Tecnologia básica de freio/travões
Tecnologia básica de freio/travões
pb
pb
Primeira Edição Primeira Edição
Indice
Indice
Freio/travões das rodas
Freio/travões das rodas...4...4
Funcionamento do freio/travões de rodas...4 Funcionamento do freio/travões de rodas...4 Freio/travão com boa manutenção, um
Freio/travão com boa manutenção, um freio/travão seguro
freio/travão seguro ...5...5
Guarnições de freio/calços de t
Guarnições de freio/calços de travãoravão...5...5
Fricção/atrito
Fricção/atrito estávelestável ...7...7 Influência da largura das guarnições/calços Influência da largura das guarnições/calços na duração dos mesmos...9 na duração dos mesmos...9 Guarnições/calços curtos
Guarnições/calços curtos ou ou longoslongos ...10...10
Tambores de freio/travão
Tambores de freio/travão...12...12
Generalidades
Generalidades ...12..12 Aparecimento de trincas/gretas por
Aparecimento de trincas/gretas por
aquecimento...12 aquecimento...12 Tensões no tambor de freio/travão
Tensões no tambor de freio/travão ao
ao frenar/travarfrenar/travar ...1...133 Tensões no tambor de freio/travão
Tensões no tambor de freio/travão depois de e
depois de esfriarsfriar...1...133 Aparecimento de rugosidades e
Aparecimento de rugosidades e trincas/
trincas/gretas a toda espessura do tambogretas a toda espessura do tamborr ....1....144
Fatores determinantes da redução da força Fatores determinantes da redução da força de
de frenagem/travafrenagem/travagemgem...16...16
Fading...16 Fading...16
Fenômenos que reduzem o conforto Fenômenos que reduzem o conforto -vibrações
vibrações...20...20
Generalidades sobre
Generalidades sobre vibraçõesvibrações ...2...200 Ruídos agudos do freio/travões
Ruídos agudos do freio/travões
-”Chiadeira”...21 ”Chiadeira”...21 Ruídos graves do freio/travões
Ruídos graves do freio/travões
-”Zumbido”...22 ”Zumbido”...22 Vibrações de baixa freqüência,
Vibrações de baixa freqüência,
velocidade alta...23 velocidade alta...23 Vibrações causadas por
Vibrações causadas por manchas
manchas térmicas...térmicas...23..23 Vibrações de baixa freqüência,
Vibrações de baixa freqüência, velocidade baixa
Freio/travão de rodas
Freio/travão de rodas
O freio/travão a tambor é o tipo de O freio/travão a tambor é o tipo de freio/tra-vões mais comum em veículos pesados. vões mais comum em veículos pesados.
Existem variados tipos de ativação e comando Existem variados tipos de ativação e comando das sapatas/maxilas de freio/travões. As das sapatas/maxilas de freio/travões. As dife-renças são diminutas no que refere a renças são diminutas no que refere a funciona-mento e desempenho.
mento e desempenho.
O freio/travões de rodas da Scania é do tipo O freio/travões de rodas da Scania é do tipo chamado de ”Excêntricos em S”, no qual as chamado de ”Excêntricos em S”, no qual as sapatas/maxilas são prensadas contra o tambor sapatas/maxilas são prensadas contra o tambor por rotação de um eixo excêntrico.
por rotação de um eixo excêntrico.
A ativação do freio/travão de rodas é feita por A ativação do freio/travão de rodas é feita por meio de ar comprimido. O ar é comprimido meio de ar comprimido. O ar é comprimido pelo compressor e é armaze
pelo compressor e é armazenado nos depósitosnado nos depósitos de ar comprimido. Dos depósitos, é de ar comprimido. Dos depósitos, é monitori-zado para as câmaras de freio/travões através zado para as câmaras de freio/travões através da válvula do freio/travões de serviço, obtendo da válvula do freio/travões de serviço, obtendo assim a retardação desejada.
assim a retardação desejada.
1
1 AlaAlavanvancas cas de fde freireio/co/chavhaves des de tre travõavõeses
(existem com ajuste manual ou (existem com ajuste manual ou auto-mático)
mático) 2
2 EixEixo eo excêxcêntrntrico ico do do frefreio/io/tratravãovão
(excêntrico em S) (excêntrico em S) 3
3 RoRolelete te de de prpresessãsãoo
4
4 MoMola la de de rretetorornono
5
5 PinPino de so de sapapatata/a/pepernrno de mo de maxaxililaa
6
6 GuaGuarnirnição ção de de frefreio/io/CalCalço ço de tde travravãoão
7
7 SaSapapatata/m/maxaxililaa
1 =Altura de elevação da 1 =Altura de elevação da
sapata/maxila sapata/maxila
ρ
ρ=ângulo de desgaste=ângulo de desgaste
Em toda
Em toda ρρ extensão de,extensão de, αα mesma altura de eleva-mesma altura de
eleva-ção da sapata/maxila é proporcionada por ção da sapata/maxila é proporcionada por
Funcionamento do freio/travões Funcionamento do freio/travões de rodas
de rodas
A membrana no interior da câmara de A membrana no interior da câmara de freio/tra-vões pressiona para fora a haste de pressão vões pressiona para fora a haste de pressão (área
(área ×× pressão). A alavanca de freio/chave depressão). A alavanca de freio/chave de
travões
travões 11 está ligada com a haste de pressão eestá ligada com a haste de pressão e
faz girar o eixo excêntrico
faz girar o eixo excêntrico 22 (com o excêntrico(com o excêntrico
em S), o qual pressiona as sapatas/maxilas em S), o qual pressiona as sapatas/maxilas parapara fora, contra o tambor.
fora, contra o tambor.
Deste modo, a força de frenagem/travagem Deste modo, a força de frenagem/travagem entre os calços/maxilas e o tambor é definida entre os calços/maxilas e o tambor é definida pela ação coordenada do ar comprimido, da pela ação coordenada do ar comprimido, da câmara de freio/travões, da alavanca/chave e câmara de freio/travões, da alavanca/chave e do eixo excêntrico com seu excêntrico em S. do eixo excêntrico com seu excêntrico em S. O excêntrico em S é conformado de tal
O excêntrico em S é conformado de tal
maneira que a altura de elevação durante a maneira que a altura de elevação durante a fre-nagem (ou seja, o percurso vertical das nagem (ou seja, o percurso vertical das sapa-tas/maxilas contra o tambor) seja igual, tas/maxilas contra o tambor) seja igual, independente da posição dos roletes sobre o independente da posição dos roletes sobre o excêntrico.
excêntrico. No diagrama
No diagrama da direita podemos da direita podemos ler ler a altura dea altura de elevação das sapatas/maxilas em função do elevação das sapatas/maxilas em função do desgaste e do ângulo de ataque. desgaste e do ângulo de ataque. Independente-mente do desgaste, um certo ângulo de rota mente do desgaste, um certo ângulo de rotaçãoção do eixo excêntrico provoca sempre a mesma do eixo excêntrico provoca sempre a mesma altura de elevação.
Freio/travão com boa Freio/travão com boa manuten-ção, um freio/travão seguro ção, um freio/travão seguro
Para conservar o funcionamento seguro e Para conservar o funcionamento seguro e oti-mizado do freio, os componentes do sistema mizado do freio, os componentes do sistema devem ser continuamente verificados e devem ser continuamente verificados e ajusta-dos em conformidade com as nossas dos em conformidade com as nossas recomen-dações.
dações.
Uma boa manutenção do freio reduz ao Uma boa manutenção do freio reduz ao mínimo o risco de perturbações tais como mínimo o risco de perturbações tais como ”puxar” para um lado, desgaste desigual das ”puxar” para um lado, desgaste desigual das guarnições/calços ou sobrecarga de uma das guarnições/calços ou sobrecarga de uma das rodas.
rodas. Essas anomalias pEssas anomalias podem levar odem levar à reduçãoà redução ou mesmo desaparecimento da capacidade de ou mesmo desaparecimento da capacidade de frenagem/travagem, com os danos inerentes. frenagem/travagem, com os danos inerentes. (Veja ” Fatores determinantes da redução da (Veja ” Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem, fading térmico força de frenagem/travagem, fading térmico mecânico”.) mecânico”.)
Guarnições de freio/
Guarnições de freio/
Calços de travão
Calços de travão
Os fabricantes de guarnições de freio/calços de Os fabricantes de guarnições de freio/calços de travão consideram normalmente a composição travão consideram normalmente a composição de seus produtos como segredo de fabrico. de seus produtos como segredo de fabrico. De um modo geral, uma guarnição de De um modo geral, uma guarnição de
freio/calço de travão é composta por alguns freio/calço de travão é composta por alguns elementos constituintes, cada qual com sua elementos constituintes, cada qual com sua tarefa específica.
tarefa específica.
