Analisi completa delle scarpe da freno

1. Panoramica delle scarpe da freno

IL Scarpa freno è un componente cruciale nel sistema di frenatura automobilistica e di solito viene applicato nei sistemi di frenatura del tamburo. La sua forma è mezza-luna o a forma di mezzaluna, composta principalmente da un corpo di scarpe in metallo (chiamato anche la piastra posteriore) e materiali di attrito attaccati ad essa. Nei sistemi di frenatura delle ruote posteriori di molti modelli più vecchi di veicoli, auto economiche e alcuni camion, il metodo di frenatura dei freni a tamburo combinato con le scarpe del freno svolge ancora un ruolo importante. ​

2. Principio di lavoro delle scarpe da freno

Processo di frenata

Quando il conducente passa sul pedale del freno, viene immediatamente avviata una serie di processi di frenatura complessi ma precisi. La pressione all'interno del cilindro principale del freno aumenta, spingendo il fluido del freno da trasmettere attraverso le linee del freno ai cilindri di schiavi su ciascuna ruota (in un sistema di freni a tamburo, sono i cilindri della ruota). Dopo che il cilindro della ruota è stato sottoposto a pressione, il pistone spinge verso l'esterno, spingendo così le scarpe del freno a parte verso la parete interna del tamburo del freno. Il materiale di attrito sulle scarpe del freno è a stretto contatto con la parete interna del tamburo del freno a rotazione ad alta velocità e una potente forza di attrito viene generata istantaneamente. Questa forza di attrito può convertire rapidamente l'energia cinetica rotazionale delle ruote in energia termica, riducendo così efficacemente la velocità di rotazione delle ruote e raggiungendo lo scopo di rallentare o addirittura fermare il veicolo. ​

(2) Torna al processo di posizione

Quando il conducente rilascia il pedale del freno, la pressione all'interno del sistema di frenatura ritorna gradualmente alla normalità. A questo punto, la molla di ritorno installata tra le scarpe del freno e la piastra posteriore inizia a funzionare. La molla di ritorno, basandosi sulla propria energia potenziale elastica, tira rapidamente le scarpe del freno nella loro posizione stazionaria iniziale, facendo separare le scarpe del freno dalla parete interna del tamburo del freno. Ciò consente alle ruote di ruotare liberamente e il veicolo ritorna al normale stato di guida. ​

3. Componenti delle scarpe da freno

Materiali di attrito

Il materiale di attrito è la parte della scarpa del freno che contatta direttamente il tamburo del freno e genera attrito. È un elemento chiave che determina le prestazioni di frenata. Di solito viene realizzato mescolando una varietà di materiali resistenti al calore, resistenti all'usura e hanno un alto coefficiente di attrito. I componenti comuni includono grafite, polveri in metallo (come rame, ferro, piombo, ecc.), Fibre ceramiche e alcune fibre organiche, ecc. Diversi tipi di materiali di attrito variano in effetto di frenata, resistenza all'usura, generazione di rumore e emissioni di polvere. Ad esempio, le piastre di attrito realizzate con materiali organici sono relativamente silenziosi durante la frenata, ma il loro tasso di usura è relativamente veloce. Le piastre di attrito semi-metalliche hanno una migliore prestazione di dissipazione del calore e una durata di servizio più lunga, ma possono generare un notevole rumore durante la frenata. ​

(2) Corpo per scarpe (piastra posteriore)

Il corpo della scarpa, come struttura di supporto delle scarpe del freno, è generalmente realizzato con materiali metallici, come formati da piastre in acciaio. Non solo fornisce una base di adesione stabile per il materiale di attrito, ma trattiene anche l'enorme pressione e la forza di taglio tra il materiale di attrito e il tamburo del freno durante il processo di frenata. La qualità del design e della produzione del corpo delle scarpe è direttamente correlata alla forza generale e all'affidabilità delle scarpe del freno, garantendo che non si verifichino deformazioni o danni in operazioni di frenatura frequenti e ad alta intensità. ​

(3) Componenti di fissaggio e collegamento

Pin di ancoraggio: i pin di ancoraggio vengono utilizzati per riparare saldamente un'estremità della piastra per scarpe freno sul retro del freno, fornendo un fulcro rotante stabile durante la frenata. I perni di ancoraggio sono generalmente realizzati con materiali metallici ad alta resistenza, con un'eccellente resistenza all'usura e resistenza alla fatica per garantire che non si allenano o falliscono durante l'uso a lungo termine. ​

Pin per pivot: i pin per pivot sono installati all'altra estremità delle scarpe del freno. Consentono alle scarpe del freno di oscillare in modo flessibile verso l'esterno attorno ai perni del perno quando spinti dal cilindro della ruota, aderendo da vicino alla parete interna del tamburo del freno per ottenere la funzione di frenata. Nel frattempo, dopo che il freno è stato rilasciato, le scarpe del freno possono tornare senza intoppi nella loro posizione originale attraverso i perni per pivot. Il design del perno per pivot deve garantire la sua rotazione flessibile, pur essendo in grado di resistere a una certa forza laterale. ​

