Freios Scania

© Scania CV AB 1997-05

Tecnologia básica de freio/travões

10:01-01pbPrimeira Edição

1 710 468

2 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 3

Indice

Freio/travões das rodas................................4Funcionamento do freio/travões de rodas.......4Freio/travão com boa manutenção, umfreio/travão seguro..........................................5

Guarnições de freio/calços de travão..........5Fricção/atrito estável ......................................7Influência da largura das guarnições/calçosna duração dos mesmos ..................................9Guarnições/calços curtos ou longos .............10

Tambores de freio/travão...........................12Generalidades ...............................................12Aparecimento de trincas/gretas poraquecimento..................................................12Tensões no tambor de freio/travãoao frenar/travar .............................................13Tensões no tambor de freio/travãodepois de esfriar............................................13Aparecimento de rugosidades etrincas/gretas a toda espessura do tambor ....14

Fatores determinantes da redução da forçade frenagem/travagem................................16Fading ...........................................................16

Fenômenos que reduzem o conforto -vibrações......................................................20Generalidades sobre vibrações .....................20Ruídos agudos do freio/travões -”Chiadeira” ...................................................21Ruídos graves do freio/travões -”Zumbido”....................................................22Vibrações de baixa freqüência,velocidade alta ..............................................23Vibrações causadas pormanchas térmicas..........................................23Vibrações de baixa freqüência,velocidade baixa ...........................................24

Indice

4 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Freio/travão de rodasO freio/travão a tambor é o tipo de freio/tra-vões mais comum em veículos pesados.

Existem variados tipos de ativação e comandodas sapatas/maxilas de freio/travões. As dife-renças são diminutas no que refere a funciona-mento e desempenho.

O freio/travões de rodas da Scania é do tipochamado de ”Excêntricos em S”, no qual assapatas/maxilas são prensadas contra o tamborpor rotação de um eixo excêntrico.

A ativação do freio/travão de rodas é feita pormeio de ar comprimido. O ar é comprimidopelo compressor e é armazenado nos depósitosde ar comprimido. Dos depósitos, é monitori-zado para as câmaras de freio/travões atravésda válvula do freio/travões de serviço, obtendoassim a retardação desejada.

1 Alavancas de freio/chaves de travões(existem com ajuste manual ou auto-mático)

2 Eixo excêntrico do freio/travão(excêntrico em S)

3 Rolete de pressão4 Mola de retorno5 Pino de sapata/perno de maxila6 Guarnição de freio/Calço de travão7 Sapata/maxila

1 =Altura de elevação dasapata/maxila

ρ =ângulo de desgasteα =ângulo de ataque

Em todaρ extensão de,α mesma altura de eleva-ção da sapata/maxila é proporcionada por

Freio/travões de rodas

Funcionamento do freio/travõesde rodasA membrana no interior da câmara de freio/tra-vões pressiona para fora a haste de pressão(área × pressão). A alavanca de freio/chave detravões1 está ligada com a haste de pressão efaz girar o eixo excêntrico2 (com o excêntricoem S), o qual pressiona as sapatas/maxilas parafora, contra o tambor.

Deste modo, a força de frenagem/travagementre os calços/maxilas e o tambor é definidapela ação coordenada do ar comprimido, dacâmara de freio/travões, da alavanca/chave edo eixo excêntrico com seu excêntrico em S.

O excêntrico em S é conformado de talmaneira que a altura de elevação durante a fre-nagem (ou seja, o percurso vertical das sapa-tas/maxilas contra o tambor) seja igual,independente da posição dos roletes sobre oexcêntrico.

No diagrama da direita podemos ler a altura deelevação das sapatas/maxilas em função dodesgaste e do ângulo de ataque. Independente-mente do desgaste, um certo ângulo de rotaçãodo eixo excêntrico provoca sempre a mesmaaltura de elevação.

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 5

Freio/travão com boa manuten-ção, um freio/travão seguroPara conservar o funcionamento seguro e oti-mizado do freio, os componentes do sistemadevem ser continuamente verificados e ajusta-dos em conformidade com as nossas recomen-dações.

Uma boa manutenção do freio reduz aomínimo o risco de perturbações tais como”puxar” para um lado, desgaste desigual dasguarnições/calços ou sobrecarga de uma dasrodas. Essas anomalias podem levar à reduçãoou mesmo desaparecimento da capacidade defrenagem/travagem, com os danos inerentes.(Veja ” Fatores determinantes da redução daforça de frenagem/travagem, fading térmicomecânico”.)

Guarnições de freio/Calços de travão

Guarnições de freio/Calços de travãoOs fabricantes de guarnições de freio/calços detravão consideram normalmente a composiçãode seus produtos como segredo de fabrico.

