¿Cuál es el principio de funcionamiento y la composición estructural del sistema de frenos?
El principio de funcionamiento del sistema de frenado general se puede ilustrar mediante un diagrama esquemático simple del sistema de frenado hidráulico (Figura 3-114). Un tambor de freno de metal con una superficie cilíndrica interior como superficie de trabajo se fija al cubo de la rueda y gira con la rueda. En la placa base de freno fija, hay dos pasadores de soporte que sostienen los extremos inferiores de las dos zapatas de freno en forma de arco. La superficie circunferencial exterior de la zapata de freno está equipada con una placa de fricción, que generalmente no es metálica. El piso del freno también está equipado con un cilindro de rueda de freno hidráulico, que está conectado con el cilindro maestro de freno hidráulico instalado en el bastidor a través de un tubo de aceite. El conductor puede accionar el pistón del cilindro maestro mediante el mecanismo del pedal del freno.
Figura 3-114 Diagrama esquemático del principio de funcionamiento del sistema de frenos
1. Pedal de freno 2. Varilla de empuje 3. Pistón del cilindro maestro 4. Cilindro maestro de freno 5. Tubo de aceite 6. Freno Cilindro de la rueda 7. Pistón del cilindro de la rueda 8. Tambor de freno 9. Placa de fricción 10. Zapata de freno 11. Placa base del freno 12. Pasador de soporte 13. Resorte de retorno de la zapata de freno
El sistema de frenos no Cuando En funcionamiento, hay un cierto espacio entre la superficie circunferencial interior del tambor de freno y la superficie circunferencial exterior de la placa de fricción de la zapata de freno, de modo que la rueda y el tambor de freno puedan girar libremente.
Para reducir la velocidad de un vehículo en movimiento, el conductor debe pisar el pedal del freno y el aceite del cilindro maestro fluye hacia el cilindro de la rueda bajo una cierta presión a través de la varilla de empuje y el pistón del cilindro maestro. y pasa a través de las dos ruedas. Un pistón del cilindro de la rueda empuja las dos zapatas de freno para que giren alrededor del pasador de soporte, y el extremo superior se separa a ambos lados y su placa de fricción se presiona contra la superficie circular interior del tambor de freno. De esta manera, la zapata de freno estática ejerce un par de fricción sobre el tambor de freno giratorio en dirección opuesta a la dirección de rotación de la rueda. El tambor de freno transmite el par a la rueda y la rueda ejerce una fuerza hacia adelante sobre la superficie de la carretera. Al mismo tiempo, la superficie de la carretera también ejerce una fuerza de reacción hacia atrás sobre la rueda, es decir, la fuerza de frenado. La fuerza de frenado obliga a todo el vehículo a producir una determinada desaceleración. Cuanto mayor sea la fuerza de frenado, mayor será la desaceleración. Cuando se suelta el pedal del freno, el resorte de retorno tira de la zapata de freno a su posición original, el par de fricción y la fuerza de frenado desaparecen y el efecto de frenado finaliza.
En el sistema de frenado, se denomina freno al componente que aplica un par de frenado (par de fricción) a la rueda para impedir su giro, compuesto principalmente por un tambor de freno y una zapata de freno con un plato de fricción.
El sistema de frenado mencionado anteriormente, que se utiliza para desacelerar el vehículo agrícola en movimiento hasta que se detiene, se denomina sistema de frenado de servicio y se utiliza a menudo durante la conducción. El dispositivo utilizado para mantener en su lugar un vehículo agrícola estacionado se llama sistema de freno de estacionamiento. En la actualidad, algunos vehículos agrícolas tienen sistemas de freno de servicio y sistemas de freno de estacionamiento independientes, mientras que un número considerable de vehículos agrícolas solo tienen un sistema de freno de servicio, y el freno de estacionamiento solo agrega control del freno de mano sobre la base del mecanismo de freno de servicio. no hay sistema de freno de estacionamiento independiente.
(1) Freno
El freno es un mecanismo que se utiliza para absorber la energía cinética del vehículo y obligar al vehículo a reducir rápidamente su velocidad hasta detenerse, es decir, genera resistencia para impedir el movimiento del vehículo.
Actualmente, los frenos utilizados en los vehículos agrícolas son frenos mecánicos de fricción. Existen muchos tipos de estructuras de frenos de fricción, que se pueden dividir aproximadamente en tres tipos: tipo de zapata, tipo de correa y tipo de disco. En la actualidad, los frenos de zapata se utilizan ampliamente en vehículos agrícolas. En algunos vehículos agrícolas, los frenos de disco se utilizan como frenos de estacionamiento.
