Unidad de freno. El diseño y principio de funcionamiento del sistema de frenos del automóvil.

La invención se refiere al campo de la ingeniería eléctrica, en particular a los dispositivos de frenado diseñados para detener máquinas eléctricas con baja velocidad de rotación del eje. La unidad de freno contiene un electroimán, un resorte de freno y discos de freno, uno de los cuales está fijado rígidamente al eje y el otro se puede mover solo en dirección axial. La fijación de frenado y parada se realiza mediante discos de freno, cuyas superficies de contacto están hechas en forma de dientes espaciados radialmente. El perfil de los dientes de un disco coincide con el perfil de las ranuras del otro disco. Se consigue una reducción de las dimensiones generales y del peso de la unidad de freno, una reducción de la potencia eléctrica del electroimán y un aumento de la fiabilidad y la vida útil de la unidad de freno. 3 enfermos.

La invención se refiere al campo de la ingeniería eléctrica, en particular a los dispositivos de frenado diseñados para detener máquinas eléctricas con baja velocidad de rotación del eje.

Se conoce un motor eléctrico síncrono autofrenante con excitación axial (A.S. URSS nº 788279, N02K 7/106, 29/01/79), que contiene un estator con un devanado, un rotor, una carcasa y protectores de cojinete de material conductor magnético. material, en el primero de los cuales, equipado con un anillo con un inserto diamagnético, la unidad de frenado está reforzada en forma de armadura, cargada por resorte a la zapata de freno con una pastilla de fricción, donde, para aumentar el rendimiento, se coloca el motor eléctrico. está equipado con un anillo conductor de electricidad en cortocircuito instalado coaxialmente con el rotor en el segundo escudo del cojinete.

Se conoce un motor eléctrico (patente RU No. 2321142, Н02K 19/24, Н02K 29/06, Н02K 37/10, prioridad 14/06/2006). La solución a la segunda reivindicación de esta patente está cerca. Un motor eléctrico para accionar actuadores y dispositivos eléctricos, que contiene un rotor magnético blando dentado y un estator, hecho en forma de un núcleo magnético con polos y segmentos y - imanes permanentes magnetizados tangencialmente que se alternan alrededor de la circunferencia, se colocan bobinas de devanado de fase m. en los polos, los imanes permanentes del mismo nombre están adyacentes a cada segmento de polaridad, el número de segmentos y polos es múltiplo de 2 m, los dientes en los segmentos y el rotor están hechos con pasos iguales, los ejes de los dientes de los segmentos adyacentes se desplazan en un ángulo de 360/2 m el. grados, los devanados de cada fase están formados por una conexión en serie de bobinas colocadas en polos espaciados entre sí por m-1 polo, donde, según la invención, se coloca sobre el estator un freno electromagnético con un elemento de fricción, el movimiento parte del cual está conectado al eje del motor eléctrico, los devanados del freno se ponen en funcionamiento simultáneamente con los devanados del motor eléctrico.

Se conoce un motor eléctrico con freno electromagnético, fabricado por ESCO LLC, República de Bielorrusia, http//www.esco-motors.ru/engines php. Un freno electromagnético montado en el escudo del cojinete trasero de un motor eléctrico contiene una carcasa, una bobina electromagnética o un conjunto de bobinas electromagnéticas, resortes de freno, una armadura, que es una superficie antifricción para disco del freno, disco de freno con forros de fricción sin amianto. En reposo, el motor eléctrico se frena, la presión del resorte sobre el inducido, que a su vez ejerce presión sobre el disco de freno, hace que el disco de freno se bloquee y crea un par de frenado. El freno se libera aplicando voltaje a la bobina del electroimán y atrayendo la armadura mediante el electroimán excitado. La presión de la armadura sobre el disco de freno así eliminada provoca su liberación y libre rotación con el eje. motor eléctrico o un dispositivo que funcione junto con el freno. Es posible equipar los frenos con una palanca de desbloqueo manual, que garantiza que la transmisión se conmuta en caso de pérdida de tensión necesaria para liberar los frenos.