De um modo geral, uma guarnição defreio/calço de travão é composta por algunselementos constituintes, cada qual com suatarefa específica.

Normalmente admitem-se três componentesbásicos de uma guarnição/calço.

O primeiro componente é ummaterial de fric-ção/atrito, ou seja, o material que executa o tra-balho de frenagem/travagem e que éresponsável pela duração da guarnição/calço(50-70% da guarnição/calço são constituídospor este material, cuja estrutura é a base paramaior duração).

O material deste componente varia de fabri-cante para fabricante. Exemplos de materialsão Ferro, fibra de vidro, etc.

De um modo geral, pode-se afirmar que, naseleção do material de fricção/atrito, é fatordecisivo a resistência ao desgaste, que sejabrando em sua ação sobre o tambor, e aindaque seja isolante térmico (ou seja, que não con-duza calor para o cubo da roda)

O segundo componente tem por função ligar omaterial de fricção/atrito e dar uma forma está-vel à guarnição/calço. Normalmente este com-ponente é designado poraglutinante (5-15% domaterial total).

A guarnição/calço deve ter uma forma estávelmesmo com temperaturas e pressões extrema-mente altas.

Exemplos de aglutinante são materiais como aborracha ou resinas.

O terceiro componente é um material que devegarantir a estabilidade de fricção/atrito, especi-almente com altas temperaturas. Reduz oesforço de frenagem/travagem do freio/travãode rodas sobrecarregado lubrificando a guarni-ção/calço. Designamos este componente dematerial de modificação, e pode ser grafite,material orgânico, areia, etc.

O fabrico de guarnições de freio/calços de tra-vões para caminhões pode parecer fácil.

A realidade é, contudo, diferente. O fabrico deuma guarnição/calço exige do fabricante umlongo período de pesquisa e de testes antes queo mesmo possa ser considerado de interesse.

6 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Que requisitos deve satisfazer uma guarni-ção/calço para ser aprovado pela Scania?

As exigências de uma boa guarnição/calçoresultam do compromisso entre nossas própriaselevadas exigências, requerimentos legais naci-onais (veja National Legal Requirements), bemcomo exigências de nossos clientes.

Em seguida se indicam características quedevem ser consideradas:


Fricção/atrito estável

O coeficiente de fricção/atrito da guarni-ção/calço deve ser, tanto quanto possível, cons-tante em toda a faixa de utilização (gama detemperaturas), ou seja, não deve reduzir acapacidade de frenagem/travagem. (Veja tam-bém ” Fatores determinantes da redução daforça de frenagem/travagem”)

Forma estável

A guarnição/calço deve agüentar as solicita-ções mecânicas sem formação de trincas/gretasou largar fragmentos.

Chiadeira, tendência para vibrações

A tendência para vibrações que uma guarni-ção/calço possa ter, tem importância para even-tuais problemas de conforto

Duração da guarnição de freio/calço detravão

Longa duração (A introdução das guarni-ções/calços sem asbestos reduziu as opções dematerial disponíveis)

Duração do tambor de freio/travão

A guarnição/calço deve ser, tanto quanto possí-vel, branda em sua ação sobre o tambor, ouseja, reduzir ao mínimo a formação de man-chas térmicas ou trincas/gretas (Veja ”Tambo-res de freio/travão”)

Consideração pelo meio ambiente

Disposições legais, materiais sem asbestos

Facilidade de operação

Peso reduzido, suave para as mãos, isento depoeiras, etc.

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 7

Fricção/atrito estávelÉ necessário o maior cuidado ao selecionaruma guarnição de freio/calço de travão, umavez que materiais diferentes podem ter proprie-dades completamente distintas. Antes da apro-vação de uma guarnição/calço para montagemem nossa produção, o mesmo foi submetido auma longa série de testes no laboratório (capa-cidade de frenagem-, fading-, duração-, des-gaste-, vibrações, etc.). O número deguarnições/calços que são aprovados é muitoreduzido. Depois dos testes de laboratório,estas guarnições/calços são ainda testados emveículos em circulação.

Pesquisas e estudos comparativos entre diver-sos tipos de guarnições/calços mostram dife-renças muito pronunciadas, que resultam tantodas propriedades testadas como dos métodosde teste.

A fricção/atrito varia com a velocidade deescorregamento e com a temperatura. Nesterespeito, cada guarnição/calço tem a sua curvade fricção/atrito específica.

Ao comparar duas guarnições/calços, A e B, nobanco de provas de rolos, a 3 km/h e a 60 km/h(exigência legal) podemos ver que as guarni-ções/calços têm o mesmo desempenho a baixavelocidade e que A tem mais fricção/atrito queB a alta velocidade.

