Cuprins:

1. Introducerepag. 22. Calculul sistemului de franare..pag. 43. Determinarea momentelor de franare necesare la puntile autoturismuluipag. 74. Parametrii capacitatii de franare...pag.105. Calculul franei disc deschis..pag.146. Constructia si calculul franei tambur....pag.197. Coeficientii de eficacitate ai sabotilor..pag.218. Momentul de franare ai franei tambur cu saboti interior..pag.239. Autoblocarea sabotilor..pag.2610. Verificarea la uzura a franelor..pag.2611. Presiunea specifica ...pag.2712. Lucrul mecanic specific de franare...pag.2713. Puterea specifica de franare pe garnitura de frictiune..pag.2814. Calculul termic al franelorpag.3015. Calculul termic al franei la franare intensivepag.3116. Calculul si constructia mecanismului de actionare a sistemului de franare..pag.3217. Sistemele franei de stationarepag.3418. Sistemul de franare conventional..pag.3519. Caracteristicile ABS-ului..pag.4120. Caracteristicile ESP-ului...pag.4721. Frana Simplex...pag.4922. Frana Duplexpag.5023. Frana Servo...pag.5224. Actionarea sabotilor de franapag.5425. Actionarea sabotilor de frana de stationare sau de sigurantapag.5626. Frana disc deschisapag.5727. Frana disc inchisa..pag.5928. Actionarea hidraulica a franelorpag.6029. Pompa centrala..pag.6130. Conducte de legatura.pag.6331. Actionarea hidraulica cu servomecanism..pag.6432. Diagnosticarea sistemului de franare.pag.6533. Concluzie..pag.6834. Bibliografiepag.70

SISTEMUL DE FRANARE

Frnarea 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 i posibilitatea de monitorizare integrala a vitezei i acceleratiei acestuia in timpul exploatarii. In timpul franarii o parte din energia cinematica acumulata de autovehicol se transforma in energie termica prin frecare, iar o parte se consuma pentru invingerea rezistentelor la rulare si a aerului care se opune miscarii.Eforturile depuse pentru evolutia sistemului de franare in cadrul sigurantei active a automobilului. Astfel s-a micsorat spatiul de franare prin reprezentarea fortelor de franare proportionale cu sarcina statica si dinamica a puntii, s-au inbunatatit stabilitatea micarii i reversabilitatea automobilului in timpul procesului de franare prin introducerea dispozitivelor de antiblocare cu comanda electronica, fiabilitatea i siguranta in superizare prin marirea de circuite de actionare si proliferarea franelor suplimentare pentru incetinire.1.1.Rolul sistemelor de franareSistemul de franare al automobilelor trebuie s realizeze:-reducerea vitezei de deplasare pan la o valoare dorita, inclusiv pana la oprirea lui, cu o acceleratie ct mai mare si fara deviere primejdioasa de la traiectoria de mers;-mentinerea constanta a vitezei a atovehicolului in cazul coborarrii unei pante lungi;-mentinerea autovehicolului in stare de stationare pe teren orizontal sau pe panta; -sa fie capabil de anumite acceleratii impuse, s asigure stabilitatea autovehicolului in timpul franari, far s fie progresiv, far ocuri, distributia corect a efortului de frnare pe punti s nu necesite din partea conducatorului un efort prea mare pentru acionarea sistemului; - conservarea calitatilor de franare ale autovehicolelor in toate condiiile de drum intalnite in exploatare; s asigure evacuarea caldurii in timpul fanarii; s aib fiabilitate ridicat; s prezinte siguranta n functionare n toate conditiile de lucru; reglarea ocurilor s se faca ct mai rar i comod sau chiar in mod automat; s intre rapid n funcionare; frnarea s nu fie influent de denivelarile drumului(datorita deplasarii pe verticala a rotilor) i blocarea rotilor de directie; s permita imobilizarea autovehicolului n pant n cazul unei staionari de lung durat.S nu permita uleiului, impuritilor s intre la suprafaa de frecare; fora de frnare s acioneze n ambele sensuri de miscare al autovehicolului; frnarea s nu se faca decat la iterventia conducatorului autovehicolului; s fie conceput, construit si montat astfel nct s reziste fenomenelor de coroziune si mbatranire la care este supus autovehicolul; s nu fie posibila actionarea concomitenta a pedalei de frana si apedalei 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.Un sistem de franare trebuie sa aiba urmatoarela calitati:-eficacitate care ne precizeaza prin deceleraia obtinuta, fiind limitata de valoarea aderentei dintre pneu si cale si de factorii si biologici, omenesti(receptivitatea la acceleratii foarte mari);-stabilitate care constitue calitatea automobilului de mentinere a traiectoriei in procesul franarii, depinzand de tipul franelor, natura si starea caii, performantele impuse etc, fiind foarte importanta din punct de vedere a circulatiei rutiere;-fidelitatea calitatea franei de a obtine acceleratii identice la toate rotile, pt un efort de actionare determinat, in toate conditiile de drum si de incarcatura. 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 calitatea care contribuie la cresterea securitatii circulatiei rutiere, deoarece un inalt grad de confort (progesivitatea franarii, eforturi reduse la pedala pt o cursa judicios aleasa, absenta zgomotelor si vibratiilor) nu solicita peste masura atentia conducatorului, micsorand deci 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.Clasificarea sistemelor de franare se face in primul rind dupa utilizare in : sistemul principal de franare il intilnim si sub denumirea de frana principala sau de serviciu. Frana principala in mod uzual in exploatare poarta numele de frana de picior datorita modului de actionare. Acest sistem de franare trebuie sa permita reducerea vitezei automobiluilui pana la valoarea dorita, inclusiv pana la oprirea lui, indiferent de viteza si de starea lui de icarcare. Frana principala trebuie sa actionez asupra tuturor rotilor automobiluilui; sistemul de siguranta de franare, intilnit si sub denumirea de frana de avarii sau frana de urgenta are rolul de a suplima frana principala in cazul defectarii acesteia. Frana de siguranta trebuie sa fie actionata de conducator fara a lua ambele maini de pe volan. Siguranta circulatiei impune existenta la automobil a franei de sigiranta fara de care nu este acceptat in circulatia rutiera; sistemul stationar de franare sau frana de stationare are rolul de a mentine automobilul imobilizat pe o panta in absenta conducatorului un timp nelimitat. Datorita actionarii manuale a franei de stationare i sa dat denumirea de frana de mana. In limbajul curent frana de stotinare este intilnita si sub denumirea de frana de parcare sau ajutor. Frana de stationare trebuie sa aiba o comanda proprie, independenta de cea a franei principale. In foarte multe cazuri frana de stationare preia si rolul franei de siguranta; sistemul auxiliar de franare este o frana suplimentara avand acelasi rol ca si frana principala, utilizindu-se in caz de necesitate cad efectul ei se adauga franei de siguranta; sistemul suplimentar de franare sau dispozitivul de incetinire are rolul de a mentine constant viteza automobilului, la coborirea unor pante lungi fara utilizarea indelungata a franei. Acest sistem de franare se utilizeaza in cazul automobilelor cu mase mari sau destinate special sa fie utilizate in regiuni muntoase sau cu relief accidentat. Sistemul suplimentar de franare contribuie la micsorarea uzurii franei principale si la sporirea securitatii circulatiei.