Normalmente admitem-se três componentes Normalmente admitem-se três componentes básicos de uma guarnição/calço.
básicos de uma guarnição/calço. O primeiro co
O primeiro componemponente é umnte é um material de fric-material de fric-ção/atrito, ou seja, o material que executa o ção/atrito, ou seja, o material que executa o tra-balho de frenagem/travagem e que é
balho de frenagem/travagem e que é
responsável pela duração da guarnição/calço responsável pela duração da guarnição/calço (50-70% da guarnição/calço são constituídos (50-70% da guarnição/calço são constituídos por este material, cuja estrutura é a base para por este material, cuja estrutura é a base para maior duração).
maior duração).
O material deste componente varia de O material deste componente varia de fabri-cante para
cante para fabricante. fabricante. Exemplos Exemplos de materialde material são Ferro, fibra de vidro, etc.
são Ferro, fibra de vidro, etc.
De um modo geral, pode-se afirmar que, na De um modo geral, pode-se afirmar que, na seleção do material de fricção/atrito, é fator seleção do material de fricção/atrito, é fator decisivo a resistência ao desgaste, que seja decisivo a resistência ao desgaste, que seja brando em sua ação sobre o tambor, e ainda brando em sua ação sobre o tambor, e ainda que seja isolante térmico (ou seja, que não que seja isolante térmico (ou seja, que não con-duza calor para o cubo da roda)
duza calor para o cubo da roda)
O segundo componente tem por função ligar o O segundo componente tem por função ligar o material de fricção/atrito e dar uma forma material de fricção/atrito e dar uma forma está-vel à guarnição/calço. Normalmente este vel à guarnição/calço. Normalmente este com-ponente é designado por
ponente é designado por aglutinante (5-15% doaglutinante (5-15% do material total).
material total).
A guarnição/calço deve ter uma forma estável A guarnição/calço deve ter uma forma estável mesmo com temperaturas e pressões mesmo com temperaturas e pressões extrema-mente altas.
mente altas.
Exemplos de aglutinante são materiais como a Exemplos de aglutinante são materiais como a borracha ou resinas.
borracha ou resinas.
O terceiro componente é um material que deve O terceiro componente é um material que deve garantir a estabilidade de fricção/atrito, garantir a estabilidade de fricção/atrito, especi-almente com altas temperaturas. Reduz o
almente com altas temperaturas. Reduz o esforço de frenagem/travagem do freio/travão esforço de frenagem/travagem do freio/travão de rodas sobrecarregado lubrificando a de rodas sobrecarregado lubrificando a guarni-ção/calço. Designamos este componente de ção/calço. Designamos este componente de material de modificação, e pode ser grafite, material de modificação, e pode ser grafite, material orgânico, areia, etc.
material orgânico, areia, etc.
O fabrico de guarnições de freio/calços de O fabrico de guarnições de freio/calços de tra-vões para caminhões pode parecer fácil.
vões para caminhões pode parecer fácil.
A realidade é, contudo, diferente. O fabrico de A realidade é, contudo, diferente. O fabrico de uma guarnição/calço exige do fabricante um uma guarnição/calço exige do fabricante um longo período de pesquisa e de testes
longo período de pesquisa e de testes antes queantes que o mesmo possa ser considerado de interesse. o mesmo possa ser considerado de interesse.
Que requisitos deve satisfazer uma Que requisitos deve satisfazer uma guarni-ção/calço para ser aprovado pela Scania? ção/calço para ser aprovado pela Scania? As exigências de uma boa guarnição/calço As exigências de uma boa guarnição/calço resultam do compromisso entre nossas próprias resultam do compromisso entre nossas próprias elevadas exigências, requerimentos legais elevadas exigências, requerimentos legais naci-onais (veja National Legal Requirements), bem onais (veja National Legal Requirements), bem como exigências de nossos clientes.
como exigências de nossos clientes.
Em seguida se indicam características que Em seguida se indicam características que devem ser consideradas:
devem ser consideradas:
Fricção/atrito estável Fricção/atrito estável
O coeficiente de fricção/atrito da O coeficiente de fricção/atrito da
guarni-ção/calço deve ser, tanto quanto possível, ção/calço deve ser, tanto quanto possível, cons-tante em toda a faixa de utilização (gama de tante em toda a faixa de utilização (gama de temperaturas), ou seja, não deve reduzir a temperaturas), ou seja, não deve reduzir a capacidade d
capacidade de e frenagem/travagem. frenagem/travagem. (Veja tam-(Veja tam-bém ” Fatores determinantes da redução da bém ” Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem”)
força de frenagem/travagem”)
Forma estável Forma estável
A guarnição/calço deve agüentar as A guarnição/calço deve agüentar as solicita-ções mecânicas sem formação de trincas/gretas ções mecânicas sem formação de trincas/gretas ou largar fragmentos.
ou largar fragmentos.
Chiadeira, tendência para vibrações Chiadeira, tendência para vibrações
A tendência para vibrações que uma A tendência para vibrações que uma guarni-ção/calço possa ter, tem importância para ção/calço possa ter, tem importância para even-tuais problemas de conforto
tuais problemas de conforto
Duração da guarnição de freio/calço de Duração da guarnição de freio/calço de travão
travão
Longa duração (A introdução das Longa duração (A introdução das guarni-ções/calços sem asbestos reduziu as opções de ções/calços sem asbestos reduziu as opções de material disponíveis)
material disponíveis)
Duração do tambor de freio/tr
Duração do tambor de freio/travãoavão
A guarnição/calço deve ser, tanto quanto A guarnição/calço deve ser, tanto quanto possí-vel, branda em sua ação sobre o tambor, ou vel, branda em sua ação sobre o tambor, ou seja, reduzir ao mínimo a formação de seja, reduzir ao mínimo a formação de man-chas térmicas ou trincas/gretas (Veja chas térmicas ou trincas/gretas (Veja ”Tambo-res de freio/travão”)
res de freio/travão”)
Consideração pelo meio ambiente Consideração pelo meio ambiente
Disposições legais, materiais sem asbestos Disposições legais, materiais sem asbestos
Facilidade de operação Facilidade de operação
Peso reduzido, suave para as mãos, isento de Peso reduzido, suave para as mãos, isento de poeiras, etc.
Fricção/atrito estável Fricção/atrito estável
É necessário o maior cuidado ao selecionar É necessário o maior cuidado ao selecionar uma guarnição de freio/calço de travão, uma uma guarnição de freio/calço de travão, uma vez que materiais diferentes podem ter vez que materiais diferentes podem ter proprie-dades completamente distintas. Antes da dades completamente distintas. Antes da apro-vação de uma guarnição/calço para montagem vação de uma guarnição/calço para montagem em nossa produção, o mesmo foi submetido a em nossa produção, o mesmo foi submetido a uma longa série de testes no laboratório uma longa série de testes no laboratório (capa-cidade de frenagem-, fading-, duração-, cidade de frenagem-, fading-, duração-, des-gaste-, vibrações, etc.). O número de
gaste-, vibrações, etc.). O número de
guarnições/calços que são aprovados é muito guarnições/calços que são aprovados é muito reduzido. Depois dos testes de laboratório, reduzido. Depois dos testes de laboratório, estas guarnições/calços são ainda testados em estas guarnições/calços são ainda testados em veículos em circulação.
veículos em circulação.
Pesquisas e estudos comparativos entre Pesquisas e estudos comparativos entre diver-sos tipos de guarnições/calços mostram sos tipos de guarnições/calços mostram dife-renças muito pronunciadas, que resultam tanto renças muito pronunciadas, que resultam tanto das propriedades testadas como dos métodos das propriedades testadas como dos métodos de teste.
de teste.
A fricção/atrito varia com a velocidade de A fricção/atrito varia com a velocidade de escorregamento e com a temperatura. Neste escorregamento e com a temperatura. Neste respeito, cada guarnição/calço tem a sua curva respeito, cada guarnição/calço tem a sua curva de fricção/atrito específica.
de fricção/atrito específica.
Ao comparar duas guarnições/calços, A e B, no Ao comparar duas guarnições/calços, A e B, no banco
banco de prode provas de vas de rolos, rolos, a 3a 3 km/h e km/h e a 60a 60 km/hkm/h (exigência legal) podemos ver que as (exigência legal) podemos ver que as guarni-ções/calços têm o mesmo desempenho a baixa ções/calços têm o mesmo desempenho a baixa velocidade e que A tem mais fricção/atrito que velocidade e que A tem mais fricção/atrito que B a alta velocidade.
B a alta velocidade.
O coeficiente de fricção/atrito
O coeficiente de fricção/atritoµµvai se modifi-vai se
modifi-cando à medida que a velocidade aumenta, e cando à medida que a velocidade aumenta, e pode se verificar a importância de ter uma pode se verificar a importância de ter uma característica correta durante toda a faixa de característica correta durante toda a faixa de velocidades. Esta característica é designada de velocidades. Esta característica é designada de ”Fading de velocidade”.
