Los coches nacen para la velocidad. Mientras se ejerce un rendimiento a alta velocidad, para garantizar la seguridad de la conducción del automóvil, el automóvil en movimiento debe reducirse la velocidad y detenerse según nuestros deseos.
El sistema de frenos puede controlar eficazmente la velocidad del coche y es la garantía de seguridad del coche. Generalmente, los automóviles tienen un sistema de freno de conducción y un sistema de freno de estacionamiento, que se conocen comúnmente como "freno de pie" y "freno de mano". El sistema de frenos se compone principalmente de pedal de freno, refuerzo de vacío, tanque de líquido de frenos, cilindro maestro de frenos, tubería de líquido de frenos, bomba ABS, freno, etc.
▲ Diagrama esquemático de la estructura del sistema de frenos.
El freno es un dispositivo que genera un par de frenado para evitar que la rueda gire. Los frenos utilizados en los automóviles en general son los frenos de fricción, los cuales se dividen en frenos de tambor y frenos de disco, los cuales comúnmente se conocen como "frenos de tambor" y "frenos de disco".
¿Qué es el "freno de tambor"?
La razón por la que se le llama freno de tambor es porque hay un freno de "tambor redondo". El "freno de tambor" se utiliza en los automóviles desde hace un siglo y actualmente se utiliza principalmente en las ruedas traseras de automóviles y vehículos pesados. Los frenos de tambor se componen principalmente de cilindros de rueda de freno, zapatas de freno, placas de fricción, tambores de freno, pasadores de soporte, resortes de retorno, etc.
▲ Diagrama de estructura del sistema de freno de tambor
El tambor de freno está instalado en el cubo de la rueda. Cuando el coche no frena, gira con la rueda y tiene forma de tambor redondo.
Para reducir la velocidad de un automóvil en movimiento, pise el pedal del freno. Después de que el cilindro de la rueda del freno recibe presión hidráulica del cilindro maestro del freno, los dos pistones del cilindro de la rueda empujan la zapata del freno para que gire alrededor del pasador de soporte y presione contra el tambor del freno. El círculo exterior de la zapata de freno está equipado con una placa de fricción. El tambor de freno se desacelera por fricción y finalmente obliga a la rueda a dejar de girar.
▲ Proceso de frenado del freno de tambor
¿Qué es el "freno de disco"?
Los frenos de disco también se denominan "frenos de disco". Al igual que los frenos de tambor, reciben su nombre por su forma. Su principio básico es similar al de los "frenos de tambor". Está controlado por presión hidráulica. Los componentes principales incluyen tuberías de líquido de frenos, bombas de freno, pinzas de freno, placas de fricción, discos de freno, etc.
▲ Diagrama del principio de funcionamiento del freno de disco.
Cuando el coche no está frenando, el disco de freno metálico fijado a la rueda gira con la rueda.
Cuando se pisa el pedal del freno, el cilindro maestro recibe presión hidráulica del cilindro maestro y el pistón empuja la pinza de freno para presionar contra el disco de freno. La pinza de freno está equipada con dos placas de fricción, una a cada lado del disco de freno. Al frenar, es como dos alicates que sujetan el disco giratorio y utilizan la fricción para obligar al plato giratorio a reducir la velocidad o incluso a dejar de girar.
▲ Rueda de coche Mercedes Bens negra de 5 radios--freno de disco
¿Es mejor el "freno de tambor" o el "freno de disco"?
El proceso de frenado por fricción en realidad convierte la energía cinética en energía térmica. No hay duda de que cuanto más rápida sea la velocidad de disipación del calor, más rápido será el proceso de conversión de energía. Por tanto, en teoría, los frenos de disco son mejores que los de tambor.
Desde un punto de vista estructural, los componentes de los frenos de tambor se encuentran en un espacio cerrado y su rendimiento de disipación de calor es deficiente. El disco de freno del freno de disco está expuesto, por lo que disipa el calor rápidamente, es liviano y fácil de ajustar.
▲ Ferrari equipado con discos de freno cerámicos de fibra de carbono
"Este disco de freno, compuesto de cerámica reforzada sintetizada con fibra de carbono y carburo de silicio a una temperatura alta de 1700 grados, pesa alrededor de 5 kilogramos, aproximadamente un 50% más liviano que un disco de freno normal, y su vida útil es de hasta 300,{ {4}} kilómetros en funcionamiento normal."
Sin embargo, dado que el costo de los frenos de tambor es bajo y el efecto de frenado no es peor que el de los frenos de disco, en las mismas condiciones, la fuerza de frenado generada es mayor que la de los frenos de disco, por lo que muchos autos económicos usarán la combinación de " disco delantero y tambor trasero".
Principio de funcionamiento de los frenos hidráulicos.
La siguiente figura muestra el proceso de funcionamiento del sistema de frenos hidráulicos con frenos de tambor.
▲ Diagrama del principio de funcionamiento del sistema de freno hidráulico.
Cuando el automóvil no está frenando, la placa de fricción de la zapata de freno mantiene un cierto espacio con el tambor de freno, y la rueda y el tambor de freno pueden girar libremente.
Cuando el automóvil se está moviendo para reducir la velocidad, el conductor pisa el pedal del freno y empuja el aceite a través del tubo de aceite hacia el cilindro de la rueda del freno a través de la varilla de empuje y el pistón del cilindro maestro. Bajo la acción de la presión hidráulica, el pistón del cilindro de la rueda se mueve hacia ambos extremos y empuja la zapata de freno para que gire alrededor del pasador de soporte, y la placa de fricción de la zapata de freno presiona contra el tambor de freno giratorio.
El disco de fricción genera un par de fricción Mμ en el tambor de freno giratorio, que es opuesto al sentido de rotación de la rueda. Después de que el par Mμ se transmite a la rueda, debido a la adherencia entre la rueda y la superficie de la carretera, la rueda ejerce una fuerza periférica hacia adelante Fa sobre la superficie de la carretera. Al mismo tiempo, la superficie de la carretera ejerce una fuerza de reacción hacia atrás Fb sobre la rueda, es decir, la fuerza de frenado.