Alcatuirea sistemului de franare

Sistemul de franare este compus din: mecanismul de franare propriu-zis; mecanismul de actionare a franei.Dupa locul unde este aplicat momentul de franare (de punere a franei propriu-zise) se deosebesc : frane cu roti; frane cu transmisii.In primul caz mecanismul de franare propriu-zis actioneaza direct asupra butucului rotii (prin intermediul piesei care se roteste cu el ), iar in al doielea caz actioneaza asupra unui arbore a transmisiei automobilului.Dupa forma piesei care se roteste mecanismele de franare propriu-zise se impart in :- frana cu tambur;- frana cu disc;- frana combinata.Dupa forma pieselor care produc franarea se deosebesc: franare cu saboti; franare cu banda; franare cu discuri; franare combinata (cu saboti si benzi, cu saboti si cu discuri).Piesele care produc franarea pot fi depuse in interiorul sau exteriorul pieselor rotoare.In prezenta in care constructia de automobile care mai utilizeaza tipuri de sisteme de franare propriu zise sunt: frana cu tambur cu doi saboti interiori (mai ales ca frana de serviciu si uneori ca frana de stationare pe transmisii); frana cu disc de tip deschis (folosita preponderenta ca frana de serviciu la autoturisme si uneori ca frana de stationare pe transmisie); frana cu tamburul si scanda exterioara (utilizeaza exclusiv frana de stationare pe transmisie).Dupa tipul mecanismului de actionare sistemele de franare se inpart in: cu actionare directa la care forta de franare se datoreaza exclusiv efortului conducatorului; cu servoactionarea la care pentru franare se foloseste energia unui agent exterior, iar conducatorul regleaza doar intensitatea franei; cu actionarea mixta la care forta de franare se datoreste atat conducatorului cat si forta unui servomecanism.Actionarea directa utilizata la autoturisme si la autocamioane cu sarcina utila mica, poate fi mecanica sau hidraulica. Actionarea hidraulica este foarte raspandita in prezent.Actionarea mixta cea mai raspandita este actionarea hidraulica cu servomecanism neautomatic. Aceasta actionare se intalneste la autoturismele de clasa superioara precum si la autobuzele si autocar de capacitate mijlocie.Servoactionarea poate fi: pneumatica (cu presiune sau depresiune), electrica electropneumatica etc. Se utilizeaza la autocamioanele cu sarcina utila mare si la autobuze.Dupa numarul de circuite prin care efortul executat de sursa de energie se transmite catre franele propriu-zise se deosebeste: frane cu un singur circuit frane cu mai multe circuite.In cazul solutiei cu mai multe circuite franele (s-au elementele lor) se grupeaza in diferite modurii. In mod frecvent se leaga de la un circuit franele unei punti (sau grupuri de punti) existand insa si scheme in care la un circuit sunt legate franele aflate pe aceasi punte a autovehicolului sau in pozitii diafragme opuse.Sistemele de franare cu circuite multiple sporesc sensibilitatea, fiabilitatea acestora in securitatea circulatiei, fapt pentru care in unele tari este prevazut obligativitatea circuitelor la anumite tipuri de automobile.