Una unidad de freno conocida está integrada en un motor eléctrico, fabricado por ZAO Belrobot, República de Bielorrusia, http://www.belrobot.by/catalog.asp?sect=2&subsect=4. El conjunto de freno, montado en el escudo del cojinete trasero del motor eléctrico, contiene una carcasa, un electroimán, resortes, una armadura, un disco de instalación, un disco de freno con forros de fricción de doble cara y un tornillo de ajuste del par de frenado. En ausencia de voltaje en el electroimán, el resorte mueve la armadura y presiona el disco de freno contra el disco de montaje, conectando el rotor del motor y su carcasa a través de las superficies de fricción. Cuando se aplica voltaje, el electroimán mueve la armadura, comprime los resortes y libera el disco de freno y con él el eje del motor eléctrico.

Las desventajas generales de los dispositivos descritos anteriormente son el desgaste de las pastillas de freno, un consumo de energía del electroimán suficientemente grande para superar la fuerza de presión del resorte y, como consecuencia, una gran dimensiones y masa.

El objetivo de la invención reivindicada es reducir las dimensiones generales y el peso de la unidad de freno, reducir la potencia eléctrica del electroimán y aumentar la fiabilidad y la vida útil de la unidad de freno.

Este objetivo se logra porque en una unidad de freno que contiene un electroimán, un resorte de freno, discos de freno, uno de los cuales está fijado rígidamente al eje y el otro se puede mover sólo en dirección axial, según la invención, el frenado y la fijación del tope se realiza mediante discos de freno, cuyas superficies de contacto están realizadas en forma de dientes espaciados radialmente, y el perfil de los dientes de un disco corresponde al perfil de las ranuras del otro disco.

La esencia de la invención se ilustra mediante dibujos.

Figura 1 - esquema general Máquina eléctrica con unidad de freno.

La figura 2 es una vista de un disco de freno montado rígidamente.

La Figura 3 es una vista de un disco móvil axialmente de un conjunto de freno.

El conjunto de freno contiene un electroimán 1, un resorte de freno 2, un disco de freno (disco duro) 3 fijado rígidamente al eje, coaxialmente con el cual se ubica un disco de freno (disco móvil) 4 en la dirección axial, y guías 5 fijadas a el escudo del cojinete, a lo largo del cual se mueve el disco móvil 4. Las superficies de contacto de los discos de freno están hechas en forma de dientes dispuestos radialmente. Cantidad, dimensiones geométricas y la resistencia de los dientes de los discos de freno 3 y 4, así como la resistencia de las guías 5, se calculan para resistir las fuerzas que surgen cuando el eje giratorio se ve obligado a detenerse. Para garantizar un compromiso garantizado cuando el eje gira con el disco duro, se pueden hacer ranuras disco duro ancho, mucho mayor que el ancho de los dientes del disco móvil, y la fuerza del resorte debe proporcionar la velocidad requerida para que los dientes entren en las ranuras. Cabe señalar que las superficies de contacto se pueden realizar en forma de estrías o elementos similares, lo cual no es una característica esencial, pero el perfil de los dientes de un disco debe corresponder libremente al perfil de las ranuras del otro disco. compromiso.

Para una consideración más conveniente, las Figs. 2 y 3 muestran un caso especial de la disposición de los dientes en las superficies de contacto de los discos de freno. En la Fig.2, el disco duro 3 tiene 36 dientes 6, y en la Fig.3 el disco móvil tiene 3 dientes 7. El perfil de los dientes 7 del disco móvil 4 corresponde al perfil de las ranuras del disco duro 3 .

La unidad de freno funciona de la siguiente manera.

En ausencia de voltaje en el electroimán 1, el resorte 2 sujeta el disco móvil 4 de modo que sus dientes 7 queden en las ranuras ubicadas entre los dientes 6 del disco duro 3, formando un acoplamiento que fija de forma segura el eje.

Cuando se aplica voltaje al electroimán 1, el disco móvil 4, bajo la influencia de fuerzas electromagnéticas, se mueve a lo largo de las guías 5 hacia el electroimán 1 y, comprimiendo el resorte 2, libera el eje.

Cuando se corta repentinamente la tensión de alimentación, la conexión electromagnética entre el electroimán 1 y el disco móvil 4 desaparece, el resorte 2 mueve el disco móvil 4 y sus dientes 7 entran en las ranuras del disco duro 3, formando un acoplamiento que fija de forma segura el eje.