Aquí nos centramos en los frenos de zapata.
El elemento giratorio en este tipo de par de freno de fricción es un tambor de freno con una superficie de trabajo cilíndrica, y el elemento no giratorio es una zapata de freno con un forro de fricción. Los frenos de zapata utilizados en vehículos agrícolas incluyen principalmente los siguientes tipos:
① Frenos de collar y de zapata esclava. La Figura 3-115 es un diagrama esquemático de un freno de collar y zapata esclava que utiliza un dispositivo de transmisión hidráulica. El extremo inferior de la zapata de freno está enganchado a dos pasadores de soporte fijados en la placa inferior, y el extremo superior está en contacto con el pistón en el cilindro de la rueda de freno. La zapata de freno puede girar en un pequeño ángulo alrededor del pasador de soporte y el pistón puede moverse axialmente en el cilindro de rueda. Cuando no se frena, el resorte de retorno aprieta los extremos superiores de las dos zapatas contra el pistón del cilindro de la rueda. Al frenar, la presión del aceite en el cilindro de la rueda aumenta, empujando el pistón hacia afuera, ejerciendo una fuerza igual sobre las dos zapatas de freno, obligando a las dos zapatas a apoyarse contra el tambor de freno. Cuando el tambor de freno gira en sentido antihorario, la fuerza de fricción entre el tambor y la zapata de freno izquierda se dirige hacia abajo y la fuerza de fricción en la zapata de freno derecha se dirige hacia arriba, de modo que la zapata izquierda presiona el tambor de freno. Más duro tiene el llamado efecto de aumentar el impulso, por lo que el casco izquierdo se llama "casco potencial creciente" o "casco delantero". La fuerza sobre el casco derecho tiende a hacer que el casco abandone el tambor, lo que desempeña el llamado papel. de reducir el impulso, por lo que la pezuña derecha se llama "pezuña reductora" o "pezuña siguiente".
Aunque el empuje en los extremos superiores de los dos cascos es igual, los efectos de la fricción que aumentan la fuerza son diferentes y el pistón del cilindro de la rueda flota. Como resultado, la presión unitaria sobre los dos cascos es desigual, de modo que en el En la misma rueda, los dos cascos Las fuerzas que presionan contra el tambor de freno son en realidad desiguales, y la zapata de freno izquierda ejerce mayor fuerza que la zapata de freno derecha. Debido a que estas dos fuerzas no pueden equilibrarse entre sí, la diferencia entre las dos debe ser soportada por el cojinete de la rueda (es decir, causa una carga adicional en el cubo que soporta el tambor de freno). Este tipo de freno se llama freno desequilibrado simple. En igualdad de condiciones, el efecto de frenado de este tipo de freno es de 2 a 3 veces mayor que el de la zapata reductora.
Figura 3-115 Diagrama de freno de collar y zapata esclava
1. Zapata de freno izquierda 2. Pistón del cilindro de rueda 3. Cilindro de rueda de freno 4. Resorte de retorno 5. Revestimiento de fricción 6. Zapata de freno derecha 7. Pasador de soporte 8. Tambor de freno
La situación es opuesta durante el frenado en reversa La zapata izquierda se convierte en la "zapata de fuerza reductora" y la zapata derecha se convierte en la "zapata de fuerza creciente". La acción de la zapata sobre el tambor de freno también está desequilibrada, pero el efecto de frenado general es el mismo que durante el frenado hacia adelante. Esta característica se denomina "simetría" del rendimiento de frenado del freno.
Este tipo de freno tiene una estructura simple y su uso es confiable. Cuando el tambor del freno gira hacia adelante y hacia atrás (frenado hacia adelante o hacia atrás), el efecto de frenado permanece sin cambios y es más conveniente ajustarlo. después de que se use el forro. La desventaja es que la presión unitaria de las zapatas izquierda y derecha no es igual, el forro de fricción está desgastado de manera desigual y la eficiencia de frenado del freno es baja.