”Fading de velocidade”.
Coeficiente de fricção/atrito
Coeficiente de fricção/atrito µµ em função daem função da
velocidade velocidade
Coeficiente de fricção/atrito
Coeficiente de fricção/atrito µµ em função daem função da
temperatura temperatura
O diagrama à direita mostra a variação do O diagrama à direita mostra a variação do coe-ficiente de fricção/atrito em função da ficiente de fricção/atrito em função da tempe-ratura
ratura
O coeficiente de fricção/atrito deve ser estável, O coeficiente de fricção/atrito deve ser estável, uma vez que sua redução significa uma uma vez que sua redução significa uma dimi-nuição na capacidade de frenagem/travagem. nuição na capacidade de frenagem/travagem.
Uma redução razoável da fricção/atrito é uma Uma redução razoável da fricção/atrito é uma propriedade positiva, para evitar que o trabalho propriedade positiva, para evitar que o trabalho de frenagem de uma roda seja excessivo. O de frenagem de uma roda seja excessivo. O freio sobrecarregado ”entrega” parte de seu freio sobrecarregado ”entrega” parte de seu esforço, distribuindo o mesmo pelas outras esforço, distribuindo o mesmo pelas outras rodas.
rodas. É importante É importante considerar a considerar a influência dainfluência da temperatura, para reduzir o risco de temperatura, para reduzir o risco de ”surpre-sas” tais como falta de frenagem/travagem sas” tais como falta de frenagem/travagem momentânea ou menor adaptação de momentânea ou menor adaptação de freio/tra-vões.
vões.
Durante uma pesquisa para testar a estabil
Durante uma pesquisa para testar a estabilidadeidade de fricção/atrito de 24 produtos diferentes, de fricção/atrito de 24 produtos diferentes, foram verificadas grandes diferenças. O teste foram verificadas grandes diferenças. O teste mostra que algumas das guarnições/calços têm mostra que algumas das guarnições/calços têm características tão ruins que o funcionamento características tão ruins que o funcionamento do freio/travão em condições difíceis de do freio/travão em condições difíceis de frena-gem/travagem é afetado. Veja o diagrama à gem/travagem é afetado. Veja o diagrama à direita.
direita.
O fading térmico
O fading térmico e o fading e o fading por velocidadepor velocidade devem ser iguais em todas as
devem ser iguais em todas as rodas do veículo,rodas do veículo, incluindo carreta/reboque, para evitar uma incluindo carreta/reboque, para evitar uma redistribuição de trabalho de redistribuição de trabalho de frenagem/trava-gem indesejável.
gem indesejável.
A capacidade de frenagem/travagem também A capacidade de frenagem/travagem também diminui, se as guarnições/calços tiverem a diminui, se as guarnições/calços tiverem a ten-dência a
dência a vitrificar. A vitrificação é um fenô-vitrificar. A vitrificação é um fenô-meno que provoca uma redução progressiva meno que provoca uma redução progressiva dada fricção/atrito e que pode ocorrer quando se fricção/atrito e que pode ocorrer quando se verificam frenagens/travagens suaves mas verificam frenagens/travagens suaves mas pro-longadas.
longadas.
O que acontece quando uma guarnição/calço O que acontece quando uma guarnição/calço vitrifica é que o ”material de modificação” vitrifica é que o ”material de modificação” com características lubrificantes se ac
com características lubrificantes se acumula naumula na superfície da guarnição/calço. Este material é superfície da guarnição/calço. Este material é normalmente queimado durante as normalmente queimado durante as frena-gens/travagens, mas, quando estas forem gens/travagens, mas, quando estas forem sua-ves e prolongadas, a temperatura não é tão ves e prolongadas, a temperatura não é tão elevada e o material não desaparece.
elevada e o material não desaparece.
(Veja ”Fatores determinantes da redução da (Veja ”Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem”)
força de frenagem/travagem”)
Estes resultados comprovam a importância do Estes resultados comprovam a importância do ponto de vista de segurança de usar ponto de vista de segurança de usar exclusiva-mente guarnições/calços testadas para o mente guarnições/calços testadas para o veí-culo em questão. Este problema não existe culo em questão. Este problema não existe quando o veículo deixa a fábrica, mas pode quando o veículo deixa a fábrica, mas pode aparecer quando tiverem que ser substituídas aparecer quando tiverem que ser substituídas as guarnições/calços. Por esses motivos deve as guarnições/calços. Por esses motivos deve usar exclusivamente guarnições/calços usar exclusivamente guarnições/calços
origi-S = Desgaste S = Desgaste
Influência da largura das Influência da largura das
guarnições/calços na duração guarnições/calços na duração dos mesmos
dos mesmos
A Scania utiliza atualmente quatro larguras A Scania utiliza atualmente quatro larguras diferentes de guarnições/calços
diferentes de guarnições/calços A
A 11227 7 mmm m ((55””)) eem m eeiixxoos s dde e aappooiioo B
B 11778 m8 mm (m (77””)) eem em eiixxoos ds diiaanntteeiirrooss- e- e eixos de apoio
eixos de apoio C
C 22003 3 mmm m (8(8”)”) eem m eeiixxoos s ddiiaanntteieirrooss, , ddee tração e de apoio
tração e de apoio D
D 2254 54 mm mm (1(10”0”)) em em eieixoxos s de de trtraçaçãoão
O ideal é que a largura da guarnição/calço seja O ideal é que a largura da guarnição/calço seja adequada para a tarefa que o freio deve adequada para a tarefa que o freio deve reali-zar.
zar.
Uma consequência da não adaptação pode ser Uma consequência da não adaptação pode ser uma diferença no desgaste a guarnição/calço uma diferença no desgaste a guarnição/calço menos larga se desgasta mais rapidamente). menos larga se desgasta mais rapidamente). O fator de desgaste mais sensível é a O fator de desgaste mais sensível é a tempera-tura, uma vez que a velocidade de desgaste tura, uma vez que a velocidade de desgaste aumenta com a temperatura.
aumenta com a temperatura.
Por esse motivo sempre se procura manter a Por esse motivo sempre se procura manter a temperatura das guarnições/calços tão baixa temperatura das guarnições/calços tão baixa quanto possível.
quanto possível.
O diagrama da direita ilustra a velocidade de O diagrama da direita ilustra a velocidade de desgaste de uma guarnição/calço Scania desgaste de uma guarnição/calço Scania nor-mal.
mal.
O calor é criado na superfície de contato entre O calor é criado na superfície de contato entre a guarnição/calço e o tambor de freio/travão e é a guarnição/calço e o tambor de freio/travão e é dissipado para o meio ambiente pelo tambor. dissipado para o meio ambiente pelo tambor. A capacidade de dissipação de calor é, por esse A capacidade de dissipação de calor é, por esse motivo, muito importante para o desgaste da motivo, muito importante para o desgaste da guarnição/calço.
Pode-se comparar a capacidade de dissipação Pode-se comparar a capacidade de dissipação de calor de um freio/travão de roda com baldes de calor de um freio/travão de roda com baldes de água de diversos tamanhos. O tamanho do de água de diversos tamanhos. O tamanho do balde (5”, 7”, 8”, 10”) corresponde à la
balde (5”, 7”, 8”, 10”) corresponde à largura dorgura do freio/travão ou tambor e os furos no fundo do freio/travão ou tambor e os furos no fundo do balde à capacidade de dissipação de calor balde à capacidade de dissipação de calor res-petiva. As torneiras e o fluxo de água para o petiva. As torneiras e o fluxo de água para o balde representam o trabalho de balde representam o trabalho de frenagem/tra-vagem a efetuar.
vagem a efetuar.
Com o mesmo afluxo de energia de Com o mesmo afluxo de energia de frena-gem/travagem, ou seja, calor
gem/travagem, ou seja, calor produzido, vemosproduzido, vemos que o nível varia de balde para balde. O nível que o nível varia de balde para balde. O nível mais alto no balde simboliza e corresponde a mais alto no balde simboliza e corresponde a uma temperatura mais elevada no tambor. uma temperatura mais elevada no tambor. A interpretação prática desta representação A interpretação prática desta representação simbólica leva à conclusão de que um tambor simbólica leva à conclusão de que um tambor maior tem mais capacidade de absorção e maior tem mais capacidade de absorção e dissi-pação que um menor.
pação que um menor.
O ponto crítico é quando a temperatura atinge O ponto crítico é quando a temperatura atinge valores tão elevados (o balde fica cheio), que o valores tão elevados (o balde fica cheio), que o desgaste das guarnições/calços aumenta desgaste das guarnições/calços aumenta rapi-damente e ocorre o risco de fading térmico. damente e ocorre o risco de fading térmico. A conclusão é que, para um mesmo trabalho de A conclusão é que, para um mesmo trabalho de frenagem/travagem guarnições/calços estreitos frenagem/travagem guarnições/calços estreitos e tambores pequenos correspondem a e tambores pequenos correspondem a desgas- desgas-tes mais pronunciados que guarnições/calços tes mais pronunciados que guarnições/calços largos e tambores grandes.
largos e tambores grandes.