CALCULUL SISTEMULUI DE FRANARE Alegerea tipului constructiv i a schemei de organizare

Sistemul de frnare este sistemul de baz n ceea ce privete sigurana traficului rutier, de aceea eforturile din ultima perioad s-au concentrat asupra lui.n ansamblul unui autovehicul rolul sistemului de frnare este de: -reducere a vitezei autovehiculului pn la o valoare dorit , sau chiar oprirea lui. -imobilizare a autovehiculului n staionare , pe un drum orizontal, precum i pante. -meninerea vitezei constant n cazul coborrii unor pante lungi;Dintre calitile sistemului de frnare enumerm : -eficacitatea; -stabilitatea; -fidelitatea;-confort etc.Eficacitatea sistemului de frnare asigur punerea n valoare a performanelor de vitez ale automobilului, deoarece de el depinde sigurana circulaiei la viteze mari.Stabilitatea care constituie calitatea automobilului de meninere a traiectoriei n procesul frnrii, depinde de tipul frnelor, natura i starea cii de rulare, performanele impuse.Fidelitateaeste calitatea frnelor de a obine deceleraii identice la toate roile, pentru un efort de acionare determinat.Confortuleste calitatea care contribuie la creterea securitii circulaiei rutiere (progresivitatea fnrii, eforturi reduse la pedal, absena zgomotelor i vibraiilor).

Evoluia sistemului de frnare a dus n ultimii ani la studiul rolului pe care acesta l are n cadrul siguranei active a autoturismului.n acest sens s-a redus spaiul de frnare prin repartizarea forelor de frnare proporional cu sarcina static i dinamic pe puni s-au mbuntit stabilitatea micrii i manevrarea autoturismului n timpul procesului de frnare prin introducerea dispozitivelor de antiblocare cu comand electronic, au fost sporite fiabilitatea i sigurana n funcionare datorit crerii unor materiale cu caliti funcionale superioare prin mrirea numrului de circuite de acionare i proliferrii frnelor suplimentare pentru ncetinire. Pentru calculul sistemelor de frnare s-au stabilit parametri i norme att la nivel naional ct i internaional.Conform legii circulaiei pe drumurile publice, autoturismele trebuiesc echipate cu dou sisteme de frnare independente: -sistemul de frnare de serviciu, care trebuie s acioneze pe toate roile; -sistemul de frnare de staionare, care trebuie s asigure frnarea sigur a automobilului staionat pe panta maxim.

Fig.1. Schema de organizare a sistemelor de frnare

Notaiile din fig sunt urmtoarele:

1 : pedal 6 : frne spate2 : pomp 7 : manet3 : conducte 8 : cabluri4 : frne fa 9 : dispozitiv de fixare cu clichet5 : dispozitiv de corectare a forei de frnare

Diagrama franarii automobilului.