O coeficiente de fricção/atritoµ vai se modifi-cando à medida que a velocidade aumenta, epode se verificar a importância de ter umacaracterística correta durante toda a faixa develocidades. Esta característica é designada de”Fading de velocidade”.

Coeficiente de fricção/atritoµ em função davelocidade

Coeficiente de fricção/atritoµ em função datemperatura


O diagrama à direita mostra a variação do coe-ficiente de fricção/atrito em função da tempe-ratura

O coeficiente de fricção/atrito deve ser estável,uma vez que sua redução significa uma dimi-nuição na capacidade de frenagem/travagem.

8 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Uma redução razoável da fricção/atrito é umapropriedade positiva, para evitar que o trabalhode frenagem de uma roda seja excessivo. Ofreio sobrecarregado ”entrega” parte de seuesforço, distribuindo o mesmo pelas outrasrodas. É importante considerar a influência datemperatura, para reduzir o risco de ”surpre-sas” tais como falta de frenagem/travagemmomentânea ou menor adaptação de freio/tra-vões.

Durante uma pesquisa para testar a estabilidadede fricção/atrito de 24 produtos diferentes,foram verificadas grandes diferenças. O testemostra que algumas das guarnições/calços têmcaracterísticas tão ruins que o funcionamentodo freio/travão em condições difíceis de frena-gem/travagem é afetado. Veja o diagrama àdireita.

O fading térmico e o fading por velocidadedevem ser iguais em todas as rodas do veículo,incluindo carreta/reboque, para evitar umaredistribuição de trabalho de frenagem/trava-gem indesejável.

A capacidade de frenagem/travagem tambémdiminui, se as guarnições/calços tiverem a ten-dência avitrificar. A vitrificação é um fenô-meno que provoca uma redução progressiva dafricção/atrito e que pode ocorrer quando severificam frenagens/travagens suaves mas pro-longadas.

O que acontece quando uma guarnição/calçovitrifica é que o ”material de modificação”com características lubrificantes se acumula nasuperfície da guarnição/calço. Este material énormalmente queimado durante as frena-gens/travagens, mas, quando estas forem sua-ves e prolongadas, a temperatura não é tãoelevada e o material não desaparece.(Veja ”Fatores determinantes da redução daforça de frenagem/travagem”)

Estes resultados comprovam a importância doponto de vista de segurança de usar exclusiva-mente guarnições/calços testadas para o veí-culo em questão. Este problema não existequando o veículo deixa a fábrica, mas podeaparecer quando tiverem que ser substituídasas guarnições/calços. Por esses motivos deveusar exclusivamente guarnições/calços origi-


10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 9

S = Desgaste

Influência da largura dasguarnições/calços na duraçãodos mesmosA Scania utiliza atualmente quatro largurasdiferentes de guarnições/calços

A 127 mm (5”) em eixos de apoio

B 178 mm (7”) em eixos dianteiros- eeixos de apoio

C 203 mm (8”) em eixos dianteiros, detração e de apoio

D 254 mm (10”) em eixos de tração

O ideal é que a largura da guarnição/calço sejaadequada para a tarefa que o freio deve reali-zar.

Uma consequência da não adaptação pode seruma diferença no desgaste a guarnição/calçomenos larga se desgasta mais rapidamente).

O fator de desgaste mais sensível é a tempera-tura, uma vez que a velocidade de desgasteaumenta com a temperatura.

Por esse motivo sempre se procura manter atemperatura das guarnições/calços tão baixaquanto possível.

O diagrama da direita ilustra a velocidade dedesgaste de uma guarnição/calço Scania nor-mal.

O calor é criado na superfície de contato entrea guarnição/calço e o tambor de freio/travão e édissipado para o meio ambiente pelo tambor.A capacidade de dissipação de calor é, por essemotivo, muito importante para o desgaste daguarnição/calço.


10 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Pode-se comparar a capacidade de dissipaçãode calor de um freio/travão de roda com baldesde água de diversos tamanhos. O tamanho dobalde (5”, 7”, 8”, 10”) corresponde à largura dofreio/travão ou tambor e os furos no fundo dobalde à capacidade de dissipação de calor res-petiva. As torneiras e o fluxo de água para obalde representam o trabalho de frenagem/tra-vagem a efetuar.

Com o mesmo afluxo de energia de frena-gem/travagem, ou seja, calor produzido, vemosque o nível varia de balde para balde. O nívelmais alto no balde simboliza e corresponde auma temperatura mais elevada no tambor.

A interpretação prática desta representaçãosimbólica leva à conclusão de que um tambormaior tem mais capacidade de absorção e dissi-pação que um menor.