Guarnições de freio/Calços de Guarnições de freio/Calços de travão curtos ou longos
travão curtos ou longos
Desde 1989 a Scania passou a usar Desde 1989 a Scania passou a usar guarni-ções/calços ”curtos”, quando anteriormente ções/calços ”curtos”, quando anteriormente usava guarnições/calços ”longos”.
usava guarnições/calços ”longos”.
A quantidade de material usado nas A quantidade de material usado nas guarni-ções/calços ”curtos” corresponde a 65% do ções/calços ”curtos” corresponde a 65% do material usado nas guarnições/calços ”longos”. material usado nas guarnições/calços ”longos”. Este fato pode parecer uma contradição quando Este fato pode parecer uma contradição quando muitas vezes se afirma que a área de muitas vezes se afirma que a área de frena-gem/travagem é sinônimo de qualidade. gem/travagem é sinônimo de qualidade. Em nossas pesquisas e testes verific
Em nossas pesquisas e testes verificamos que aamos que a duração total não é reduzida quando se usa duração total não é reduzida quando se usa uma guarnição/calço mais curto. Entretanto, uma guarnição/calço mais curto. Entretanto, verificamos que a formação de manchas verificamos que a formação de manchas térmi-cas se reduziu bastante.
cas se reduziu bastante.
Além disso, desaparecem quase por completo Além disso, desaparecem quase por completo as vibrações de baixa frequência a altas as vibrações de baixa frequência a altas veloci-dades.
dades.
(Veja ”Fenômenos que reduzem o conforto (Veja ”Fenômenos que reduzem o conforto -vibrações”
A duração
A duração das guarnições/calços das guarnições/calços curtos não curtos não éé menor (a pesar de termos afirmado menor (a pesar de termos afirmado anterior-mente e no contexto com a largura das mente e no contexto com a largura das guarni-ções/calços, que uma área me
ções/calços, que uma área menor produz maiornor produz maior temperatura e por isso mais desgaste)
temperatura e por isso mais desgaste) por que opor que o apoio das guarnições/calços contra o tambor é apoio das guarnições/calços contra o tambor é mais perfeito, e porque o tambor esfria mais mais perfeito, e porque o tambor esfria mais facilmente (o espaço livre entre facilmente (o espaço livre entre guarnições/cal-ços é maior)
ços é maior)
A figura à direita ilustra a diferença no contato A figura à direita ilustra a diferença no contato entre uma guarnição/calço curta ou longa e o entre uma guarnição/calço curta ou longa e o tambor.
tambor.
Aí se mostram duas guarnições/calços em Aí se mostram duas guarnições/calços em corte.
corte. Pode se ver Pode se ver que o que o encosto da guarni-encosto da guarni-ção/calço contra o tambor se faz por uma série ção/calço contra o tambor se faz por uma série de pontos de contato.
de pontos de contato.
Quando se aplica a mesma força para pressi Quando se aplica a mesma força para pressionaronar uma guarnição/calço curta ou longa , obtêm-se uma guarnição/calço curta ou longa , obtêm-se mais pontos de contato na guarnição/calço curta. mais pontos de contato na guarnição/calço curta. Assim a temperatura dos pontos de contato é Assim a temperatura dos pontos de contato é reduzida, mais que compensando o reduzida, mais que compensando o compri-mento da guarnição/calço
mento da guarnição/calço
A = Guarnição/ca
A = Guarnição/calço curtolço curto B = Guarnição/ca
Tambores de freio/travão
Tambores de freio/travão
Generalidades Generalidades
As exigências de um tambor de freio/travão As exigências de um tambor de freio/travão são muitas. Deve ser resistente a altas são muitas. Deve ser resistente a altas tempera-turas, deve dissipar bem o calor, não deve se turas, deve dissipar bem o calor, não deve se deformar, deve ser resistente ao desgaste, etc. deformar, deve ser resistente ao desgaste, etc. Para conseguir um tambor de freio/travão com Para conseguir um tambor de freio/travão com todas estas qualidades é necessário um todas estas qualidades é necessário um meticu-loso trabalho de pesquisa e teste, tanto no loso trabalho de pesquisa e teste, tanto no labo-ratório como em veículos em circulação.
ratório como em veículos em circulação. A seleção do material de um tambor de A seleção do material de um tambor de freio/travão representa sempre um freio/travão representa sempre um compro-misso, para conseguir o melhor conjunto de misso, para conseguir o melhor conjunto de propriedades possível.
propriedades possível.
O material dos tambores de freio/travões é O material dos tambores de freio/travões é ferro fundido em liga de alto teor, e com ferro fundido em liga de alto teor, e com con-teúdo de grafite tão alto quanto possível. O alto teúdo de grafite tão alto quanto possível. O alto teor da liga proporciona resistência e teor da liga proporciona resistência e estabili-dade de forma, ao passo que o grafite garante a dade de forma, ao passo que o grafite garante a dissipação de calor.
dissipação de calor.
O tambor, a pesar de sua elevada qualidade, O tambor, a pesar de sua elevada qualidade, tem limitações quanto a resistência a tem limitações quanto a resistência a aqueci-mentos localizados. (Veja ”Aparecimento de mentos localizados. (Veja ”Aparecimento de trincas/gretas por aquecimento”)
trincas/gretas por aquecimento”)
Temperaturas uniformes mas altas também Temperaturas uniformes mas altas também produzem alterações, que podem provocar produzem alterações, que podem provocar pro-blemas, se forem demasiado pronunciadas. blemas, se forem demasiado pronunciadas. (Veja ”Fatores determinantes da redução da (Veja ”Fatores determinantes da redução da força de frenagem/travagem - Fading térmico força de frenagem/travagem - Fading térmico mecânico”)
mecânico”)
Durante uma frenagem/travagem intensiva, Durante uma frenagem/travagem intensiva, grandes quantidades de energia cinética são grandes quantidades de energia cinética são transformadas em energia térmica. O calor transformadas em energia térmica. O calor resultante da fricção/atrit
resultante da fricção/atrito do movimento entreo do movimento entre o tambor e a guarnição/calço, não é uma forma o tambor e a guarnição/calço, não é uma forma de energia aproveitável e tem que ser dissipado de energia aproveitável e tem que ser dissipado para o meio ambiente através do tambor. (Veja para o meio ambiente através do tambor. (Veja ”Guarnições de freio/Calços de travão”)
”Guarnições de freio/Calços de travão”) A pesar da capacidade do tambor em dissipar A pesar da capacidade do tambor em dissipar calor, podem aparecer fenômenos negativos, calor, podem aparecer fenômenos negativos, para além do desgaste normal. Um exemplos para além do desgaste normal. Um exemplos destes fenômenos são as trincas/gretas e as destes fenômenos são as trincas/gretas e as manchas térmicas manchas térmicas Aparecimento de trincas/gretas Aparecimento de trincas/gretas de origem térmica de origem térmica
No diagrama está representada a distribuição No diagrama está representada a distribuição de temperatura num tambor, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e de temperatura num tambor, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 10
10 segunsegundos depoidos depois do início da frenagem/trs do início da frenagem/tra- a-vagem. A temperatura, numa camada vagem. A temperatura, numa camada superfi-cial muito delgada, sobe rapidamente,
cial muito delgada, sobe rapidamente,
atingindo o máximo após cerca de dois atingindo o máximo após cerca de dois segun-dos.
dos. Em seguida baixa Em seguida baixa de novo, de novo, devido ao fatodevido ao fato de o veículo já ter reduzido a velocidade, e de o veículo já ter reduzido a velocidade, e por-tanto a formação de calor se ter reduzido. A tanto a formação de calor se ter reduzido. A onda de calor se propaga através do ferro e a onda de calor se propaga através do ferro e a temperatura igualiza progressivamente. temperatura igualiza progressivamente.
T
Tensões no tambor ensões no tambor de freio/tra-de freio/tra-vão ao frenar/travar
vão ao frenar/travar
Quando a camada interior esquenta, o material Quando a camada interior esquenta, o material tende a se expandir. Isso não é
tende a se expandir. Isso não é possível, devidopossível, devido ao fato de a grande massa restante do tambor, ao fato de a grande massa restante do tambor, exterior a essa película, ainda estar fria. Deste exterior a essa película, ainda estar fria. Deste modo aparecem tensões, tanto maiores quanto modo aparecem tensões, tanto maiores quanto maior for a temperatura na camada de contato. maior for a temperatura na camada de contato. Se forem atingidas temperaturas muito altas, Se forem atingidas temperaturas muito altas, pode mesmo o material fluidificar pode mesmo o material fluidificar pontual-mente, resultando uma deformação mente, resultando uma deformação perma-nente. Visível, fica uma pequena elevação na nente. Visível, fica uma pequena elevação na superfície do tambor (veja figura).
superfície do tambor (veja figura).