Timpul t1este timpul de reacie al conductorului din momentul sesizrii necesitii de frnare i pn la nceperea cursei utile a pedalei.n decursul timpului t1 se produce perceperea semnalului exterior de ctre conductor i efectuarea operaiilor: mutarea piciorului pe pedala de frn i nlturarea jocurilor din sistemul de comand a frnei. Acest timp este cuprins ntre t1=0,4 . . .1 ,5 s i depinde de factorii fiziologici i de ndemnarea conductorului. n cazul n care conductorii au fost prevenii asupra scopului ncercrilor timpul t1=0,4 . . . 0,6 s.Timpul t2este timpul din momentul nceperii cursei active a pedalei de frn pn la nceperea aciunii de frnare (timpul de ntrziere al mecanismului de acionare a frnei). Timpul t2 depinde de tipul mecanismului de acionare a frnei i se datoreaz jocurilor din articulaii i deformaiilor elastice ale prghiilor i tijelor n cazul acionrii mecanice, i rezistenelor la scurgere ale fluidului n conducte i deformaiilor elastice ale conductelor, n cazul frnelor cu acionare hidraulic sau pneumatic. n cazul acionrii hidraulice t2=0,02 . . . 0,05 s iar n cazul acionrii pneumatice f2=0,20 . . . 0,50 s.Timpul t3este timpul din momentul nceperii aciunii forei de frnare pn la atingerea valorii sale constante. La frnele cu acionare hidraulic t3=0,1 ... 0,2 s iar la cele cu acionare pneumatic t3=0,5 ... 1,0 s. n cazul autotrenurilor cu acionare pneumatic, din cauza lungimii mari a conductelor, timpul t3 poate atinge 1,5 s.n unele lucrri de specialitate suma t'=t2+t3 se ntlnete sub denumirea de timpul de declanare a sistemului de frnare (timpul din momentul nceperii cursei active a pedalei de frn pn la atingerea valorii constante a forei de frnare).Timpul t4 este timpul de frnare propriu-zis, avnd loc o frnare intensiv n care fora de frnare Ff se menine la o valoare constant corespunztoare forei dezvoltate asupra pedalei de frn.n cazul n care fora de frnare are valoarea maxim se obine spaiul de frnare minim.Timpul t5este timpul de la slbirea pedalei de frn i pn la anularea forei de frnare.

Fig.2 Diagrama reala a procesului de franare al automobiluluiAcest timp este cuprins intre 0,2 . . . 0,3 s la frnele cu actionare hidraulica si 1,5..2,0 s la franelepneumatic (limita superioarapentru autotrenuri).Se mentioneaza ca acest timp nu influenteaza spatiul de franare.

Sistemul principal de frnare

Date initiale:Tip auto: DACIA Anvelopa: 155/80 R13 SPmax=40 [kW]; B=155 [mm];Mmax=88[Nm]; H/B=0.8 [-]; np=5250[rpm]; H=124 [mm];nm=3000[rpm]; rr=269 [mm];A=2441 [mm]; =(0,93...0,935),adopt 0.932Pf=1312 [mm]; janta=13 Ps=1312 [mm];L=4340 [mm];B=1636 [mm];H=1430 [mm];Ma=1360 [kg];vmax=135 [km/h];=(0,7...0,8), adopt 0,75;=18[];

Determinarea momentelor de frnare necesare la punile autoturismului

Sistemul principal de frnare sau frna de serviciu este sistemul care acioneaz pe toate roile autoturismului. Reaciunile dinamice Z1,Z2sunt obinute la calculul dinamic i au valorile urmtoare:

Ff=Mag=10006,2 [N];

unde: -a=0,55 m : coordonatele centrului de mas al autoturismului -b=0,45 m funcie de ampatament; -g=9,81 m/s2 : acceleraia gravitaional; -hg=0,5 m : nlimea centrului de greutate al autoturismului.Impunem deceleraia maxim afmax=6.867.

Ff1=G1=6039,998 [N];

Ff2=G2=3966,202 [N];

Ff1/Ff2=1.522867 [-];

Momentul de franare total al automobilului:

Mf=Mf1+Mf2=Garr;

Momentele de frnare ale puntilor se calculeaz cu relaiile:

-unde:-=0,5-rr=0,305 m;

Ff(stationare)=Magcos =9516.462[N];

Din analiza figurii rezult c nu se poate asigura n toate cazurile spaiul minim defrnare,iar abatereamaxim a spaiului de frnaredelavaloareaminim sentlnetelaautocamioane.Aceasta este una din cauzelecareexplicdecespaiulde frnare al autocamioanelor este ntotdeauna mai mare dect al autoturismelor.Momentele de frnare repartizate pe roi se calculeaz cu relaiile

-pentru roile fa:

-pentru roile spate:

Fig.3.Determinarea reaciunilor i a momentelor de frnare

Aleg spre proiectare pentru roile punii fa, frn cu disc de tip deschis i pentru puntea spate, frne cu tambur.Rspndirea larg a frnelor cu discuri n construcia de autoturisme este relativ recent .Aceast ntrziere se datoreaz valorii mici pe care o are caracteristica ``C``(raportul de transmitere interior al frnei) n raport cu a frnelor cu saboi. n schimb frnele cu discuri se bucur i de avantaje nete n ceea ce privete sensibilitatea la variaia coeficientului de frecare , greutatea fiind mic, iar ntreinerea uoar.Referitor la sistemul de acionare se specific c n toate cazurile, frnele punii din fa, respectiv spate se acioneaz cu circuite separate.Sistemul de transmisie este hidraulic, iar sistemul de acionare de tip mecanic cu pedal de frn.Se prefer montarea discului pe circumferina exterioar a butucului roii datorit posibilitii de deformare a discului datorat fluxului termic ce este redus i datorit discului de frn ce acioneaz ca un ventilator i creeaz un curent de aer ce favorizeaz rcirea rapid a discului .La frnele cu disc pentru a realiza acelai moment de frnare ca o frn cu tamburi presiunea n conducte va trebui s fie de dou ori mai mare, diametrele cilindrilor de acionare trebuie s fie de 2-2.5 ori mai mare dect valorile corespunztoare frnei cu tambur.n general discul de frn nu este protejat, fiind expus prafului ,noroiului i apei ceea ce constituie unul din dezavantajele principale ale acestui tip de frn i de aceea trebuie ca pistonaele cilindrilor de lucru s aib o greutate minim .La acest tip de frn piesele ce se rotesc au greutate minim i condiiile de rcire sunt optime, fixarea garniturilor de frecare pe bacuri se face prin lipire .