O ponto crítico é quando a temperatura atingevalores tão elevados (o balde fica cheio), que odesgaste das guarnições/calços aumenta rapi-damente e ocorre o risco de fading térmico.

A conclusão é que, para um mesmo trabalho defrenagem/travagem guarnições/calços estreitose tambores pequenos correspondem a desgas-tes mais pronunciados que guarnições/calçoslargos e tambores grandes.

Guarnições de freio/Calços detravão curtos ou longosDesde 1989 a Scania passou a usar guarni-ções/calços ”curtos”, quando anteriormenteusava guarnições/calços ”longos”.

A quantidade de material usado nas guarni-ções/calços ”curtos” corresponde a 65% domaterial usado nas guarnições/calços ”longos”.Este fato pode parecer uma contradição quandomuitas vezes se afirma que a área de frena-gem/travagem é sinônimo de qualidade.

Em nossas pesquisas e testes verificamos que aduração total não é reduzida quando se usauma guarnição/calço mais curto. Entretanto,verificamos que a formação de manchas térmi-cas se reduziu bastante.

Além disso, desaparecem quase por completoas vibrações de baixa frequência a altas veloci-dades.(Veja ”Fenômenos que reduzem o conforto -vibrações”


10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 11

A duração das guarnições/calços curtos não émenor (a pesar de termos afirmado anterior-mente e no contexto com a largura das guarni-ções/calços, que uma área menor produz maiortemperatura e por isso mais desgaste) por que oapoio das guarnições/calços contra o tambor émais perfeito, e porque o tambor esfria maisfacilmente (o espaço livre entre guarnições/cal-ços é maior)

A figura à direita ilustra a diferença no contatoentre uma guarnição/calço curta ou longa e otambor.

Aí se mostram duas guarnições/calços emcorte. Pode se ver que o encosto da guarni-ção/calço contra o tambor se faz por uma sériede pontos de contato.

Quando se aplica a mesma força para pressionaruma guarnição/calço curta ou longa , obtêm-semais pontos de contato na guarnição/calço curta.Assim a temperatura dos pontos de contato éreduzida, mais que compensando o compri-mento da guarnição/calço

Guarnições de freio/Calço de travão

A = Guarnição/calço curtoB = Guarnição/calço longo

12 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Tambores de freio/travão

GeneralidadesAs exigências de um tambor de freio/travãosão muitas. Deve ser resistente a altas tempera-turas, deve dissipar bem o calor, não deve sedeformar, deve ser resistente ao desgaste, etc.

Para conseguir um tambor de freio/travão comtodas estas qualidades é necessário um meticu-loso trabalho de pesquisa e teste, tanto no labo-ratório como em veículos em circulação.

A seleção do material de um tambor defreio/travão representa sempre um compro-misso, para conseguir o melhor conjunto depropriedades possível.

O material dos tambores de freio/travões éferro fundido em liga de alto teor, e com con-teúdo de grafite tão alto quanto possível. O altoteor da liga proporciona resistência e estabili-dade de forma, ao passo que o grafite garante adissipação de calor.

O tambor, a pesar de sua elevada qualidade,tem limitações quanto a resistência a aqueci-mentos localizados. (Veja ”Aparecimento detrincas/gretas por aquecimento”)

Temperaturas uniformes mas altas tambémproduzem alterações, que podem provocar pro-blemas, se forem demasiado pronunciadas.(Veja ”Fatores determinantes da redução daforça de frenagem/travagem - Fading térmicomecânico”)

Durante uma frenagem/travagem intensiva,grandes quantidades de energia cinética sãotransformadas em energia térmica. O calorresultante da fricção/atrito do movimento entreo tambor e a guarnição/calço, não é uma formade energia aproveitável e tem que ser dissipadopara o meio ambiente através do tambor. (Veja”Guarnições de freio/Calços de travão”)

A pesar da capacidade do tambor em dissiparcalor, podem aparecer fenômenos negativos,para além do desgaste normal. Um exemplosdestes fenômenos são as trincas/gretas e asmanchas térmicas


Aparecimento de trincas/gretasde origem térmicaNo diagrama está representada a distribuiçãode temperatura num tambor, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e10 segundos depois do início da frenagem/tra-vagem. A temperatura, numa camada superfi-cial muito delgada, sobe rapidamente,atingindo o máximo após cerca de dois segun-dos. Em seguida baixa de novo, devido ao fatode o veículo já ter reduzido a velocidade, e por-tanto a formação de calor se ter reduzido. Aonda de calor se propaga através do ferro e atemperatura igualiza progressivamente.