(Veja também em ”Influência da largura das (Veja também em ”Influência da largura das guarnições/calços na duração dos mesmos”). guarnições/calços na duração dos mesmos”).
T
Tensões no tambor ensões no tambor de freio/tra-de freio/tra-vão depois de esfriar
vão depois de esfriar
Quando o ferro fundido esfria, tem tendência Quando o ferro fundido esfria, tem tendência para retornar à posição de partida e ocorrem para retornar à posição de partida e ocorrem esforços de tração na camada superficial. Esta esforços de tração na camada superficial. Esta tração resulta de compressão anterior e pode tração resulta de compressão anterior e pode ser tal que o material atinja a carga de rotura, ser tal que o material atinja a carga de rotura, formando pequenas trincas/gretas superficiais. formando pequenas trincas/gretas superficiais. Depois de algum tempo, essas trincas/gretas Depois de algum tempo, essas trincas/gretas estarão distribuídas uniformemente ao longo estarão distribuídas uniformemente ao longo do tambor (veja a figura). Estas trincas/gretas do tambor (veja a figura). Estas trincas/gretas não têm significado desde que estejam bem não têm significado desde que estejam bem distribuídas em toda a superfície e não tenham distribuídas em toda a superfície e não tenham mais de 1 mm de profundidade, mais de 1 mm de profundidade, aproximada-mente.
Aparecimento de rugosidades e Aparecimento de rugosidades e trincas/gretas a toda a espessura trincas/gretas a toda a espessura do tambor
do tambor
Grandes trincas/gretas e manchas térmicas Grandes trincas/gretas e manchas térmicas negras aparecem quando o freio for e
negras aparecem quando o freio for esquentadosquentado até o limite de temperatura em que ocorrem até o limite de temperatura em que ocorrem modificações no material da guarnição/calço e modificações no material da guarnição/calço e tambor.
tambor.
Algumas zonas da guarnição/calço entram Algumas zonas da guarnição/calço entram entâo em contato com o tambor, que não mais é entâo em contato com o tambor, que não mais é redondo. A superfície de contato fica menor, redondo. A superfície de contato fica menor, ocorrendo uma grande formação de energia ocorrendo uma grande formação de energia localizada. Resultará um grande aumento de localizada. Resultará um grande aumento de temperatura.
temperatura.
Quando a temperatura aumenta muito, ocorrem Quando a temperatura aumenta muito, ocorrem modificações químicas na guarnição/calço, que modificações químicas na guarnição/calço, que aumentam a fricção/atrito (ver figura). Uma aumentam a fricção/atrito (ver figura). Uma zona que esquenta mais, desenvolve mais calor zona que esquenta mais, desenvolve mais calor e vai esquentar ainda mais que as zonas e vai esquentar ainda mais que as zonas vizi-nhas. Deste modo, uma rugosidade do tambor nhas. Deste modo, uma rugosidade do tambor vai se acentuando.
vai se acentuando.
A guarnição/calço atingiu agora uma A guarnição/calço atingiu agora uma tempera-tura em que a velocidade de desgaste é tura em que a velocidade de desgaste é anor-malmente elevada, apresentando sinais claros malmente elevada, apresentando sinais claros de desgaste localizado.
de desgaste localizado.
No tambor aparece uma mancha térmica No tambor aparece uma mancha térmica per-manente, com uma trinca/greta
manente, com uma trinca/greta
Se o tambor tiver várias destas manchas Se o tambor tiver várias destas manchas térmi-cas, próximas uma da outra, as trincas/gretas cas, próximas uma da outra, as trincas/gretas podem se reunir, enfraquecendo o tambor. podem se reunir, enfraquecendo o tambor. Uma trinca/greta suficientemente longa e Uma trinca/greta suficientemente longa e pro-funda pode levar à destruição do tambor.
funda pode levar à destruição do tambor. 1. Tambor de freio/travão com manchas de1. Tambor de freio/travão com manchas detêmperatêmpera
A = Normal A = Normal B = Instável B = Instável
2. O mesmo tambor que em 1, com mais 2. O mesmo tambor que em 1, com mais
700
Manchas de têmpera podem ocasionar Manchas de têmpera podem ocasionar vibra-ções no volante de direção ou outras vibravibra-ções, ções no volante de direção ou outras vibrações, antes de poder ser detectada formação notável antes de poder ser detectada formação notável de trincas/gretas
de trincas/gretas
Medidas para resolver ou evitar o problema: Medidas para resolver ou evitar o problema:
•• QuaQuando sndo se verife verifiquiquem proem problemblemas com tamas com tam--bores de freio/travão rachados ou bores de freio/travão rachados ou trinca-dos/gretados, deve verificar e ajustar o dos/gretados, deve verificar e ajustar o
sistema de freio/travão, seguindo nossas sistema de freio/travão, seguindo nossas ins-truções. Essas verificações e ajustes evitam truções. Essas verificações e ajustes evitam consequências graves. Também deve se consequências graves. Também deve se fazer a adaptação do freio/travão da fazer a adaptação do freio/travão da car-reta/reboque.
reta/reboque.
•• Do poDo ponto dnto de viste vista de da de distribuistribuição dição do caloo calor, asr, as guarnições/calços curtos são preferíveis. guarnições/calços curtos são preferíveis. Este efeito distribuidor ainda é melhorado Este efeito distribuidor ainda é melhorado por um apoio mais uniforme e regular por um apoio mais uniforme e regular con-tra o tambor. Veja ”Guarnições de tra o tambor. Veja ”Guarnições de freio/Cal-ços de travão”.
ços de travão”.
•• TamTamborbores maies maioreores e mais esps e mais espessoessos são prs são pre- e-feríveis. São mais resistentes e contrariam feríveis. São mais resistentes e contrariam mais a concentração localizada de calor e a mais a concentração localizada de calor e a ondulação superficial. Além disso, com ondulação superficial. Além disso, com peso e volume aumentados, aumenta peso e volume aumentados, aumenta tam-bém a capacidade de dissipação de calor. bém a capacidade de dissipação de calor. •• O uso maO uso mais genis generaleralizadizado de freio de freios auxos auxiliailiaresres
tais como o freio-motor e o retardador tais como o freio-motor e o retardador con-tribui para reduzir a sobrecarga dos
tribui para reduzir a sobrecarga dos freios/travões de rodas.
freios/travões de rodas.
3 Tambor com forte formação de t
3 Tambor com forte formação de trincas/gre-
rincas/gre-4. O mesmo tambor que em 3, com mais 4. O mesmo tambor que em 3, com mais
700
700 frenafrenagensgens/trav/travagenagenss
5. Caso limite, que obriga a descartar o 5. Caso limite, que obriga a descartar o
tambor. tambor.
6. Aspeto do desgaste que obriga a
6. Aspeto do desgaste que obriga a destruir odestruir o tambor
a)
a) FadFading = reing = reduduzidzidoo µµ
b)
b) O aglutinO aglutinante se concante se concentrentra na superfía na superfíciecie (zona de trabalho normal)
(zona de trabalho normal) c)
c) O aglutinaO aglutinante evapnte evapora. Perora. Permanemanece o materialce o material de fricção/atrito
de fricção/atrito
Fading Fading
1
1 FaFadinding térmg térmico - moico - modifidificaçãcação deseo desejávjávelel das propriedades das guarnições de das propriedades das guarnições de freio/calços de travão
freio/calços de travão
Normalmente, o coeficiente de fricção/atrito de Normalmente, o coeficiente de fricção/atrito de uma guarnição/calço diminui com temperatura uma guarnição/calço diminui com temperatura crescente. Veja a figura
crescente. Veja a figura
Um fading limitado é um fator desejável e Um fading limitado é um fator desejável e esta-bilizador, uma vez que ”transfere” um pouco bilizador, uma vez que ”transfere” um pouco da sobrecarga para os outros freios/travões de da sobrecarga para os outros freios/travões de roda, menos carregados. Deste modo, reduz o roda, menos carregados. Deste modo, reduz o risco de danos por excesso de temperatura. risco de danos por excesso de temperatura. Pode se obter um fading desejado, agregando Pode se obter um fading desejado, agregando determinados ”materiais de modificação” ao determinados ”materiais de modificação” ao material das guarnições/calços, que mostrem material das guarnições/calços, que mostrem efeito quando começam a esquentar.
efeito quando começam a esquentar.
A alteração da fricção/atrito em função da A alteração da fricção/atrito em função da tem-peratura é muito variável com o tipo de peratura é muito variável com o tipo de guarni-ção/calço. As guarnições/calços da Scania ção/calço. As guarnições/calços da Scania possuem sempre o efeito desejado e c
possuem sempre o efeito desejado e controladoontrolado de alteração da fricção/atrito. de alteração da fricção/atrito.