②Freno de zapata de doble collar. Dado que la zapata delantera tiene una mayor eficiencia de frenado cuando se frena con los frenos de zapata principal y secundaria, el freno se puede diseñar para que ambas zapatas sean la zapata principal, como se muestra en la Figura 3-116. El punto de apoyo de la zapata izquierda está en el extremo inferior y el punto de apoyo de la zapata derecha está en el extremo superior. Cada zapata de freno tiene un cilindro de rueda de freno y solo hay un pistón en cada cilindro de rueda. Estos dos cilindros de rueda impulsan el extremo superior. el zapato izquierdo y el extremo inferior del zapato derecho respectivamente. Cuando el tambor de freno gira en sentido antihorario, las zapatas de freno izquierda y derecha son empujadas por sus respectivos pistones de cilindro de rueda y presionadas contra el tambor de freno. Por lo tanto, al frenar hacia adelante, ambas zapatas tienen el efecto de "aumentar el impulso" y ambas son zapatas delanteras. Las dos zapatas actúan sobre el tambor de freno con la misma fuerza normal para lograr el equilibrio mutuo y el cojinete del cubo de la rueda no está sujeto a cargas adicionales. cargas adicionales, por eso se llama freno equilibrado. Si el tambor de freno gira en el sentido de las agujas del reloj (conduciendo en reversa), ambas zapatas se convertirán en zapatas esclavas al frenar y la eficiencia de frenado se reducirá significativamente. Es decir, los efectos de frenado hacia adelante y hacia atrás son diferentes, por lo que se denomina freno equilibrado unidireccional. La ventaja de este tipo de freno es que las placas de fricción de ambas zapatas se desgastan uniformemente y la eficiencia de frenado es alta durante el frenado hacia adelante. La desventaja es la baja eficiencia durante el frenado en reversa. Sin embargo, esto se aplica exactamente a los requisitos para los frenos de las ruedas delanteras, porque el centro de gravedad de la carrocería del automóvil se mueve hacia atrás durante el frenado en reversa, y la fuerza de frenado de las ruedas delanteras no debe ser demasiado grande para evitar perder el control debido al "bloqueo". de las ruedas delanteras. Si se usa este tipo de freno en la rueda delantera, el freno de la rueda trasera debe usar un tipo equilibrado de dos vías o un tipo de zapata principal y esclava para garantizar suficiente fuerza de frenado durante el frenado en reversa.
Figura 3-116 Diagrama esquemático de un freno de zapata de doble collar
La Figura 3-117 es un diagrama estructural esquemático de un freno de zapata de doble collar. En la placa base de freno 1 están instalados dos cilindros de rueda de un solo pistón 2 y dos zapatas de freno, así como pasadores de soporte y levas excéntricas, etc., dispuestos simétricamente con respecto al centro de la placa base. La zapata de freno se aprieta mediante dos resortes de retorno 4 y hay dos piezas de ajuste, una es la leva excéntrica 10 y la otra es el pasador de soporte excéntrico 12, que se puede usar para ajustar el espacio entre la guarnición de fricción y el freno. tambor.
Figura 3-117 Freno de zapata de doble collar
1. Placa base del freno 2. Cilindro de rueda 3. Placa de fricción de la zapata de freno 4. Resorte de retorno 5. Perno de unión de tubería 6. Unión de tubería 7. Manguera de freno 8. Cilindro 9. Perno excéntrico 10. Leva excéntrica 11. Arandela 12. Pasador de soporte 13. Tuerca
③Freno automático con aumento de potencia. Hay dos tipos de frenos automáticos con aumento de potencia: unidireccionales y bidireccionales. La Figura 3-118 es un diagrama esquemático. La Figura 3-118a muestra un freno automático unidireccional con aumento de potencia. Los extremos inferiores de sus dos zapatas de freno no tienen puntos de apoyo fijos, pero se insertan en las superficies inferiores de ranuras rectas en ambos extremos de la biela para formar una conexión móvil. . Hay un pasador de soporte fijo en el extremo superior de la zapata derecha y el extremo superior de la zapata izquierda descansa contra el extremo del pistón del cilindro de la rueda. Cuando no funciona, el resorte de retorno se aprieta para acercar el extremo superior de la zapata izquierda al pistón. Cuando se trabaja, el extremo superior de la zapata izquierda es empujado hacia afuera por la fuerza del pistón del cilindro de la rueda, lo que hace que la zapata izquierda presione contra el tambor de freno. La fuerza de fricción hace que la zapata se mueva en la dirección de rotación del tambor. hace que el extremo inferior del zapato izquierdo actúe sobre la biela flotante. Una fuerza que provoca una fuerza de apertura en el extremo inferior del casco derecho. De este modo, la zapata derecha gira con el pasador de soporte en el extremo superior como punto de apoyo y presiona contra el tambor de freno. En este momento, tanto el casco izquierdo como el derecho son cascos delanteros.