Para los especialistas en este campo es evidente que frenar con discos de freno con dientes dispuestos radialmente en las superficies de contacto, en comparación con frenar con discos de freno con pastillas, requiere menos fuerza del resorte, que en este caso sólo mueve el disco móvil, pero no crea un par de frenado, gastando significativamente menos energía eléctrica, reduciendo así las dimensiones generales y el peso de la unidad de freno. El engrane de los dientes con las ranuras de los discos de freno garantiza una fijación segura del tope, evitando que el eje gire, y la eliminación de los forros de los discos de freno aumenta la vida útil de la unidad de freno y de toda la máquina eléctrica.

Conjunto de freno que contiene un electroimán, un resorte de freno, discos de freno, uno de los cuales está fijado rígidamente al eje y el otro es móvil sólo en dirección axial, caracterizado porque el frenado y la fijación del tope se realizan mediante discos de freno. , cuyas superficies de contacto están hechas en forma de dientes espaciados radialmente, y el perfil de los dientes de un disco corresponde al perfil de las ranuras del otro disco.

El sistema de frenos de un automóvil (inglés - sistema de frenos) se refiere a los sistemas seguridad activa y está diseñado para cambiar la velocidad del vehículo hasta su punto final, incluso de emergencia, así como mantener el coche en su sitio durante un largo periodo de tiempo. Para implementar las funciones enumeradas, se utilizan los siguientes tipos de sistemas de frenos: sistemas de frenos de servicio (o principales), de repuesto, de estacionamiento, auxiliares y antibloqueo (sistema de estabilidad de cambio). El conjunto de todos los sistemas de frenado de un automóvil se denomina control de frenos.

Sistema de frenos en funcionamiento (principal)

El objetivo principal del trabajo. sistema de frenos Consiste en regular la velocidad del vehículo hasta detenerlo por completo.

El sistema de frenado principal consta de un accionamiento de freno y mecanismos de freno. En carros pasajeros Se utiliza predominantemente un accionamiento hidráulico.

Diagrama del sistema de frenos del coche.

El accionamiento hidráulico consta de:

• (en ausencia de ABS);
• (en la presencia de);
• cilindros de freno que funcionan;
• circuitos de trabajo.

El cilindro maestro de freno convierte la fuerza aplicada por el conductor al pedal del freno en la presión del fluido de trabajo en el sistema y la distribuye entre los circuitos operativos.

Para aumentar la fuerza que crea presión en el sistema de frenos, está equipado con un accionamiento hidráulico.

El regulador de presión está diseñado para reducir la presión en el accionamiento del freno. ruedas traseras, lo que contribuye a una frenada más eficiente.

Tipos de circuitos del sistema de frenos.

Los circuitos del sistema de frenos, que son un sistema de tuberías cerradas, conectan el cilindro de freno principal y los frenos de las ruedas.

Los circuitos pueden duplicarse entre sí o realizar sólo sus funciones. El más popular es el circuito de accionamiento del freno de doble circuito, en el que un par de circuitos funcionan en diagonal.

Sistema de frenos de repuesto

El sistema de freno de repuesto se utiliza para frenado de emergencia o de emergencia en caso de falla o mal funcionamiento del principal. Realiza las mismas funciones que el sistema de frenos de servicio y puede funcionar como parte del sistema de servicio y como una unidad independiente.

Sistema de freno de estacionamiento

Las principales funciones y finalidades son:

• retención vehículo en su lugar durante mucho tiempo;
• exclusión del movimiento espontáneo del automóvil en una pendiente;
• frenado de emergencia y de emergencia en caso de falla del sistema de freno de servicio.

Sistema de frenado del vehículo

Sistema de frenos

La base del sistema de frenos son los mecanismos de freno y sus accionamientos.

El mecanismo de freno se utiliza para crear el par de frenado necesario para frenar y detener el vehículo. El mecanismo está instalado en el cubo de la rueda y su principio de funcionamiento se basa en el uso de la fuerza de fricción. Los frenos pueden ser de disco o de tambor.