Fatores determinantes da
Fatores determinantes da
redução da força de
redução da força de
frenagem/travagem
frenagem/travagem
As causas de redução ou desaparecimento de As causas de redução ou desaparecimento de ação de frenagem/travagem podem ser muitas. ação de frenagem/travagem podem ser muitas. As mais correntes são uma drenagem As mais correntes são uma drenagem incom-pleta dos depósitos de ar (formação de gelo), pleta dos depósitos de ar (formação de gelo), manutenção deficiente dos componentes manutenção deficiente dos componentes pneu-máticos (p. ex. válvulas, tubos e mangueiras) máticos (p. ex. válvulas, tubos e mangueiras) bem como de componentes mecânicos nos bem como de componentes mecânicos nos freios/travões de rodas ( p. ex. câmaras de freios/travões de rodas ( p. ex. câmaras de freio/travões, alavancas de freio/chaves de freio/travões, alavancas de freio/chaves de tra-vões, ajuste de sapatas/maxilas e eixo vões, ajuste de sapatas/maxilas e eixo excên-trico).
trico).
Quando a manutenção corrente é feita de Quando a manutenção corrente é feita de acordo com as instruções, o risco de avarias acordo com as instruções, o risco de avarias no sistema de freio diminui bastante.
no sistema de freio diminui bastante.
Contudo, mesmo que tudo no sistema de freio Contudo, mesmo que tudo no sistema de freio funcione, a capacidade de frenagem no funcione, a capacidade de frenagem no con- junto pode variar com o tipo d
junto pode variar com o tipo de guarnições/cal-e guarnições/cal-ços e seu modo de trabalhar (temperatura de ços e seu modo de trabalhar (temperatura de trabalho).
trabalho).
Analisaremos mais em pormenor alguns desses Analisaremos mais em pormenor alguns desses fenômenos.
S = deslocamento da câmara de f
S = deslocamento da câmara de freio/travõesreio/travões F = força de pressão
F = força de pressão
2
2 FaFadinding térmg térmico - modico - modificaificação inção indesedesejávjávelel das propriedades das guarnições de
das propriedades das guarnições de freio/calços de travão
freio/calços de travão
Uma guarnição/calço com fricção/atrito Uma guarnição/calço com fricção/atrito reduzi-dos, em que
dos, em que µµ baixa demasiado com tempera-baixa demasiado com
tempera-tura crescente, é uma guarnição/calço ruim e tura crescente, é uma guarnição/calço ruim e não confiável (veja figura).
não confiável (veja figura).
3
3 FaFadiding tng térmérmicico meo mecâcâninicoco
Este tipo de fading muitas vezes não é Este tipo de fading muitas vezes não é conside-rado, a pesar de suas consequências do ponto rado, a pesar de suas consequências do ponto de vista da segurança no trânsito poderem ser de vista da segurança no trânsito poderem ser desastrosas.
desastrosas.
O que acontece é o seguinte: ao frenar O que acontece é o seguinte: ao frenar liber-tam-se grandes quantidades de energia no tam-se grandes quantidades de energia no freio/travões de rodas. Esta energia é freio/travões de rodas. Esta energia é transfor-mada em calor.
mada em calor.
Com temperatura crescente, aumento o Com temperatura crescente, aumento o diâme-tro dos tambores (dilatação térmica). O
tro dos tambores (dilatação térmica). O
aumento de diâmetro depende da temperatura, aumento de diâmetro depende da temperatura, do material e das dimensões do tambor.
do material e das dimensões do tambor. Para conseguir o mesmo efeito de Para conseguir o mesmo efeito de frena-gem/travagem a quente como a frio (o tambor gem/travagem a quente como a frio (o tambor dilata) o eixo excêntrico vai girar mais, o que dilata) o eixo excêntrico vai girar mais, o que tem por consequência um deslocamento maior tem por consequência um deslocamento maior da câmara de freio/travões. A câmara de
da câmara de freio/travões. A câmara de
freio/travões é construída de tal maneira que a freio/travões é construída de tal maneira que a força para determinados deslocamentos
força para determinados deslocamentos (máximo, mínimo, veja manual de serviço) (máximo, mínimo, veja manual de serviço) seja constante. Se, entretanto, o deslocamento seja constante. Se, entretanto, o deslocamento aumentar, passando fora da zona de trabalho aumentar, passando fora da zona de trabalho normal, a força diminui com o aumento do normal, a força diminui com o aumento do des-locamento.
locamento.
O risco de obter um efeito de frenagem O risco de obter um efeito de frenagem insufi-ciente devido a deslocamento excessivo
ciente devido a deslocamento excessivo aumenta quando o freio estiver mal ajustado. aumenta quando o freio estiver mal ajustado.
Caso extremo Caso extremo Zona de trabalh
Zona de trabalho normal (A)o normal (A)
Também ocorre
Também ocorre ×× uma redução do momentouma redução do momento
que atua sobre o eixo excêntrico, ou seja, a que atua sobre o eixo excêntrico, ou seja, a força do pistão x o comprimento da força do pistão x o comprimento da ala-vanca/chave. (M
vanca/chave. (M11= F= F××LL11 é ,maior que Mé ,maior que M22 ==
FF××LL22. Além disso, a força F diminui quando o. Além disso, a força F diminui quando o
deslocamento aumenta, o que reduz ainda deslocamento aumenta, o que reduz ainda m
maaisis MM22))
Quando as alavancas de freio/chaves de Quando as alavancas de freio/chaves de tra-vões não estão corretamente ajustadas, o vões não estão corretamente ajustadas, o deslo-camento das câmaras de freio/travões podem camento das câmaras de freio/travões podem ser insuficientes.
ser insuficientes.
Para evitar as consequências negativas destes Para evitar as consequências negativas destes fatores, os freios/travões de rodas devem ter fatores, os freios/travões de rodas devem ter uma manutenção que siga as instruções (veja uma manutenção que siga as instruções (veja ”instruções para inspeção, grupo 0)
”instruções para inspeção, grupo 0)
4
4 ViVitrifitrificaçcação ou alião ou alisamsamentento da guaro da guarniçnição/ ão/ calço
calço
A vitrificação representa uma deterioração A vitrificação representa uma deterioração pro-gressiva da fricção/atrito quando se verificam gressiva da fricção/atrito quando se verificam frenagens suaves mas prolongadas
frenagens suaves mas prolongadas
Na superfície de desgaste da guarnição/calço Na superfície de desgaste da guarnição/calço se acumula material com ação ”lubrificante”. se acumula material com ação ”lubrificante”. Esse material é necessário para aumentar a Esse material é necessário para aumentar a duração da guarnição/calço, e proporciona ao duração da guarnição/calço, e proporciona ao mesmo um certo fading (Veja ”Fading térmico mesmo um certo fading (Veja ”Fading térmico - modificação desejável das propriedades das - modificação desejável das propriedades das guarnições de freio/calços de travão”).
guarnições de freio/calços de travão”).
Durante a vitrificação se acumulam materiais Durante a vitrificação se acumulam materiais na superfície da guarnição/calço. Esses na superfície da guarnição/calço. Esses materi-ais podem, normalmente, ser removidos
ais podem, normalmente, ser removidos
fazendo algumas frenagens/travagens a fundo, fazendo algumas frenagens/travagens a fundo, renovando desse modo a superfície de contato. renovando desse modo a superfície de contato. Algumas guarnições/calços mostram mais Algumas guarnições/calços mostram mais ten-dência para a vitrificação que outros.
dência para a vitrificação que outros.
A meta é não modificar o coeficiente de A meta é não modificar o coeficiente de fric-ção/atrito, mantendo-o em princípio constante. ção/atrito, mantendo-o em princípio constante.
A estabilidade do coeficiente de fricção/atrito A estabilidade do coeficiente de fricção/atrito é, contudo, altamente dependente da qualidade é, contudo, altamente dependente da qualidade da guarnição/calço.
da guarnição/calço. Por esse Por esse motivo motivo deve sem-deve sem-pre usar guarnições/calços originais.
pre usar guarnições/calços originais.
Nota!
Nota! Uma guarnição/calço vitrificada nemUma guarnição/calço vitrificada nem
sempre apresenta a superfície brilhante. Pode sempre apresenta a superfície brilhante. Pode mesmo estar coberta de poeira.
5
5 FaFadiding png por vor velelococididadadee
O fading por velocidade é uma diminuição do O fading por velocidade é uma diminuição do efeito de frenagem/travagem quando a efeito de frenagem/travagem quando a veloci-dade aumenta. Está relacionado com o fading dade aumenta. Está relacionado com o fading térmico, uma vez que uma frenagem/travagem térmico, uma vez que uma frenagem/travagem a alta velocidade provoca um aquecimento a alta velocidade provoca um aquecimento muito rápido na superfície de contato entre a muito rápido na superfície de contato entre a guarnição/calço e o tambor. Como já foi visto, guarnição/calço e o tambor. Como já foi visto, a fricção/atrito diminui com a temperatura a fricção/atrito diminui com a temperatura crescente (veja ”Fading”).
crescente (veja ”Fading”).