Parametrii Capacitatii de franare.

Calitile de frnare ale automobilului se apreciaz cu unul din parametrii: spaiul de frnare Sf; deceleraia maxim af max, corespunztoare timpului f4; deceleraia medie af med, corespunztoare timpilor t2+t3+t4n continuare se vor determina expresiile parametrilor de apreciere a calitilor de frnare considernd c reducerea vitezei automobilului se realizeaz numai datorit aciunii forei de frnare (se neglijeaz rezistenele la naintare).

t1=0,9[s];t2=0,035[s];t3=0,16[s];Suprafata uscata =0,7;Suprata umeda =0,4;Suprafata alunecoasa =0,2;Spaiul de frnare Sfse compune din patru componente care corespund celor patru poriuni ale diagramei frnrii i anume:

Sf = Sf1 + Sf2 + Sf3 + Sf4.

Spaiul de frnare Sf1, corespunztor timpului t1 i spaiul de frnare Sf2, corespunztor timpului t2 (n m) se determin cu relaiile:

Sf1= ; Sf2= ;

n care vai este viteza iniial a automobilului n km/h i timpii t1 i t2 n s.Spaiul de frnare Sf3 , corespunztor timpului t3, se determin prin integrarea ecuaiei de micare a automobilului n ipoteza c deceleraia variaz linear de la 0 la af max. Din figura 3 rezult legea de variaie a deceleraiei n timpul t3:af= afmax

Spaiul de frnare Sf3va fi dat de relaia:

Sf3=max;

Fig.3 Diagrama teoretic a procesului frnrii automobilului. In timpul parcurgerii spaiului Sfa viteza automobilului vai se reduce puin, aa nct, dup trecerea timpului t3, viteza acestuia va1 la nceputul frnrii intensive este dat de relaia:

v= v-max;

Spaiul de frnare Sf4, corespunztor timpului f4la deceleraie constant i egal cu afmax, este dat de relaia:

Sf4=;

in care f este forta specifica de franare().Dac se ine seama c la un automobil cu frnare integral fmaz=, spaiul minim de frnare, corespunztor timpului t4, este dat de relaia:

Sf4min=;

unde este coeficientul de aderenta.Spaiul de frnare pn la oprirea automobilului se calculeaz cu relaia:

Sfmin=)+ - ;

Deceleraia maxim af max corespunztoare timpului f4, n cazul unui automobil n panta p, frnat pe toate roile, se determin cu relaia:

af max=(cos p)g;

sau pe un drum orizontal

af max=g;

Deceleraia medie afmed, corespunztoare spaiului de frnare Sf(Sf= Sf2 + Sf3 + Sf4) ce depinde de parametrii automobilului i calitatea drumului, este dat de relaia:

af med =;

Frnarea cu motorul nedecuplat este mai eficace dect cea cu motorul decuplat.De aici rezult c totdeauna este raional s se frneze cu motorul nedecuplat, ci de la caz la caz, de la o anumit vitez.n practica conducerii autoturismelor este indicat s se foloseasc ntotdeauna frnarea cu motorul nedecuplat deoarece ineria volantului i a celorlalte piese acioneaz ca un regulator al forei de frnare dezvoltate la roi i menine stabilitatea autoturismului n procesul frnrii.

Sf1[m]Sf2[m]Sf3[m]Sf4[m]Sfmin[m]af[m/s3]afmax[m/s2]t1[s]t2[s]t3[s]Va1[m/s]Va1[km/h]Vai[km/h]p

0000000000000000

17.50.29166671.28938454.398122113.479170.5496.8670.90.0350.167.783973328.022304300.700

212.50.48611112.178273412.91652228.080910.5496.8670.90.0350.1613.33952948.022304500.700

322.50.8753.956051243.39553770.726590.5496.8670.90.0350.1624.4506488.022304900.700

000000.0000000000000

47.50.29166671.30821978.169356617.269240.3143.9240.90.0350.168.019413328.869888300.400

512.50.48611112.197108623.40886438.592080.3143.9240.90.0350.1613.57496948.869888500.400