Estructuralmente, el mecanismo de freno consta de piezas estáticas y giratorias. La parte estática del mecanismo del tambor está representada por, y la parte giratoria es pastillas de freno con superposiciones. En un mecanismo de disco, la parte giratoria está representada por un disco de freno y la parte estacionaria es una pinza con pastillas de freno.

La unidad controla los mecanismos de freno.

El accionamiento hidráulico no es el único utilizado en el sistema de frenado. Entonces en el sistema freno de mano Se utiliza un accionamiento mecánico, que es una combinación de varillas, palancas y cables. El dispositivo conecta los mecanismos de freno de las ruedas traseras. También hay uno que utiliza propulsión eléctrica.

El sistema de frenos incluye accionamiento hidráulico se pueden incluir una variedad de opciones sistemas electronicos: frenos antibloqueo, control de estabilidad, asistencia a la frenada de emergencia, .

Existen otros tipos de accionamiento de freno: neumático, eléctrico y combinado. Este último puede presentarse como neumohidráulico o hidroneumático.

El principio de funcionamiento del sistema de frenado.

El sistema de frenos funciona de la siguiente manera:

1. Cuando el conductor presiona el pedal del freno, se transmite una fuerza al refuerzo de vacío.
2. Luego aumenta en el refuerzo de vacío y se transfiere al cilindro de freno principal.
3. El pistón GTZ impulsa el fluido de trabajo hacia los cilindros de las ruedas a través de tuberías, por lo que la presión en el accionamiento del freno aumenta y los pistones de los cilindros de trabajo mueven las pastillas de freno hacia los discos.
4. Al pisar más el pedal, aumenta aún más la presión del líquido, por lo que se activan los mecanismos de freno, lo que provoca una desaceleración en la rotación de las ruedas. La presión del fluido de trabajo puede acercarse a 10-15 MPa. Cuanto más grande sea, más eficaz será el frenado.
5. Bajar el pedal del freno hace que vuelva a su posición original bajo la acción del resorte de retorno. El pistón GTZ también vuelve a la posición neutra. El fluido de trabajo también pasa al cilindro maestro del freno. Los pads liberan los discos o tambores. La presión en el sistema cae.

¡Importante! El fluido de trabajo en el sistema debe cambiarse periódicamente. ¿Cuánto costará un reemplazo? No más de un litro y medio.

Mal funcionamiento básico del sistema de frenos.

La siguiente tabla muestra las averías más comunes del sistema de frenos de un automóvil y cómo solucionarlas.

Síntomas	Causa probable	Soluciones
Escucho un silbido o ruido al frenar	Desgaste de pastillas de freno, su mala calidad o defectos; deformación del disco de freno o contacto con un objeto extraño	Reemplazo o limpieza de almohadillas y discos
Mayor recorrido del pedal	Fuga de fluido de trabajo de los cilindros de las ruedas; aire que ingresa al sistema de frenos; Desgaste o daño de mangueras y juntas de goma en la GTZ.	Reemplazo de piezas defectuosas; sangrar el sistema de frenos
Mayor fuerza del pedal al frenar	Fallo del refuerzo de vacío; daño a la manguera	Reemplazo del amplificador o manguera
Frenado de todas las ruedas.	Pistón atascado en la GTZ; falta de juego libre del pedal	Reemplazo de la GTZ; establecer el juego libre correcto

Conclusión

El sistema de frenado es la base para un movimiento seguro del vehículo. Por lo tanto, siempre se le debe prestar mucha atención. Si el sistema de frenos de servicio falla, la operación del vehículo queda completamente prohibida.

Unidad de freno

Mecanismo de freno rueda delantera:

1. disco de freno;

3. calibre;

4. pastillas de freno;

5. cilindro;

6. pistón;

7. indicador de desgaste de las pastillas;

8. anillo de sellado;

9. cubierta protectora para el pasador guía;

11. carcasa protectora.

El mecanismo de freno de la rueda delantera es de disco, con ajuste automático de la holgura entre las pastillas y el disco, con pinza flotante y indicador de desgaste de las pastillas de freno. El soporte está formado por una pinza 3 y cilindros de rueda 5, que se atornillan con tornillos. El soporte móvil está atornillado a los pasadores 10, que se instalan en los orificios de la guía 2 de las almohadillas. Se coloca lubricante en estos orificios, se instalan cubiertas de goma 9 entre los dedos y las pastillas de freno 4 se presionan contra las ranuras de la guía mediante resortes, el interior de los cuales tiene un indicador de desgaste de las pastillas 7.