6
6 EnEnvelvelhecihecimenmento da guato da guarnrniçãição/co/calçalçoo
Temperaturas altas muito prolongadas podem Temperaturas altas muito prolongadas podem provocar um ”envelhecimento” prematuro da provocar um ”envelhecimento” prematuro da guarnição/calço, ou seja, alguns dos guarnição/calço, ou seja, alguns dos componen-tes podem se modificar ou mesmo se desagregar tes podem se modificar ou mesmo se desagregar antes de terem trabalhado. As propriedades e a antes de terem trabalhado. As propriedades e a fricção/atrito da guarnição/calço podem então fricção/atrito da guarnição/calço podem então piorar.
piorar.
7
7 OOuuttrrooss
Oleos, água, poeira, etc. têm uma influência Oleos, água, poeira, etc. têm uma influência negativa sobre a fricção/atrito.
Fenômenos que reduzem
Fenômenos que reduzem
o conforto - vibrações dos
o conforto - vibrações dos
freios/travões
freios/travões
Generalidades sobre vibrações Generalidades sobre vibrações Vibrações causadas pelo freio/travão das rodas Vibrações causadas pelo freio/travão das rodas são desconfortáveis numa gama ampla de são desconfortáveis numa gama ampla de fre-quências e originam problemas variados, quências e originam problemas variados, dependentes da frequência.
dependentes da frequência.
Normalmente falamos em cinco tipos de Normalmente falamos em cinco tipos de vibra-ções ou fenômenos vibratórios.
ções ou fenômenos vibratórios.
”Chiadeira” ”Chiadeira”
-- VibraçãVibração de alta freqo de alta frequênciauências, que ins, que incomodcomoda oa o ouvido.
ouvido.
”Zumbido” ”Zumbido”
-- VibraçãVibração da ordo da ordem dos 50 em dos 50 Hz que oHz que ocorrecorre durante ao dar a ré.
durante ao dar a ré.
Vibrações de baixa frequência Vibrações de baixa frequência
-- 2 vezes po2 vezes por giro dar giro das rodas a alta vs rodas a alta velocidelocidades,ades, a mais que 70 km/h.
a mais que 70 km/h.
-- 2 vezes po2 vezes por giro das rr giro das rodas a baodas a baixa veloixa velocida- cida-des, a aproximadamente 40 km/h.
des, a aproximadamente 40 km/h.
-- causadacausadas por mans por manchas de têmchas de têmpera A frepera A frequên- quên-cia é definida pela quantidade de manchas cia é definida pela quantidade de manchas nono tambor.
tambor.
A principal causa de vibrações no sistema de A principal causa de vibrações no sistema de freios está no fato de os componentes que freios está no fato de os componentes que rodam, p. ex. o tambor, não serem circulares rodam, p. ex. o tambor, não serem circulares (ovalados, enrugados, etc.). Por esse motivo, o (ovalados, enrugados, etc.). Por esse motivo, o tambor tem uma oscilação radial.
tambor tem uma oscilação radial.
Existem sempre perturbações sob forma de Existem sempre perturbações sob forma de oscilações. Contudo, os componentes do oscilações. Contudo, os componentes do veí-culo possuem normalmente capacidade de culo possuem normalmente capacidade de absorção. Essa absorção evita, desde que as absorção. Essa absorção evita, desde que as oscilações não sejam grandes, a formação de oscilações não sejam grandes, a formação de vibrações. Quando o amortecimento por vibrações. Quando o amortecimento por absor-ção diminui ou a perturbaabsor-ção aumenta, se ção diminui ou a perturbação aumenta, se for-mam vibrações que podem ser ainda ampliadas mam vibrações que podem ser ainda ampliadas por ressonância.
por ressonância.
A ressonância ocorre quando um componente A ressonância ocorre quando um componente vibra com sua frequência própria mais ou vibra com sua frequência própria mais ou menos como a corda de um violino sob ação do menos como a corda de um violino sob ação do arco.
arco.
Pode ocorrer ressonância p.
Pode ocorrer ressonância p. ex. quando um dosex. quando um dos eixos do veículo oscila em torno do seu ei eixos do veículo oscila em torno do seu eixo dexo de rotação ou quando uma roda dianteira oscila rotação ou quando uma roda dianteira oscila para frente e para trás sobre o apoio do pino para frente e para trás sobre o apoio do pino mestre. Neste caso, ocorrem vibrações no mestre. Neste caso, ocorrem vibrações no volante.
Ruídos agudos do freio/travões Ruídos agudos do freio/travões -”Chiadeira”
”Chiadeira”
Esta é uma vibração cuja frequência origina Esta é uma vibração cuja frequência origina um som desagradável.
um som desagradável.
Guarnições/calços de alta fricção/atrito têm Guarnições/calços de alta fricção/atrito têm geralmente uma tendência mais pronunciada geralmente uma tendência mais pronunciada para criar este ruído que guarnições/calços de para criar este ruído que guarnições/calços de baixa fricção/atrito (pense na resina que se baixa fricção/atrito (pense na resina que se aplica ao arco do violino para aumentar sua aplica ao arco do violino para aumentar sua fricção/atrito).
fricção/atrito).
SSaabbãão o nno o aarrccoo == aauussêênncciia a dde e ssoom m nnoo violino
violino Sa
Sabãbão o no no frfreieioo == auausêsênncicia da de ”e ”chchiaiadedeirira”a”,, mas também ausência de mas também ausência de frenagem/travagem frenagem/travagem (baixa fricção/atrito) (baixa fricção/atrito) Uma origem da ”chiadeira” do freio/travões Uma origem da ”chiadeira” do freio/travões pode ser o resultado de frenagens/travagens pode ser o resultado de frenagens/travagens pouco intensas, a velocidades moderadas, ou pouco intensas, a velocidades moderadas, ou um mancal desgastado do eixo excêntrico ou um mancal desgastado do eixo excêntrico ou da fixação das sapatas/maxilas. Outra causa da fixação das sapatas/maxilas. Outra causa pode ser a rebitagem defeituosa das guarnições pode ser a rebitagem defeituosa das guarnições de freio/calços de travão, que pode provocar de freio/calços de travão, que pode provocar um apoio incorreto contra a sapata/maxila, com um apoio incorreto contra a sapata/maxila, com o resultado de que os rebites
o resultado de que os rebites afrouxem ou que aafrouxem ou que a guarnição/calço afrouxe em volta dos rebites. guarnição/calço afrouxe em volta dos rebites.
Rebitagem com força de aperto exce
Rebitagem com força de aperto excessiva:ssiva: 1
1 O material em volta do rebite O material em volta do rebite incha, fazendoincha, fazendo
com que a guarnição/calço nos espaços com que a guarnição/calço nos espaços entre os rebites não entre em contato com a entre os rebites não entre em contato com a sapata/maxila.
sapata/maxila.
2
2 Podem aparecer trincas/gretas em volta dosPodem aparecer trincas/gretas em volta dos
furos para os rebites. furos para os rebites.
Rebitagem com força de aperto em falta Rebitagem com força de aperto em falta 1
1 Os movimentos entre guarnição/calço eOs movimentos entre guarnição/calço e
sapata/maxila, permitidos pelo fraco aperto sapata/maxila, permitidos pelo fraco aperto dos rebites, podem originar vibrações do dos rebites, podem originar vibrações do tipo da ”chiadeira” do freio/travões. tipo da ”chiadeira” do freio/travões.
2
2 Os movimentos entre guarnição/calço eOs movimentos entre guarnição/calço e
sapata/maxila podem ainda originar a fadiga sapata/maxila podem ainda originar a fadiga dos rebites e o desgaste dos furos de rebite, dos rebites e o desgaste dos furos de rebite, provocando o desprendimento das provocando o desprendimento das guarni-ções/calços.
ções/calços.
Para que a montagem seja correta, a força da Para que a montagem seja correta, a força da máqui
máquina de rebitar dna de rebitar deve ser deeve ser de 16 a 18 kN.16 a 18 kN. Este valor é válido para todas as guarnições de Este valor é válido para todas as guarnições de freio/calços de travão da Scania.
freio/calços de travão da Scania.
Uma regra geral para rebitar guarnições de Uma regra geral para rebitar guarnições de freio/calços de travão é que a superfície de freio/calços de travão é que a superfície de contato das sapatas/maxilas esteja bem limpa. contato das sapatas/maxilas esteja bem limpa. Remova toda a oxidação/ferrugem e
Remova toda a oxidação/ferrugem e sujeira/sujidade das sapatas/maxilas. sujeira/sujidade das sapatas/maxilas.
