***, http://auto.unitbv.ro/moodle – Calculul şi construcţia autovehiculelor 2011-2012