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 13

Tensões no tambor de freio/tra-vão ao frenar/travarQuando a camada interior esquenta, o materialtende a se expandir. Isso não é possível, devidoao fato de a grande massa restante do tambor,exterior a essa película, ainda estar fria. Destemodo aparecem tensões, tanto maiores quantomaior for a temperatura na camada de contato.Se forem atingidas temperaturas muito altas,pode mesmo o material fluidificar pontual-mente, resultando uma deformação perma-nente. Visível, fica uma pequena elevação nasuperfície do tambor (veja figura).

(Veja também em ”Influência da largura dasguarnições/calços na duração dos mesmos”).

Tensões no tambor de freio/tra-vão depois de esfriarQuando o ferro fundido esfria, tem tendênciapara retornar à posição de partida e ocorremesforços de tração na camada superficial. Estatração resulta de compressão anterior e podeser tal que o material atinja a carga de rotura,formando pequenas trincas/gretas superficiais.Depois de algum tempo, essas trincas/gretasestarão distribuídas uniformemente ao longodo tambor (veja a figura). Estas trincas/gretasnão têm significado desde que estejam bemdistribuídas em toda a superfície e não tenhammais de 1 mm de profundidade, aproximada-mente.


14 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Aparecimento de rugosidades etrincas/gretas a toda a espessurado tamborGrandes trincas/gretas e manchas térmicasnegras aparecem quando o freio for esquentadoaté o limite de temperatura em que ocorremmodificações no material da guarnição/calço etambor.

Algumas zonas da guarnição/calço entramentâo em contato com o tambor, que não mais éredondo. A superfície de contato fica menor,ocorrendo uma grande formação de energialocalizada. Resultará um grande aumento detemperatura.

Quando a temperatura aumenta muito, ocorremmodificações químicas na guarnição/calço, queaumentam a fricção/atrito (ver figura). Umazona que esquenta mais, desenvolve mais calore vai esquentar ainda mais que as zonas vizi-nhas. Deste modo, uma rugosidade do tamborvai se acentuando.

A guarnição/calço atingiu agora uma tempera-tura em que a velocidade de desgaste é anor-malmente elevada, apresentando sinais clarosde desgaste localizado.

No tambor aparece uma mancha térmica per-manente, com uma trinca/greta

Se o tambor tiver várias destas manchas térmi-cas, próximas uma da outra, as trincas/gretaspodem se reunir, enfraquecendo o tambor.

Uma trinca/greta suficientemente longa e pro-funda pode levar à destruição do tambor.

1. Tambor de freio/travão com manchas detêmpera


A = NormalB = Instável

2. O mesmo tambor que em 1, com mais700 frenagens/travagens

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 15

Manchas de têmpera podem ocasionar vibra-ções no volante de direção ou outras vibrações,antes de poder ser detectada formação notávelde trincas/gretas

Medidas para resolver ou evitar o problema:

• Quando se verifiquem problemas com tam-bores de freio/travão rachados ou trinca-dos/gretados, deve verificar e ajustar osistema de freio/travão, seguindo nossas ins-truções. Essas verificações e ajustes evitamconsequências graves. Também deve sefazer a adaptação do freio/travão da car-reta/reboque.

• Do ponto de vista de distribuição do calor, asguarnições/calços curtos são preferíveis.Este efeito distribuidor ainda é melhoradopor um apoio mais uniforme e regular con-tra o tambor. Veja ”Guarnições de freio/Cal-ços de travão”.

• Tambores maiores e mais espessos são pre-feríveis. São mais resistentes e contrariammais a concentração localizada de calor e aondulação superficial. Além disso, compeso e volume aumentados, aumenta tam-bém a capacidade de dissipação de calor.

• O uso mais generalizado de freios auxiliarestais como o freio-motor e o retardador con-tribui para reduzir a sobrecarga dosfreios/travões de rodas.


3 Tambor com forte formação de trincas/gre-

4. O mesmo tambor que em 3, com mais700 frenagens/travagens

5. Caso limite, que obriga a descartar otambor.

6. Aspeto do desgaste que obriga a destruir otambor

16 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

a) Fading = reduzidoµb) O aglutinante se concentra na superfície

(zona de trabalho normal)c) O aglutinante evapora. Permanece o material

de fricção/atrito

Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem

Fading1 Fading térmico - modificação desejável

das propriedades das guarnições defreio/calços de travão

Normalmente, o coeficiente de fricção/atrito deuma guarnição/calço diminui com temperaturacrescente. Veja a figura

Um fading limitado é um fator desejável e esta-bilizador, uma vez que ”transfere” um poucoda sobrecarga para os outros freios/travões deroda, menos carregados. Deste modo, reduz orisco de danos por excesso de temperatura.

Pode se obter um fading desejado, agregandodeterminados ”materiais de modificação” aomaterial das guarnições/calços, que mostremefeito quando começam a esquentar.