622.50.8753.974886477.411756104.761640.3143.9240.90.0350.1624.6860888.869888900.400

000000.0000000000000

77.50.29166671.320776516.98455126.096990.1571.9620.90.0350.168.176373329.434944300.200

812.50.48611112.209665447.90664363.102420.1571.9620.90.0350.1613.73192949.434944500.200

922.50.8753.9874432156.79858184.161020.1571.9620.90.0350.1624.8430489.434944900.200

000000.0000000000000

107.50.29166671.27181144.153393713.216870.7699.61280750.90.0350.167.564308727.231511300.70.314159318

1112.50.48611112.160700312.49462727.641440.7699.61280750.90.0350.1613.11986447.231511500.70.314159318

1222.50.8753.93847842.61930969.932790.7699.61280750.90.0350.1624.23097587.231511900.70.314159318

000000.0000000000000

137.50.29166671.28972477.70512516.786520.5456.81384820.90.0350.167.788225528.037612300.40.314159318

1412.50.48611112.178613622.61832637.783050.5456.81384820.90.0350.1613.34378148.037612500.40.314159318

1522.50.8753.956391475.968606103.300000.5456.81384820.90.0350.1624.45489288.037612900.40.314159318

000000.0000000000000

167.50.29166671.301666916.00665125.099990.3964.94787530.90.0350.167.937503328.575012300.20.314159318

1712.50.48611112.190555846.25444661.431110.3964.94787530.90.0350.1613.49305948.575012500.20.314159318

1822.50.8753.9683336153.79779181.141120.3964.94787530.90.0350.1624.6041788.575012900.20.314159318

000000.0000000000000

197.50.29166671.31125974.712548913.815480.2763.44900270.90.0350.168.057413129.006687300.7-0.314159318

2012.50.48611112.200148613.45148728.637750.2763.44900270.90.0350.1613.61296949.006687500.7-0.314159318

2122.50.8753.977926444.37157971.724500.2763.44900270.90.0350.1624.7240889.006687900.7-0.314159318

000000.0000000000000

227.50.29166671.32917318.711698217.832540.0520.65004340.90.0350.168.281329929.812788300.4-0.314159318

2312.50.48611112.218061924.32088339.525060.0520.65004340.90.0350.1613.83688549.812788500.4-0.314159318

2422.50.8753.995839779.06313106.433970.0520.65004340.90.0350.1624.94799789.812788900.4-0.314159318

000000.0000000000000

257.50.29166671.341115318.057227.18998-0.097-1.21592950.90.0350.168.430607730.350188300.2-0.314159318

2612.50.48611112.230004249.69696264.91308-0.097-1.21592950.90.0350.1613.98616350.350188500.2-0.314159318

2722.50.8754.0077819160.02424187.40702-0.097-1.21592950.90.0350.1625.09727490.350188900.2-0.314159318

Pentru panta =0

Pentru panta =18

Pentru panta = -18

Calculul franelor cu disc.

1)Calculul franei cu disc deschisa.

Fig..4. Schema de calcul a frnei disc

a.Momentul de franare.

In cazul unei portiuni din sectorul circular distanta f este:

f=;

Raza medie:

rm=;Momentul de franare dezvoltat de frana disc:

(FD)Mf=Nf nf=812.3797 [Nm];

N-reactiunea normala a discului asupra garniturilor de frictiune;nf numarul perechilor de suprafete de frecare;=0,32;De=250[mm];Di=155[mm];Di/De=0,62;re=125[mm];ri=77.5[mm];=0,076;g=12;dp=42[mm];=55[];

Presiunea de contact dintre plcua de friciune i disc este :

-unde:-re-raza exterioar.-ri=kre -raza interioar.-ri=(0.60.75)re adopt: re=140 mm ri = mm--unghiul la centru exprimat n radiani.-=45500 adopt: =500

-nf- numrul suprafeelor de frecare . adopt: nf=2.--coeficient de frecare. adopt: =0.3

Pentru calculul forei de apsare aleg frn disc servo prezentat n figura de mai jos:

Fig.5. Calculul forei de apsare

Reaciunea N se calculeaz cu relaia:

Echilibrul forelor pentru montajul servo este:

Se obine:

-unde:

--coeficient de frecare dintre plcu i cilindru. adopt =0.1 i =0.3.Se adopt fora de apsare S a cilindrului:

S=13734 Nf=103.107 [mm];N=12310.93 [N];S=12610.34 [N]p=9.102028 [MPa];E=0.515374 [-];

b.Coeficientul de eficacitate.

E==0.515374 [-].

