Usura di pastiglie, dischi e tamburi dei freni (motivi della rapida usura di parti dell'impianto frenante)
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Parti di usura nell'impianto frenante di un'auto, e si tratta di dischi, tamburi e pastiglie che non sono soggette a sostituzione programmata a causa della loro imprevedibile risorsa. Tutto dipende dalla situazione del traffico, dalle abitudini del conducente e dalla qualità dei materiali. Pertanto, è fondamentale valutare lo stato delle parti con una rigorosa periodicità al fine di correggere nel tempo un cambiamento critico nelle dimensioni del controllo.
Il principio di funzionamento dell'impianto frenante dell'auto
Il principio generale dei freni è l'organizzazione dell'attrito tra parti rigidamente collegate agli elementi di sospensione e parti che ruotano con le ruote.
Il verificarsi di questa forza estingue l'energia di un'auto in movimento, riducendo la velocità.
Freni a disco
Il meccanismo del freno a disco è costituito da una pinza fissata ai bracci della sospensione attraverso altre parti, che ruota coassialmente con il mozzo della ruota del disco e le pastiglie dei freni.
Con un aumento della pressione nei cilindri dei freni idraulici che compongono la pinza, i loro pistoni iniziano a muoversi, spostando le pastiglie che ricoprono il disco su entrambi i lati. L'area del pad è diverse volte più piccola dell'area laterale del disco, cioè ne catturano solo un piccolo settore.
Il numero di cilindri nella pinza può variare, a seconda dell'efficienza del freno richiesta e di altri motivi, ma ci sono sempre due pastiglie che si muovono l'una verso l'altra.
Il loro precarico è fornito o da cilindri contro-operatori, oppure dalla cosiddetta staffa di tipo flottante, quando non è necessario un secondo cilindro.
Schema di funzionamento di una pinza con struttura flottante:
- 1 - parentesi.
- 2 - guida.
- 3 - anello di tenuta.
- 4 - pinza con cilindro.
- 5 - pistone.
- 6 - polsino.
- 7 - pastiglie.
- 8 - disco freno.
- 9 - liquido dei freni.
- 10 - raccordo.
Calibro con design fisso:
- 2 - bulloni di montaggio.
- 4 - pinza con cilindri.
- 5 - pistoni.
- 6 - sigillare i polsini.
- 7 - pastiglie.
- 8 - disco freno.
- 9 - liquido dei freni.
- 10 - raccordo.
Il freno a disco presenta diversi vantaggi che ne hanno assicurato l'utilizzo nella stragrande maggioranza delle auto:
- Elevata efficienza termica, in quanto il disco è quasi completamente aperto e disponibile per il raffreddamento tramite aria esterna.
- Semplicità e design compatto.
- Facilità di monitoraggio delle condizioni delle superfici di usura di pastiglie e dischi.
- Possibilità di utilizzare una ventilazione aggiuntiva con l'aiuto della struttura interna del disco e della sua perforazione.
- Bassa sensibilità allo sporco e all'ingresso di umidità grazie alle buone condizioni per l'autopulizia.
Il materiale per i dischi è solitamente la ghisa, che ha proprietà di attrito soddisfacenti e la loro stabilità, meno spesso l'acciaio, e per le applicazioni sportive si utilizzano materiali compositi che consentono il funzionamento ad alte temperature senza perdita di resistenza e geometria.
Le pastiglie sono costituite da un supporto in acciaio, su cui sono fissate guarnizioni di attrito realizzate con un materiale selezionato da molti anni di ricerca con colla speciale e punte stampate.
La difficoltà qui sta nel compromesso tra numerose proprietà contrastanti, alto coefficiente di attrito su ghisa e acciaio, resistenza all'usura, capacità di proteggere i dischi dall'usura, stabilità della temperatura e un livello minimo di rumore acustico.
Freni a tamburo
Includono tamburi dei freni sotto forma di cilindri chiusi su un lato e pastiglie dei freni che lavorano sulla loro superficie interna.
All'interno ci sono anche i cilindri idraulici di lavoro che, quando si preme il pedale, allontanano le pastiglie, premendole contro i tamburi. L'area del pad è solo leggermente più piccola della superficie cilindrica interna.
L'uso di tali meccanismi è limitato, a causa di alcune carenze fondamentali:
- imperfezioni di raffreddamento, i cuscinetti funzionano in una cavità chiusa;
- scarsa resistenza delle guarnizioni quando l'acqua entra nel freno;
- notevoli dimensioni e peso dell'intera struttura.
Allo stesso tempo, i tamburi hanno i loro vantaggi, in particolare resistenza alla contaminazione, lunga durata e facilità tecnologica di fabbricazione.
Perché pastiglie, dischi e tamburi dei freni si consumano
L'attrito, che agisce come il principale fattore di lavoro nell'efficienza dei freni, ha un'essenza fisica ben definita. Questa è una collisione tra le più piccole irregolarità, rugosità delle superfici di sfregamento, che non sempre rimane senza conseguenze per loro.
E queste conseguenze sono più tristi, maggiore è il coefficiente di attrito, cioè più velocemente la macchina si ferma. Dobbiamo scegliere un compromesso tra la qualità della frenata e la durata dei componenti.
Sulla base di molti anni di esperienza, i materiali del rivestimento e del disco sono selezionati in modo tale che il disco medio possa sopravvivere a tre o quattro set di pastiglie. Questo è l'ottimo in termini di rapporto tra il prezzo di un disco massiccio e costoso e il costo di pastiglie relativamente economiche, che sono considerate materiali di consumo.
Cause di rapida usura
La durata ridotta degli elementi di attrito del freno è causata da diversi fattori.
- Stile di guida. È naturale che con l'uso frequente del pedale l'usura vada più veloce, soprattutto se i freni non hanno il tempo di raffreddarsi.