Esmerilhe eventuais rugosidades das Esmerilhe eventuais rugosidades das sapa-tas/maxilas, tais como rebarbas nos furos dos tas/maxilas, tais como rebarbas nos furos dos rebites, mas não esmerilhe tanto que origine rebites, mas não esmerilhe tanto que origine rebaixos ou planos (veja a figura).
rebaixos ou planos (veja a figura).
A
A Não é necesNão é necessário retrabalhasário retrabalhar r B
B Rebarbas noRebarbas nos furos de rebs furos de rebitagemitagem C, D
C, D EsmEsmerierilaglagem mem mal feal feitaita
Superfície da sapata/maxila no furo de rebite Superfície da sapata/maxila no furo de rebite
Ruídos graves do freio/travões Ruídos graves do freio/travões -”Zumbido”
”Zumbido”
Durante a frenagem/travagem, as sapatas/ Durante a frenagem/travagem, as sapatas/ maxilas são pressionadas contra o tambor de maxilas são pressionadas contra o tambor de freio/travão. As molas da suspensão e as vigas freio/travão. As molas da suspensão e as vigas dos eixos se deformam, girando um pouco, em dos eixos se deformam, girando um pouco, em consequência do momento de frenagem consequência do momento de frenagem trans-mitido. Durante esta rotação do eixo, o mitido. Durante esta rotação do eixo, o movi-mento da alavanca de freio/chave de travões e mento da alavanca de freio/chave de travões e da haste de pressão é retardado pelo momento da haste de pressão é retardado pelo momento de inércia do sistema. A pressão das de inércia do sistema. A pressão das sapa-tas/maxilas contra o tambor de freio/travão tas/maxilas contra o tambor de freio/travão aumenta, o que por sua vez provoca uma
aumenta, o que por sua vez provoca uma maiormaior rotação das molas e vigas dos eixos. Veja a rotação das molas e vigas dos eixos. Veja a figura.
figura.
A pressão máxima entre sapatas/maxilas e A pressão máxima entre sapatas/maxilas e tam-bor é rapidamente atingida. As sapatas/maxilas bor é rapidamente atingida. As sapatas/maxilas ressaltam para trás sob ação da força elástica e ressaltam para trás sob ação da força elástica e a ação da alavanca de freio/chave de travões é a ação da alavanca de freio/chave de travões é retardada ainda mais e alivia a força de retardada ainda mais e alivia a força de frena-gem mais que o necessário. Rapidamente se gem mais que o necessário. Rapidamente se estabelece um fenômeno pendular de frenagem estabelece um fenômeno pendular de frenagem alternando com alívio do freio, o qual alternando com alívio do freio, o qual prosse-gue com a frequência própria do sistema dos gue com a frequência própria do sistema dos eixos.
eixos.
A vibração surge com mais facilidade se o A vibração surge com mais facilidade se o amortecimento (= fricção/atrito no sistema) for amortecimento (= fricção/atrito no sistema) for baixa, por exemplo devido a baixa fricção/ baixa, por exemplo devido a baixa fricção/ atrito nas buchas/casquilhos dos eixos atrito nas buchas/casquilhos dos eixos excên-tricos do freio.
tricos do freio.
Como já descrevemos anteriormente, surge Como já descrevemos anteriormente, surge uma vibração quando o tambor de freio/travão uma vibração quando o tambor de freio/travão e o eixo excêntrico se moverem em sentidos e o eixo excêntrico se moverem em sentidos opostos. Quando se movem no mesmo sentido, opostos. Quando se movem no mesmo sentido, a sapata/maxila primária é acionada por uma a sapata/maxila primária é acionada por uma força menor, reduzindo sua capacidade de força menor, reduzindo sua capacidade de auto-bloqueio. auto-bloqueio. 1 = Sapata/maxila primária 1 = Sapata/maxila primária 1 1 0 0__ 2 2 1 1 0 0 3 3 1 1
Vibrações de baixa freqüência, Vibrações de baixa freqüência, velocidade alta
velocidade alta
Este tipo de vibrações pode aparecer durante Este tipo de vibrações pode aparecer durante frenagens/travagens prolongadas, p. ex. em frenagens/travagens prolongadas, p. ex. em declives muito prolongados.
declives muito prolongados.
A distribuição de temperatura no tambor não é A distribuição de temperatura no tambor não é uniforme. Na posição A da figura o ta
uniforme. Na posição A da figura o tambor temmbor tem uma temperatura um pouco mais elevada. uma temperatura um pouco mais elevada. O material neste ponto dilata mais que no O material neste ponto dilata mais que no res-tante do tambor. O resultado é que a superfície tante do tambor. O resultado é que a superfície do tambor encurva para o interior. A do tambor encurva para o interior. A guarni-ção/calço encostará somente neste ponto, que ção/calço encostará somente neste ponto, que ficará ainda mais quente. A rugosidade
ficará ainda mais quente. A rugosidade aumenta mais, e o tambor fica ovalado. aumenta mais, e o tambor fica ovalado. Um tambor de freio/travão ovalado provoca Um tambor de freio/travão ovalado provoca variações de momento. Quando a rugosidade variações de momento. Quando a rugosidade do tambor atingir o ”dedão” da
do tambor atingir o ”dedão” da guarni-ção/calço, sucederá um forte auto-aperto da ção/calço, sucederá um forte auto-aperto da sapata/maxila, o que provocará um aumento sapata/maxila, o que provocará um aumento das variações de momento e
das variações de momento em torno do pino dem torno do pino de sapata/perno de maxila.
sapata/perno de maxila.
As variações de momento serão tanto menores As variações de momento serão tanto menores quanto mais ”dentro” da sapata/maxila for o quanto mais ”dentro” da sapata/maxila for o ponto de contato da guarnição/calço com o ponto de contato da guarnição/calço com o tambor. (A força é constante, mas o braço da tambor. (A força é constante, mas o braço da alavanca diminui).
alavanca diminui).
Guarnições/calços curtos acarretam também Guarnições/calços curtos acarretam também variações de momento menores, o que reduz as variações de momento menores, o que reduz as perturbações. A sua duração também diminui. perturbações. A sua duração também diminui. Vibrações causadas por
Vibrações causadas por manchas térmicas
manchas térmicas
As manchas térmicas aparecem quando o As manchas térmicas aparecem quando o freio/travão esquenta para além do limite em freio/travão esquenta para além do limite em que se verificam modificações no material do que se verificam modificações no material do tambor de freio/travões. Veja ”Tambor de tambor de freio/travões. Veja ”Tambor de freio/travões”.
freio/travões”.
Frenagens/travagens intensivas a velocidades Frenagens/travagens intensivas a velocidades altas e frenagens/travagens suaves mas altas e frenagens/travagens suaves mas prolon-gadas podem originar manchas térmicas gadas podem originar manchas térmicas (irre-gularidades sob a forma de manchas de
gularidades sob a forma de manchas de têmpera).
têmpera).
As manchas térmicas podem originar As manchas térmicas podem originar vibra-ções.
ções.
O problema é ainda amplificado, se a O problema é ainda amplificado, se a distribui-ção da frenagem/travagem pelos eixos não for ção da frenagem/travagem pelos eixos não for a correta.
Vibrações de baixa freqüência, Vibrações de baixa freqüência, velocidade baixa
velocidade baixa
Vibrações de baixa frequência, por exemplo do Vibrações de baixa frequência, por exemplo do volante de direção são desagradáveis durante volante de direção são desagradáveis durante frenagens/travagens suaves a velocidades frenagens/travagens suaves a velocidades infe-riores a 40 km/h.
riores a 40 km/h.
As variações de momento de As variações de momento de frenagem/trava-gem se propagam via articulação do pino gem se propagam via articulação do pino mes-tre ao barramento da direção, atingindo o tre ao barramento da direção, atingindo o volante.
volante.
Normalmente, a origem está em deformações Normalmente, a origem está em deformações ou inclusão de sujeira/sujidade no conjunto ou inclusão de sujeira/sujidade no conjunto aro/jante-tambor-cubo.
aro/jante-tambor-cubo.
Um aro/jante defeituoso, apertado num tambor e Um aro/jante defeituoso, apertado num tambor e cubo, pode provocar a deformação do tambor. cubo, pode provocar a deformação do tambor. Mesmo um aperto errado dos parafusos/pernos Mesmo um aperto errado dos parafusos/pernos de roda pode provocar uma deformação do de roda pode provocar uma deformação do tambor.
tambor.
Por esse motivo, o aperto deve ser feito c
Por esse motivo, o aperto deve ser feito com osom os momentos indicados e seguindo o método de momentos indicados e seguindo o método de trabalho recomendado (veja o livro de trabalho recomendado (veja o livro de instru-ções ou o manual de serviço grupo 9).