Constructia si calculul franelor cu tambur.1)Tipuri de saboti utilizati la franele cu tambur.Sabotul primar i sabotul secundar.n figura 5, a snt reprezentate forele care acioneaz asupra unei frne cu doi saboi simetrici 1 i 2. Pentru simplificare se nlocuiesc forele normale elementare, considerate c snt repartizate uniform pe lungimea garniturii sabotului, prin rezultanta lor Nce acioneaz pe axa de simetrie a garniturii. De asemenea fora de frecare F, datorit forei normale 2V, se consider c acioneaz tot pe axa de simetrie.

Fig.4 Fortele care actioneaza asuprasabotilor in timpul franarii

dp=20[mm];rt=130[mm];=120[];=0,4[[-];a=c=102[mm];e=94[mm];k0=0.85;x=3.2;Mf(FT)=533.4542 [Nm];Mf(S1)=Mf(S2)(x-1)=366.74[Nm];Sabotul 1va da natere Ia un moment de frnare Mf1 dat de relaia:

Mf(S2)=Mf(FT)/x=166.7[Nm];

n care este coeficientul de frecare dintre garnitura de frecare a sabotului i tambur.Pentru a deduce valoarea forei normale N1 se scrie ecuaia de echilibru a sabotului n raport cu punctul de articulaie O1.Pentru a ine seama de lungimea garniturii de frecare a sabotului (unghiul de nfurare () se introduce coeficientul k0la fora normal N1. In acest caz ecuaia de echilibru a sabotului va fi:

S(a+c)+F1e-N1k0c=0;de unde: N1=S()=7052.87 [N];F1=S=2821.15 [N];

Inlocuind relatia cu forta normala N1 rezulta: Mf1=S rt; In mod similar rezulta pentru sabotul 2:N2= S()=2785.97 [N];F2=S=1114.389 [N];

Noiunea de sabot primar i secundar este relativ i depinde de sensul de rotire al tamburului i de sensul forei de acionare S. n cazul sabotului primar cele dou sensuri snt identice, iar la sabotul secundar sensurile snt opuse.La sabotul primar frecarea cu tamburul are tendina de a deschide acest sabot, fcndu-1 s apese pe tambur mai mult dect apsarea datorit forei 5. Sabotul 1 capt deci un efect de autofrnare mrind astfel efectul de frnare corespunztor forei S.n cazul unui sabot secundar frecarea cu tamburul are tendina de a nchide sabotul, reducnd apsarea acestuia pe tambur datorit forei S.Datorit apsrii mai mari asupra tamburului, sabotul primar 1 se va uza mai mult dect sabotul secundar 2.Dac se schimb sensul de rotaie al tamburului, fenomenul se petrece invers.Pentru a obine o oarecare egalare a gradului de uzur a garniturilor de frn a ambilor saboi, se pot lua msurile: mrirea lungimii garniturii sabotului primar n comparaie cu sabotul secundar; sau prin executarea saboilor cu lungimi diferite; mrirea limii garniturii de frecare a sabotului primar; utilizarea unei acionri hidraulice care asigur S2< S1 (pomp receptoare n trepte).

2)Coeficientul de eficacitate al sabotilor.

Coeficientul de eficacitate al unui sabot este definit ca raportul dintre fora tangenial la periferia garniturii de friciune F i fora de acionare a sabotului S:E=;b=45[mm];h=2(a+c)=204;=120[];0=12[];1=+0=132[];E1==1.66 [-]

E2==0.65 [-]

Coeficientul de eficacitate caracterizeaz performana unui sabot din punctul de vedere al momentului de frnare realizat, pentru diferite valori ale coeficientului de frecare al garniturii de friciune i a stabilitii fruncionrii lui n cazul variaiei coeficientului de frecare.n literatura de specialitate coeficientul de eficacitate se mai ntlnete i sub denumirea de raport de transmitere interior al frnei, deoarece arat de cte ori forele de frecare realizate pe tambur depesc forele dispozitivului de acionare.Coeficientul de eficacitate, fiind adimensional, permite compararea unor saboi acionai cu fore diferite sau de dimensiuni diferite.Coeficientul de eficacitate depinde de tipul i parametrii geometrici ai sabotului i de coeficientul de frecare.

=a(cos 0-cos 1) rt[(sin20-sin21)(1- 0)](sin 1-sin 0) rt [(sin21-sin 20)+ (1- 0)].

x1==67.77

x2==241.91

p1=0.873 [MPa]

p2=0.244 [MPa]

Fortatangential la periferia garniturii de frictiune F se determina cu relatia:

F1= rtbp0(1- 0)=4280.6;

F2= rtbp0(1- 0)=1199.233;

Ep==2.111;

Es=0.6699;

E==2.78;3)Momentul de franare al franei cu tambur si saboti interior.Se consider pentru nceput frna cu saboi articulai (unul primar i cellalt secundar), acionai cu aceeai for S (fig.5.a). In studiul sabotului de frn este comod ca forele elementare normale dN s se nlocuiasc cu fora rezultant N ce d natere la fora de frecare F=N.