- Deviazioni nelle proprietà dei materiali. Non sempre con le sostituzioni attuali, i dischi (batteria) e le pastiglie vengono installati esattamente come erano in fabbrica. I dischi possono essere realizzati in ghisa di varia durezza e contenuto di carbonio e le pastiglie sono realizzate con diverse tecnologie, utilizzando materiali tradizionali senza amianto, inclusione di metalli o fibre organiche. Di conseguenza è possibile, a parità di efficienza in varie combinazioni, cambiare più spesso pastiglie o dischi.
- Sporco sulle superfici di lavoro. Polvere e sabbia funzionano come abrasivi, accelerando l'usura.
- Corrosione del disco e degrado del materiale di rivestimento. Possono verificarsi sia per il raro utilizzo dei freni, sia, viceversa, per il costante surriscaldamento.
- Malfunzionamenti dell'apparato di guida del freno. Le pastiglie non premono in modo uniforme, causando un'usura unilaterale anomala.
- Problemi con i cuscinetti delle ruotequando la ruota di gioco provoca uno sfregamento costante delle pastiglie sul disco.
- Violazioni nel mantenimento delle lacune. Trascurare le regolazioni del freno a tamburo o inacidire i pistoni nei freni a disco.
Come puoi vedere, l'usura accelerata può verificarsi sia per ragioni naturali che per disattenzione del conducente.
Perché appare un'usura irregolare delle parti
Ciò è spesso dovuto alla corrosione interna dei pistoni e dei cilindri nell'azionamento idraulico. Soprattutto nei meccanismi a più pistoni. Ci sono anche acidi nell'apparato di guida della pinza.
La staffa si deforma, facendo sì che i cuscinetti vengano premuti più forte su un bordo rispetto all'altro. La pinza deve essere smontata, pulita e lubrificata, evitando che il lubrificante penetri sulle superfici di attrito. Ma è meglio ricorrere alla sostituzione delle parti.
Qual è il pericolo di usura di parti dell'impianto frenante
Quando le parti raggiungono dimensioni critiche, l'efficienza frenante diminuisce, cosa non sempre percepibile a causa delle riserve integrate nell'impianto frenante. Questo è un certo inganno, i freni possono rompersi improvvisamente con conseguenze irreparabili.
Alla corsa massima delle pastiglie, con un'usura inaccettabile, i pistoni si estendono troppo fuori dai cilindri, cadendo in zone corrose e precedentemente non utilizzate. C'è un'alta probabilità di inceppamento con un aumento dell'usura simile a una valanga e un guasto completo.
Ciò è aggravato da una diminuzione dello spessore del disco al di sotto del limite consentito. Ogni vettura ha una propria dimensione minima standard, che deve essere controllata ad ogni manutenzione programmata.
Controllo delle pastiglie senza rimuovere la ruota
Non è sempre possibile farlo senza rimuovere la ruota. Il disco deve avere una distanza sufficientemente grande tra i raggi per fornire il controllo visivo. A volte è necessario utilizzare uno specchio e una torcia.
Se consideriamo la zona di contatto tra la pastiglia e il disco, in buona luce è possibile vedere la dimensione della guarnizione di attrito rimanente sul supporto della pastiglia.
Di solito il valore limite è 2-3 mm. È pericoloso guidare oltre. Ed è meglio non portarlo fino a questo valore, dopo i restanti 4 mm è il momento di cambiare le pastiglie.
La questione è ulteriormente complicata dalla quasi totale irrealtà di valutare la pastiglia interna nascosta sotto la pinza.
Anche se può essere visto dall'estremità del disco, questo darà poche informazioni, questa zona si consuma in modo non uniforme ed è anche nascosta dal bordo formatosi durante l'usura sulla circonferenza del disco. Cioè, con un'usura irregolare delle pastiglie, studiare solo quella esterna non darà nulla.
Fortunatamente, i progettisti di solito forniscono un indicatore del limite di usura elettronico o acustico. Il blocco inizia a scricchiolare in modo caratteristico o accende l'indicatore sul cruscotto.
Raccomandazioni per la sostituzione delle pastiglie dei freni
Il design dei freni su tutte le macchine è simile, quindi si possono distinguere le seguenti caratteristiche della manutenzione delle unità.
- Le pastiglie vengono sempre cambiate in set sullo stesso asse. È inaccettabile cambiarli uno alla volta con un'usura irregolare.
- Quando si sostituiscono le pastiglie, è necessario lubrificare l'intero apparato di guida con una speciale composizione per alte temperature.
- Un controllo obbligatorio è subordinato alla libertà di movimento dei pistoni nei cilindri idraulici.
- In caso di usura irregolare del disco o superamento dei limiti della sua geometria, il disco deve essere sostituito incondizionatamente.
- Quando si spingono i pistoni sotto le nuove pastiglie, è necessario prendere misure per aumentare liberamente il livello del fluido nel serbatoio del cilindro principale, quindi riportare il livello alla normalità.
- La prima volta che premi il pedale dopo aver installato le pastiglie, cade, quindi non puoi muoverti senza premere più volte il freno.
- All'inizio, le pastiglie entreranno, quindi l'efficacia dei freni non verrà ripristinata immediatamente.
- I meccanismi del tamburo dell'assale posteriore richiedono la regolazione del freno a mano.
Non ci possono essere sciocchezze nella manutenzione dell'impianto frenante. Non aspettarti che la sostituzione delle pastiglie risolva tutti i problemi.
In casi particolarmente gravi, dovrai aggiornare in modo significativo tutti gli elementi dell'impianto, tubi flessibili, fluido di lavoro, fino alla sostituzione delle pinze, non importa quanto siano costose. In ogni caso, le conseguenze saranno più costose.