La eficacia de frenado de los frenos es muy alta. Al invertir el freno, el proceso es el mismo, pero la eficiencia de frenado se vuelve muy pobre porque la fuerza de fricción hará que la zapata izquierda se acerque al pistón del cilindro de la rueda y se convierta en la zapata esclava, y el par de la zapata izquierda presionará el tambor de freno. Se reduce y la zapata adecuada en realidad no tiene efecto de frenado, por lo que se denomina freno de refuerzo automático unidireccional.
Figura 3-118 Diagrama esquemático del freno automático de refuerzo de potencia
(a) Tipo de refuerzo automático unidireccional (b) Tipo de refuerzo automático de dos vías 1. Pasadores de soporte 2, 3. Resorte de posición de retorno
Si el cilindro de rueda de un solo pistón se cambia a un cilindro de rueda de doble pistón (Figura 3-118b), entonces no hay un punto de apoyo fijo en los extremos superior e inferior del las dos zapatas de freno y los extremos superiores de las dos zapatas de freno flotan sobre el punto de apoyo. El extremo superior está apuntalado y el extremo inferior todavía está conectado de forma flotante con la biela (insertada en la ranura recta de la biela). y se aprieta con un resorte de retorno. Para ajustar el espacio entre la zapata de freno y el tambor de freno, la longitud de la biela se hace ajustable. El cilindro de rueda de freno de doble pistón del freno de refuerzo automático de dos vías es el mismo que el cilindro de rueda de freno desequilibrado general.
Cuando el vehículo frena hacia adelante, los pistones del cilindro de la rueda se mueven hacia ambos extremos, lo que hace que las zapatas izquierda y derecha se abran bajo la acción de la tensión del pistón cuando la zapata izquierda presiona contra el tambor de freno. , el tambor de freno actúa sobre Parte de la fuerza de fricción y la fuerza normal del casco izquierdo actúa sobre el extremo inferior del casco derecho a través de la cabeza de la biela y el cuerpo de la biela. Junto con la acción del cilindro de la rueda, el extremo superior del. El casco derecho presiona el pasador de soporte y lo utiliza como punto de apoyo. Los cascos izquierdo y derecho están completamente presionados sobre el tambor de freno (ambos son cascos delanteros). En este momento, la fuerza que actúa sobre el extremo inferior de la zapata derecha es casi tres veces la fuerza de apertura del cilindro de la rueda, lo que aumenta considerablemente la fuerza de frenado de la zapata derecha y logra una alta eficiencia de frenado. Al frenar en marcha atrás, el proceso de acción es opuesto, el principio de acción es el mismo y tiene el mismo efecto automático de aumento de fuerza que al frenar hacia adelante. De esta manera, el rendimiento de frenado del frenado hacia adelante y hacia atrás es el mismo, por lo que se denomina freno de refuerzo automático de dos vías.
La ventaja sobresaliente de los frenos automáticos con aumento de potencia es que la eficiencia de frenado es muy alta. Las desventajas son que el par de frenado aumenta rápidamente, el trabajo no es lo suficientemente estable y los requisitos de material para el forro de fricción. la correa es alta y el forro de fricción de las zapatas de freno se desgasta de manera desigual. Por lo tanto, no se utiliza mucho y principalmente sólo se utiliza como freno de la rueda delantera.
En el freno automático con aumento de potencia, la fuerza normal y la fuerza de fricción de las dos zapatas de freno en el tambor de freno son desiguales. Para que las placas de fricción se desgasten de manera uniforme, las dos zapatas están hechas de materiales diferentes. longitudes. Este tipo de freno también es un freno desequilibrado.
(2) Sistema de control de frenos
De acuerdo con las "Normas de seguridad de vehículos de transporte agrícola", para mejorar la seguridad del vehículo, todos los frenos de conducción de los vehículos agrícolas adoptan sistemas hidráulicos. Sistema de control de frenos de doble circuito. La característica del sistema de frenado de doble circuito es que está equipado con dos conjuntos de dispositivos de transmisión de energía independientes. Si un conjunto falla, el otro aún puede continuar frenando, mejorando así la confiabilidad y seguridad del frenado del vehículo. Aunque el diseño del dispositivo de transmisión del freno hidráulico de doble circuito es diferente en varios vehículos agrícolas, se puede resumir de la siguiente manera:
① Sistema de doble circuito de un eje a un eje. La Figura 3-119 es un diagrama esquemático que muestra que cada rueda delantera y trasera tiene un conjunto de circuitos de transmisión de energía. Los frenos de las ruedas delanteras y traseras son del tipo de cilindro de rueda única (pistón doble). El aceite del cilindro maestro se envía a. Los cilindros de las ruedas delanteras y traseras respectivamente, a través de estos dos circuitos, realizan el frenado. Si uno de los circuitos falla, el otro circuito aún mantiene el efecto de frenado. Pero la relación de fuerza de frenado se destruirá. De esta forma, el tipo de cilindro de rueda doble (pistón único) también se puede utilizar en los frenos de las ruedas delanteras y traseras.