Fig.5. Scheme pentru calculul momentului de franare al franei simplex.

p1= [MPa]p2= [MPa];b=45[mm];rt=130[mm];0=12[];1=+0=132[];S=1697.53 [N];

Nx1=-p0brt(cos 1-cos 0)=8417.002 [N];

Ny1=-p0brt(cos 1-cos 0)=2734.85[N];

Rezultanta Neste:

N1=p0brt

Momentul de franare al sabotului :

Mf1= N=p0brt2=556.48[Nm];

Mf2= N=p0brt2=155.9 [Nm];

unde:1==0.16527 [m];

2==0.16526 [m];

Nx2=-p0brt(cos 1-cos 0)=2358.043 [N];

Ny2=-p0brt(cos 1-cos 0)=766.17 [N];

Unghiul pe care-l face forta normala cu axa x :

==3.077

=

1=72[2=72[

Autoblocarea saboilorAutoblocarea (calarea) sabotului se produce atunci cnd el este apsat pe tamburul de frn numai de forele de frecare, fr s fie acionat de la dispozitivul de acionare. n acest caz arcurile de readucere nu snt n stare s scoat sabotul din contactul cu tamburul. Momentul de frnare pe care-1 dezvolt sabotul, teoretic devine infinit.

a=102 [mm];1=0.1652 [m];2=0.1652 [m];1=72 [;2=72 [;=0.4;

1=;

2=;

Frna servo are o tendin mai mare spre autoblocare, fa de frna simplex sau duplex, de aceea n prezent nu se mai ntrebuineaz la autoturisme

6. Verificarea la uzur a franelorPresiunea specifica pe suprafetele garniturilor de frecarePentru frana tambur:

p0=2,8;

Ag=4(brt/180)=49008.85 [mm2];p0=0.713;

Uzura garniturilor de frecare, respectiv durabilitatea acestora, se apreciaz cu ajutorul unor parametri, dintre care cei mai utilizai snt: presiunea specific, lucrul mecanic specific de frecare, puterea specific i ncrcarea specific.

Forta de franare :Ff=af13988.25 [N];;

af =;Valoarea admisibil pentru p0=20 daN/cm2. La proiectare se recomand ca s se porneasc cu valoarea 15 daN/cm2.La frnele cu disc se admite c presiunea pe disc este uniform i se consider o presiune medie care se calculeaz cu relaia:

a) Presiunea specific

p0=

n cazul frnelor cu tambur presiunea specific este :

p0=

Pe suprafaa garniturilor de frecare, la frnare, la frnele disc se admite c presiunea pe disc este uniform i se consider o presiune medie ce se calculeaz cu relaia:

=2.66 [MPa];

-unde:= 0,8726 radiani-re=140 mm-ri=91 mm

Presiunea medie, admisibil este ;

Pmed

b) Lucrul mecanic specific de frnareDate:va1=30[km/h];Ag= 67475.52Va2=135[km/h];

Durabilitatea garniturilor de frecare se apreciaz cu ajutorul lucrului mecanic specific de frnare dat de relaia:

=0.697 [Nm//mm2]

[Nm/mm2];

unde:-Lf lucrul mecanic al forelor de frnare-A suprafaa garniturilor de frecare de la toate frnele Lucrul mecanic al forelor de frnare se determin cu relaia:

=47076.92 [Nm/mm2]

-unde:-V- viteza automobilului la nceputul frnrii.Se obine relaia pentru calculul lucrului mecanic specific de frnare;

953307.7 [Nm/mm2];

c) Puterea specific de frnare pe garnitura de frictiune

ma=1360 [kg];vmax=37.5 [m/s];=1430 [-];afmax=7.3575[m/s2];Ag(t)=0.049 [m2];Ag(d)=0.0184 [m2];

Puterea de frnare necesar la frnarea unui autovehicul de mas ma= de la viteza Vmax m/s pn la oprire cu deceleraia af max este dat de relaia:

=510 CP;

Iar puterea specific de frnare este :

=0.7562

Verificarea se face pe fiecare punte avnd n vedere distribuirea forei de frnare exprimat prin coeficieni cu relaiile:

-unde:-A1,A2 reprezint suprafeele garniturilor de friciune ale punii fa i respectiv spate:-1,2 coeficienii de repartiie a forelor de fnare pe puni.

Incarcarea specifica a garniturii de frictiune:

qs(t)==0.27222[MPa];

qsdt)==0.7224[MPa];

Limitele uzuale pentru ncrcarea specific a frnelor cu tambur snt: qs:0.12...0. 25 MPa pentru autoturisme; qs 0.20 . . . 0.35 MPa pentru autocamioane uoare i mijlocii;qs0.4 . . .0. 5MPa pentru autocamioane grele i foarte grele; qs