A alteração da fricção/atrito em função da tem-peratura é muito variável com o tipo de guarni-ção/calço. As guarnições/calços da Scaniapossuem sempre o efeito desejado e controladode alteração da fricção/atrito.

Fatores determinantes daredução da força defrenagem/travagemAs causas de redução ou desaparecimento deação de frenagem/travagem podem ser muitas.As mais correntes são uma drenagem incom-pleta dos depósitos de ar (formação de gelo),manutenção deficiente dos componentes pneu-máticos (p. ex. válvulas, tubos e mangueiras)bem como de componentes mecânicos nosfreios/travões de rodas ( p. ex. câmaras defreio/travões, alavancas de freio/chaves de tra-vões, ajuste de sapatas/maxilas e eixo excên-trico).

Quando a manutenção corrente é feita deacordo com as instruções, o risco de avariasno sistema de freio diminui bastante.

Contudo, mesmo que tudo no sistema de freiofuncione, a capacidade de frenagem no con-junto pode variar com o tipo de guarnições/cal-ços e seu modo de trabalhar (temperatura detrabalho).

Analisaremos mais em pormenor alguns dessesfenômenos.

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 17

S = deslocamento da câmara de freio/travõesF = força de pressão


2 Fading térmico - modificação indesejáveldas propriedades das guarnições defreio/calços de travão

Uma guarnição/calço com fricção/atrito reduzi-dos, em que µ baixa demasiado com tempera-tura crescente, é uma guarnição/calço ruim enão confiável (veja figura).

3 Fading térmico mecânicoEste tipo de fading muitas vezes não é conside-rado, a pesar de suas consequências do pontode vista da segurança no trânsito poderem serdesastrosas.

O que acontece é o seguinte: ao frenar liber-tam-se grandes quantidades de energia nofreio/travões de rodas. Esta energia é transfor-mada em calor.

Com temperatura crescente, aumento o diâme-tro dos tambores (dilatação térmica). Oaumento de diâmetro depende da temperatura,do material e das dimensões do tambor.

Para conseguir o mesmo efeito de frena-gem/travagem a quente como a frio (o tambordilata) o eixo excêntrico vai girar mais, o quetem por consequência um deslocamento maiorda câmara de freio/travões. A câmara defreio/travões é construída de tal maneira que aforça para determinados deslocamentos(máximo, mínimo, veja manual de serviço)seja constante. Se, entretanto, o deslocamentoaumentar, passando fora da zona de trabalhonormal, a força diminui com o aumento do des-locamento.

O risco de obter um efeito de frenagem insufi-ciente devido a deslocamento excessivoaumenta quando o freio estiver mal ajustado.

18 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Caso extremo

Zona de trabalho normal (A)


Também ocorre × uma redução do momentoque atua sobre o eixo excêntrico, ou seja, aforça do pistão x o comprimento da ala-vanca/chave. (M1 = F×L1 é ,maior que M2 =F×L2. Além disso, a força F diminui quando odeslocamento aumenta, o que reduz aindamais M2)

Quando as alavancas de freio/chaves de tra-vões não estão corretamente ajustadas, o deslo-camento das câmaras de freio/travões podemser insuficientes.

Para evitar as consequências negativas destesfatores, os freios/travões de rodas devem teruma manutenção que siga as instruções (veja”instruções para inspeção, grupo 0)

4 Vitrificação ou alisamento da guarnição/calço

A vitrificação representa uma deterioração pro-gressiva da fricção/atrito quando se verificamfrenagens suaves mas prolongadas

Na superfície de desgaste da guarnição/calçose acumula material com ação ”lubrificante”.Esse material é necessário para aumentar aduração da guarnição/calço, e proporciona aomesmo um certo fading (Veja ”Fading térmico- modificação desejável das propriedades dasguarnições de freio/calços de travão”).

Durante a vitrificação se acumulam materiaisna superfície da guarnição/calço. Esses materi-ais podem, normalmente, ser removidosfazendo algumas frenagens/travagens a fundo,renovando desse modo a superfície de contato.

Algumas guarnições/calços mostram mais ten-dência para a vitrificação que outros.

A meta é não modificar o coeficiente de fric-ção/atrito, mantendo-o em princípio constante.

A estabilidade do coeficiente de fricção/atritoé, contudo, altamente dependente da qualidadeda guarnição/calço. Por esse motivo deve sem-pre usar guarnições/calços originais.

Nota! Uma guarnição/calço vitrificada nemsempre apresenta a superfície brilhante. Podemesmo estar coberta de poeira.