En la cavidad del cilindro 5 se instala un pistón 6 con un anillo de sellado 8. Gracias a la elasticidad de este anillo, se mantiene el espacio óptimo entre las pastillas y el disco.

Los siguientes requisitos se aplican a los mecanismos de freno:

· eficacia de la acción;

· estabilidad de la eficacia de frenado al cambiar de velocidad, número de frenadas, temperatura de las superficies de fricción;

· alta eficiencia mecánica;

· acción suave;

· restauración automática de la separación nominal entre las superficies de fricción;

· alta durabilidad.

Ventajas de los frenos de disco:

· espacios más pequeños entre discos y pastillas en estado no frenado y, por tanto, mayor rendimiento;

· mayor estabilidad en el coeficiente de fricción operacional del par de fricción;

· menos peso y dimensiones totales;

· desgaste más uniforme de las pastillas de fricción;

· mejores condiciones disipador de calor.

Las desventajas de los frenos de disco incluyen:

Dificultad para garantizar el sellado;

· mayor índice de desgaste de las pastillas de fricción.

Disco freno frontal

Parte Descripción

Como tarea se emitió un plano de la pieza 2110-3501070-77 “Disco de freno delantero”. La pieza está hecha de hierro fundido GH 190. La pieza es una combinación de superficies cilíndricas: 2 externas O137 +0,5 mm y O239,1±0,3 mm y 3 internas O58,45 mm, O127 mm, O154 máx.

En la superficie cilíndrica del extremo exterior 137 +0,5 hay 4 orificios de montaje de 13 ± 0,2 mm y 2 orificios de montaje de 8,6 ± 0,2 mm. Dentro de la superficie cilíndrica 239,1±0,3 hay 30 nervaduras de refuerzo, de 5 +1 mm de espesor y ubicadas entre sí en un ángulo de 12 0 a una distancia de 47 mm de eje común disco. Las nervaduras de refuerzo no tienen la misma longitud: se alternan a una distancia de 83,5 y 77 mm del eje común del disco.

Requerimientos técnicos

Precisión dimensional

El grado de precisión dimensional no es muy bueno. La mayoría de los tamaños se fabrican dentro del rango de calidades 12-14. Las dimensiones más precisas se realizan según la décima calidad: 58,45.

Precisión de forma

La exactitud del formulario está determinada por las siguientes condiciones:

1. Tolerancia de planitud igual a 0,05: desviación de las superficies extremas 1 y 9 de no más de 0,05 mm.

Exactitud posición relativa

La precisión de la posición relativa está regulada por las siguientes tolerancias:

2. Tolerancia de paralelismo igual a 0,05: desviación del paralelismo de la superficie extrema 3 con respecto a la superficie extrema 11 de no más de 0,05 mm.

3. Tolerancia de paralelismo igual a 0,04: desviación del paralelismo de la superficie del extremo 1 con respecto a la superficie del extremo 9 en no más de 0,04 mm.

4. Tolerancia posicional dependiente igual a 0,2 mm por diámetro: desviación de la posición del eje de las superficies cilíndricas 13 ± 0,2 y 8,6 ± 0,2 con respecto al eje de la superficie cilíndrica 58,45 no más de 0,2 mm;

5. Tolerancia de alineación igual a 0,35 por diámetro: la discrepancia entre el eje de la superficie cilíndrica 239,1 ± 0,3 mm y el eje de la superficie cilíndrica 58,45 mm no supera los 0,35 mm.

Tolerancias totales de forma y posición relativa.

· Desviación final igual a 0,05: la distancia desde los puntos del perfil real de la superficie extrema 9 al plano perpendicular a la superficie base 11 no es superior a 0,05 mm.

Rugosidad de la superficie

Las superficies extremas 1 y 9 Ra1.6 con dirección de microrrugosidad circular y radial tienen la menor rugosidad. Otros indicadores de rugosidad están en el rango de Rz 20-Rz 80.

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