Quanto dovrebbero essere caldi i dischi dei freni in un'auto?

I dischi dei freni sono progettati per riscaldarsi. Questo è l'unico modo per convertire l'energia cinetica di un'auto in accelerazione in calore e poi dissiparlo nello spazio. Ma questo dovrebbe avvenire rigorosamente al comando del conducente. Il riscaldamento dei freni in tutti gli altri casi indica la presenza di un malfunzionamento, nonché opzioni di emergenza, ovvero un surriscaldamento eccessivo.

Caratteristiche dell'impianto frenante dell'auto

Il compito dei freni è quello di fermare l'auto nel modo più rapido e sicuro possibile. Il modo più semplice per farlo è con l'aiuto della forza di attrito, che si verifica nei meccanismi del freno.

I freni delle auto moderne sono posizionati su ogni ruota per sfruttare al meglio l'aderenza degli pneumatici sulla strada.

L'opera utilizza:

• dischi o tamburi per freni, parti metalliche associate a mozzi di ruote;
• pastiglie freno, costituite da una base e pastiglie realizzate in un materiale che presenta un elevato coefficiente di attrito nei confronti della ghisa o dell'acciaio e nel contempo resiste alle alte temperature con minima usura sia delle pastiglie stesse che dei dischi (tamburi);
• azionamento del freno, dispositivi meccanici, idraulici ed elettronici che trasmettono la forza dai comandi del conducente ai meccanismi dei freni.

Esistono diversi tipi di sistemi frenanti, un ruolo significativo nel riscaldamento dei dischi è svolto dai freni di servizio e di stazionamento.

Entrambi funzionano più o meno allo stesso modo: il guidatore attraverso l'azionamento crea una forza meccanica sulle pastiglie dei freni, che vengono premute contro i dischi o i tamburi. C'è una forza di attrito diretta contro l'inerzia dell'auto, l'energia cinetica diminuisce, la velocità diminuisce.

I dischi dei freni e i tamburi devono surriscaldarsi?

Se calcoliamo la potenza frenante, e questa è l'energia rilasciata sotto forma di calore durante la frenata per unità di tempo, allora supererà molte volte la potenza del motore.

È abbastanza facile immaginare come si scaldi il motore, compresa l'energia portata via dai gas di scarico e spesa in lavori utili per spostare l'auto con il carico.

È possibile allocare una tale colossale quantità di energia solo con un aumento significativo della temperatura. È noto dalla fisica che la densità del flusso di energia è proporzionale alla differenza di temperatura, cioè la differenza tra il riscaldatore e il frigorifero. Quando l'energia non ha il tempo di entrare nel frigorifero, in questo caso è aria atmosferica, la temperatura aumenta.

Il disco può brillare nell'oscurità, cioè guadagnare diverse centinaia di gradi. Naturalmente, non avrà il tempo di raffreddarsi tra una frenata e l'altra, sarà caldo per tutto il viaggio.

Motivi di surriscaldamento

C'è una differenza molto grande tra riscaldamento e surriscaldamento. Il riscaldamento è un fenomeno regolare, cioè calcolato e testato dagli sviluppatori di automobili, e il surriscaldamento è un'emergenza.

Qualcosa è andato storto, la temperatura è aumentata notevolmente. Nel caso dei freni, questo è molto pericoloso, poiché le parti surriscaldate non possono funzionare normalmente, perdono forza, geometria e risorse molto rapidamente.

Conseguenze della guida con il freno a mano

La cosa più semplice che incontrano quasi tutti i guidatori alle prime armi è dimenticare di togliere il freno di stazionamento all'inizio del movimento.

Gli ingegneri hanno lottato a lungo e con successo con questa dimenticanza. C'erano allarmi luminosi e sonori che scattavano quando si tenta di partire con le pastiglie serrate, così come i freni a mano automatici che vengono armati e rilasciati da un motore elettrico quando l'auto si ferma e parte.

Ma se guidi ancora con le pastiglie premute, la significativa potenza trasmessa riscalderà i tamburi così tanto che i rivestimenti delle pastiglie si carbonizzeranno, il metallo si deformerà e i cilindri idraulici perderanno.

Questo si nota spesso solo quando le gomme sui dischi iniziano a fumare. Richiederà riparazioni estese e costose.