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 19


5 Fading por velocidadeO fading por velocidade é uma diminuição doefeito de frenagem/travagem quando a veloci-dade aumenta. Está relacionado com o fadingtérmico, uma vez que uma frenagem/travagema alta velocidade provoca um aquecimentomuito rápido na superfície de contato entre aguarnição/calço e o tambor. Como já foi visto,a fricção/atrito diminui com a temperaturacrescente (veja ”Fading”).

6 Envelhecimento da guarnição/calçoTemperaturas altas muito prolongadas podemprovocar um ”envelhecimento” prematuro daguarnição/calço, ou seja, alguns dos componen-tes podem se modificar ou mesmo se desagregarantes de terem trabalhado. As propriedades e africção/atrito da guarnição/calço podem entãopiorar.

7 OutrosOleos, água, poeira, etc. têm uma influêncianegativa sobre a fricção/atrito.

20 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Fenômenos que reduzem o conforto

Fenômenos que reduzemo conforto - vibrações dosfreios/travões

Generalidades sobre vibraçõesVibrações causadas pelo freio/travão das rodassão desconfortáveis numa gama ampla de fre-quências e originam problemas variados,dependentes da frequência.

Normalmente falamos em cinco tipos de vibra-ções ou fenômenos vibratórios.

”Chiadeira”

- Vibração de alta frequências, que incomoda oouvido.

”Zumbido”

- Vibração da ordem dos 50 Hz que ocorredurante ao dar a ré.

Vibrações de baixa frequência

- 2 vezes por giro das rodas a alta velocidades,a mais que 70 km/h.

- 2 vezes por giro das rodas a baixa velocida-des, a aproximadamente 40 km/h.

- causadas por manchas de têmpera A frequên-cia é definida pela quantidade de manchas notambor.

A principal causa de vibrações no sistema defreios está no fato de os componentes querodam, p. ex. o tambor, não serem circulares(ovalados, enrugados, etc.). Por esse motivo, otambor tem uma oscilação radial.

Existem sempre perturbações sob forma deoscilações. Contudo, os componentes do veí-culo possuem normalmente capacidade deabsorção. Essa absorção evita, desde que asoscilações não sejam grandes, a formação devibrações. Quando o amortecimento por absor-ção diminui ou a perturbação aumenta, se for-mam vibrações que podem ser ainda ampliadaspor ressonância.

A ressonância ocorre quando um componentevibra com sua frequência própria mais oumenos como a corda de um violino sob ação doarco.

Pode ocorrer ressonância p. ex. quando um doseixos do veículo oscila em torno do seu eixo derotação ou quando uma roda dianteira oscilapara frente e para trás sobre o apoio do pinomestre. Neste caso, ocorrem vibrações novolante.

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 21

Ruídos agudos do freio/travões -”Chiadeira”Esta é uma vibração cuja frequência originaum som desagradável.

Guarnições/calços de alta fricção/atrito têmgeralmente uma tendência mais pronunciadapara criar este ruído que guarnições/calços debaixa fricção/atrito (pense na resina que seaplica ao arco do violino para aumentar suafricção/atrito).

Sabão no arco = ausência de som noviolino

Sabão no freio = ausência de ”chiadeira”,mas também ausência defrenagem/travagem(baixa fricção/atrito)

Uma origem da ”chiadeira” do freio/travõespode ser o resultado de frenagens/travagenspouco intensas, a velocidades moderadas, ouum mancal desgastado do eixo excêntrico ouda fixação das sapatas/maxilas. Outra causapode ser a rebitagem defeituosa das guarniçõesde freio/calços de travão, que pode provocarum apoio incorreto contra a sapata/maxila, como resultado de que os rebites afrouxem ou que aguarnição/calço afrouxe em volta dos rebites.

Rebitagem com força de aperto excessiva:

1 O material em volta do rebite incha, fazendocom que a guarnição/calço nos espaçosentre os rebites não entre em contato com asapata/maxila.

2 Podem aparecer trincas/gretas em volta dosfuros para os rebites.

Rebitagem com força de aperto em falta

1 Os movimentos entre guarnição/calço esapata/maxila, permitidos pelo fraco apertodos rebites, podem originar vibrações dotipo da ”chiadeira” do freio/travões.

2 Os movimentos entre guarnição/calço esapata/maxila podem ainda originar a fadigados rebites e o desgaste dos furos de rebite,provocando o desprendimento das guarni-ções/calços.

Para que a montagem seja correta, a força damáquina de rebitar deve ser de16 a 18 kN.Este valor é válido para todas as guarnições defreio/calços de travão da Scania.

Uma regra geral para rebitar guarnições defreio/calços de travão é que a superfície decontato das sapatas/maxilas esteja bem limpa.

Remova toda a oxidação/ferrugem esujeira/sujidade das sapatas/maxilas.