Figura 3-119 Sistema de doble circuito de un eje a un eje
② Sistema de doble circuito de medio eje a medio eje. La Figura 3-120 es un diagrama esquemático de un sistema de circuito dual de medio eje a medio eje. Se utilizan dos cilindros de freno en cada rueda, y el freno de la rueda trasera es del tipo de equilibrio bidireccional con cilindro de rueda de doble pistón, mientras que el freno de la rueda delantera es del tipo equilibrado de un solo pistón. Cada línea está conectada a uno de los cilindros de rueda en cada freno de rueda delantera y trasera. Si una de las tuberías falla, un cilindro de rueda en el freno de la rueda trasera no funcionará y el freno se transformará en una "zapata de fuerza creciente" y una "zapata de fuerza reductora" para actuar como freno. En este momento, el efecto de frenado en el eje trasero se reduce en aproximadamente un 33%; en el freno de la rueda delantera, un cilindro de rueda no funciona y el efecto de frenado se reduce en un 50%. De esta manera, la relación de fuerza de frenado en las ruedas delanteras y traseras permanece básicamente sin cambios.
Figura 3-120 Sistema de doble circuito de medio eje a medio eje
③ Sistema de doble circuito de un eje a medio eje. La Figura 3-121 es un diagrama esquemático de un sistema de circuito dual de un eje y medio. El freno de la rueda trasera es del tipo equilibrado bidireccional con cilindros de dos ruedas y el freno de la rueda delantera es del tipo no equilibrado con cilindro de una sola rueda. Uno de los tubos está conectado a un cilindro de rueda del freno de la rueda trasera además del cilindro de rueda del freno de la rueda delantera, y el otro tubo está conectado sólo al otro cilindro de rueda del freno de la rueda trasera.
Cuando falla el tubo que va al freno trasero, la fuerza de frenado total se reducirá a aproximadamente el 70% de la original. Cuando falla la tubería que conduce a las ruedas delanteras, la fuerza de frenado de las ruedas delanteras se reduce a cero y la fuerza de frenado de las ruedas traseras se reduce del 65% al 79% del valor original.
Figura 3-121 Sistema de doble circuito de un eje y medio
El mecanismo de funcionamiento del freno de conducción del vehículo agrícola es relativamente sencillo, principalmente la varilla de transmisión del pedal del freno. y resorte de retorno del pedal (consulte la Figura 3-114). Dado que el freno debe mantenerse en el estado de frenado durante un largo tiempo durante el freno de mano, el mecanismo de funcionamiento del freno de mano debe tener un mecanismo de bloqueo. En muchos vehículos agrícolas, el freno de la rueda trasera también sirve como freno de estacionamiento y el mecanismo de operación del freno de estacionamiento se muestra en la Figura 3-122.
Figura 3-122 Estructura de control del freno de estacionamiento
1. Cuerda de tracción 2. Casquillo guía de la cuerda de tracción 3. Palanca de mando 4. Casquillo de guía de la palanca de mando 5. Trinquete 6. Mango de la palanca de mando
El joystick está equipado con un trinquete. Cuando se tira del joystick a la posición de frenado, el trinquete montado en el manguito guía del joystick se engancha con la barra de trinquete bajo la acción del resorte helicoidal, de modo que el joystick queda fijo en la posición de frenado y el freno está en el estado de frenado. . Para soltar el freno para que el vehículo pueda arrancar, primero debe girar la manija y el joystick en el sentido de las agujas del reloj en un ángulo para desenganchar la barra del trinquete y el trinquete. Los dientes del trinquete solo presionan la superficie cilíndrica lisa del joystick y luego gire el. palanca de control. Empuje la palanca a su posición original. Luego, el balancín, la palanca de freno, la varilla de empuje y la zapata de freno regresan bajo la acción del resorte de retorno y el freno vuelve al estado sin frenado. Después de soltar la manija, la palanca vuelve a su posición original bajo la acción del resorte y el trinquete vuelve a bloquear la palanca.