Pistone pinza bloccato

Nei meccanismi a disco non ci sono dispositivi separati per rimuovere i pistoni dalle pastiglie. La pressione nel sistema idraulico viene rimossa, la forza di bloccaggio diventa zero e la forza di attrito è uguale al prodotto della pressione sul blocco e del coefficiente di attrito. Cioè, "zero" non importa quale numero: sarà "zero".

Ma non sempre funziona così. Il blocco deve essere retratto di una frazione di millimetro, almeno a causa dell'elasticità della cuffia di tenuta. Ma se si è verificata corrosione tra il pistone e il cilindro della pinza e il pistone è incastrato, le pastiglie rimarranno premute con una forza diversa da zero.

Inizierà il rilascio di energia e il riscaldamento incontrollato. Finirà solo dopo che un certo spessore dello strato è stato cancellato dalla copertura a causa del surriscaldamento e della perdita di proprietà. Allo stesso tempo, anche il disco si surriscalderà.

Aria nell'impianto frenante

Raramente, ma l'effetto è stato notato quando le pastiglie hanno premuto spontaneamente contro i dischi a causa della scarsa pompaggio dell'unità dall'aria.

Si espande dal calore e inizia a premere le pastiglie contro i dischi attraverso i cilindri. Tuttavia, molto prima che si verifichi il surriscaldamento, il conducente noterà che l'auto praticamente non rallenta.

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Usura del disco del freno

Quando indossati, i dischi perdono la loro forma geometrica ideale. Su di essi appare un notevole sollievo, i pad cercano di correre su di esso.

Tutto ciò porta ad un contatto imprevedibile tra le superfici dei dischi e delle pastiglie, ed eventuali contatti comporteranno un surriscaldamento con tutte le conseguenze che ne conseguono.

Sostituzione errata delle pastiglie dei freni

Se la tecnologia di sostituzione delle pastiglie viene violata, nonostante tutta la sua semplicità nel caso di un freno a disco, le pastiglie potrebbero incepparsi nella pinza.

L'attrito risultante surriscalda il disco e le palette di guida della pinza, il che non farà che peggiorare le cose. Questo di solito finisce con il guidatore che nota suoni estranei e una forte diminuzione dell'efficienza della frenata.

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Come eliminare i dischi riscaldanti

Esistono semplici regole per evitare il surriscaldamento dei freni:

• utilizzare i freni solo in casi di emergenza e per l'arresto finale, in tutte le altre situazioni, procedendo per inerzia sotto spinta positiva o negativa del motore;
• non usare i freni nelle lunghe discese in montagna, solo il motore o il freno di montagna, difficilmente il sistema di servizio sopravviverà fino al punto più basso della prima grave discesa, per esserne sicuri basta calcolare il potenziale l'energia che l'auto ha in cima alla montagna;
• mantenere i meccanismi del freno in perfette condizioni, assicurandosi che non vi sia corrosione dell'idraulica e delle guide ad ogni sostituzione delle pastiglie, utilizzando un lubrificante speciale e la relativa mappa di applicazione;
• sostituire tempestivamente i dischi con usura estrema, senza attendere la loro completa trasparenza.

I dischi surriscaldati devono essere sostituiti. Hanno perso forza, il loro coefficiente di attrito è cambiato anche con le nuove pastiglie e, soprattutto, l'area è irregolare, il che porterà a scatti e nuovo surriscaldamento.

Conseguenze di un funzionamento improprio dell'impianto frenante

I dischi surriscaldati vengono solitamente sostituiti quando si sente un tonfo nel pedale del freno al ritmo della ruota. Se questa misura obbligatoria viene trascurata, è possibile la distruzione del disco durante la frenata.

Questo di solito finisce con un catastrofico inceppamento delle ruote e l'auto che lascia la traiettoria in una direzione imprevedibile. Con un flusso denso ad alta velocità, un grave incidente è inevitabile, molto probabilmente con vittime.

Ad ogni MOT, i dischi vengono ispezionati attentamente. Non dovrebbero esserci colori di tinta derivanti dal surriscaldamento, rilievi particolarmente evidenti, curvature o una rete di crepe.

I dischi vengono sempre cambiati insieme alle pastiglie e, in caso di usura irregolare, anche con la revisione delle pinze.