Esmerilhe eventuais rugosidades das sapa-tas/maxilas, tais como rebarbas nos furos dosrebites, mas não esmerilhe tanto que originerebaixos ou planos (veja a figura).


A Não é necessário retrabalharB Rebarbas nos furos de rebitagemC, D Esmerilagem mal feita

Superfície da sapata/maxila no furo de rebite

22 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Ruídos graves do freio/travões -”Zumbido”Durante a frenagem/travagem, as sapatas/maxilas são pressionadas contra o tambor defreio/travão. As molas da suspensão e as vigasdos eixos se deformam, girando um pouco, emconsequência do momento de frenagem trans-mitido. Durante esta rotação do eixo, o movi-mento da alavanca de freio/chave de travões eda haste de pressão é retardado pelo momentode inércia do sistema. A pressão das sapa-tas/maxilas contra o tambor de freio/travãoaumenta, o que por sua vez provoca uma maiorrotação das molas e vigas dos eixos. Veja afigura.

A pressão máxima entre sapatas/maxilas e tam-bor é rapidamente atingida. As sapatas/maxilasressaltam para trás sob ação da força elástica ea ação da alavanca de freio/chave de travões éretardada ainda mais e alivia a força de frena-gem mais que o necessário. Rapidamente seestabelece um fenômeno pendular de frenagemalternando com alívio do freio, o qual prosse-gue com a frequência própria do sistema doseixos.

A vibração surge com mais facilidade se oamortecimento (= fricção/atrito no sistema) forbaixa, por exemplo devido a baixa fricção/atrito nas buchas/casquilhos dos eixos excên-tricos do freio.

Como já descrevemos anteriormente, surgeuma vibração quando o tambor de freio/travãoe o eixo excêntrico se moverem em sentidosopostos. Quando se movem no mesmo sentido,a sapata/maxila primária é acionada por umaforça menor, reduzindo sua capacidade deauto-bloqueio.


1 = Sapata/maxila primária

10_2

103

1

10:01-01 pb © Scania CV AB 1997 23

Vibrações de baixa freqüência,velocidade altaEste tipo de vibrações pode aparecer durantefrenagens/travagens prolongadas, p. ex. emdeclives muito prolongados.

A distribuição de temperatura no tambor não éuniforme. Na posição A da figura o tambor temuma temperatura um pouco mais elevada.

O material neste ponto dilata mais que no res-tante do tambor. O resultado é que a superfíciedo tambor encurva para o interior. A guarni-ção/calço encostará somente neste ponto, queficará ainda mais quente. A rugosidadeaumenta mais, e o tambor fica ovalado.

Um tambor de freio/travão ovalado provocavariações de momento. Quando a rugosidadedo tambor atingir o ”dedão” da guarni-ção/calço, sucederá um forte auto-aperto dasapata/maxila, o que provocará um aumentodas variações de momento em torno do pino desapata/perno de maxila.

As variações de momento serão tanto menoresquanto mais ”dentro” da sapata/maxila for oponto de contato da guarnição/calço com otambor. (A força é constante, mas o braço daalavanca diminui).

Guarnições/calços curtos acarretam tambémvariações de momento menores, o que reduz asperturbações. A sua duração também diminui.


Vibrações causadas pormanchas térmicasAs manchas térmicas aparecem quando ofreio/travão esquenta para além do limite emque se verificam modificações no material dotambor de freio/travões. Veja ”Tambor defreio/travões”.

Frenagens/travagens intensivas a velocidadesaltas e frenagens/travagens suaves mas prolon-gadas podem originar manchas térmicas (irre-gularidades sob a forma de manchas detêmpera).

As manchas térmicas podem originar vibra-ções.

O problema é ainda amplificado, se a distribui-ção da frenagem/travagem pelos eixos não fora correta.

24 © Scania CV AB 1997 10:01-01 pb

Vibrações de baixa freqüência,velocidade baixaVibrações de baixa frequência, por exemplo dovolante de direção são desagradáveis durantefrenagens/travagens suaves a velocidades infe-riores a 40 km/h.

As variações de momento de frenagem/trava-gem se propagam via articulação do pino mes-tre ao barramento da direção, atingindo ovolante.

Normalmente, a origem está em deformaçõesou inclusão de sujeira/sujidade no conjuntoaro/jante-tambor-cubo.

Um aro/jante defeituoso, apertado num tambor ecubo, pode provocar a deformação do tambor.

Mesmo um aperto errado dos parafusos/pernosde roda pode provocar uma deformação dotambor.

Por esse motivo, o aperto deve ser feito com osmomentos indicados e seguindo o método detrabalho recomendado (veja o livro de instru-ções ou o manual de serviço grupo 9).


Documents

Freios Scania