Springs di restituzione: le molle di ritorno sono componenti importanti che assicurano che le scarpe del freno tornino rapidamente alla loro posizione originale dopo il completamento della frenata. Di solito è collegato tra due scarpe da freno o tra le scarpe del freno e la piastra del freno. Usando la forza elastica della molla, supera l'attrito residuo e altre resistenze tra le scarpe del freno e il tamburo del freno, tirando rapidamente le scarpe del freno nella posizione iniziale per prepararsi alla frenata successiva. Il coefficiente elastico e la durata della molla di ritorno hanno un impatto significativo sulla velocità di risposta e l'affidabilità del sistema di frenatura. ​

Meccanismo del regolatore: con l'uso continuo delle scarpe del freno, il materiale di attrito si consumerà gradualmente, risultando in un aumento del divario tra le scarpe del freno e il tamburo del freno. Per garantire la stabilità dell'effetto di frenata, un meccanismo di regolazione è equipaggiato nel sistema di frenatura. Il meccanismo di regolazione può regolare automaticamente o manualmente il divario tra le scarpe del freno e il tamburo del freno in base alle condizioni di usura delle scarpe del freno, garantendo che il sistema di frenatura possa sempre mantenere buone prestazioni per tutta la durata delle scarpe da freno. I meccanismi di regolazione comuni includono i bracci di regolazione automatica e le viti di regolazione manuale, ecc.

4. Tipo di scarpe freno

Scarpe freno biologiche

I materiali di attrito delle scarpe da freno organiche sono principalmente composti da fibre organiche naturali o sintetiche (come fibre aramide, fibre di cellulosa, ecc.), Legatori in resina e alcuni additivi ausiliari. Questo tipo di scarpe da freno offre un eccellente comfort di frenata e genera rumori estremamente bassi durante la frenata, fornendo un ambiente di guida tranquillo per conducenti e passeggeri. Inoltre, le scarpe da freno biologiche causano meno usura sul tamburo del freno, che è favorevole all'estensione della durata di servizio del tamburo del freno. Tuttavia, a causa della resistenza di calore relativamente scarsa dei materiali organici, durante la frenata frequente o ad alta intensità, i materiali di attrito sono soggetti a degrado delle prestazioni a causa del surriscaldamento, con conseguente riduzione dell'effetto di frenata. Pertanto, le scarpe da freno biologiche sono generalmente adatte a veicoli che hanno elevati requisiti per il comfort di frenata e condizioni di guida relativamente lieve, come le auto pendolari urbane, ecc.
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(2) Scarpe freno semi-metal

Il materiale di attrito delle scarpe da freno semi-metalliche contiene una grande quantità di componenti in metallo, come polvere di ferro, polvere di rame, filo di acciaio, ecc. E aggiunge anche una certa percentuale di fibre organiche e altri materiali ausiliari. L'aggiunta di componenti metallici conferisce scarpe freno semi-metalliche con eccellenti prestazioni di dissipazione del calore e un alto coefficiente di attrito. Durante la frenata, possono generare rapidamente una potente forza di frenata e abbreviare efficacemente la distanza di frenata. Inoltre, la resistenza all'usura delle scarpe da freno semi-metalliche è anche superiore a quella delle scarpe da freni biologiche e la loro durata di servizio è relativamente più lunga. Tuttavia, a causa delle caratteristiche dei materiali metallici, le scarpe da freno semi-metalliche tendono a generare un notevole rumore durante la frenata e causare usura relativamente maggiore sul tamburo del freno. Pertanto, le scarpe da freno semi-metalliche sono spesso utilizzate nei veicoli che hanno requisiti elevati per le prestazioni di frenata e spesso devono viaggiare sotto carichi pesanti o ad alta velocità, come camion e SUV. ​

(3) Scarpe freno in ceramica

Le scarpe da freno in ceramica sono un tipo di scarpe frenanti ad alte prestazioni che sono emerse gradualmente negli ultimi anni con lo sviluppo della tecnologia dei materiali. I suoi materiali di attrito sono principalmente composti da fibre ceramiche, particelle di ceramica e una piccola quantità di materiali metallici o organici. I materiali in ceramica possiedono una resistenza al calore estremamente elevata, resistenza all'usura e stabilità, che consente alle scarpe da freno in ceramica di mantenere eccellenti prestazioni di frenata anche in ambienti ad alta temperatura e hanno meno probabilità di sperimentare la dissolvenza della frenata. Nel frattempo, le scarpe da freno in ceramica generano meno rumore durante la frenata e hanno emissioni di polvere più basse, rendendole più rispettose dell'ambiente. Inoltre, a causa dell'elevata durezza dei materiali in ceramica, le scarpe da freno in ceramica causano un'usura minima al tamburo del freno, che può estendere in modo significativo la durata della durata del tamburo del freno. Tuttavia, il costo di produzione delle scarpe da freno in ceramica è relativamente elevato e anche il loro prezzo è piuttosto costoso. Attualmente sono utilizzati principalmente in alcuni modelli di lusso di fascia alta o auto sportive ad alte prestazioni. ​

5. Ispezione e manutenzione delle scarpe da freno

(1) ciclo di ispezione

In condizioni di guida normali, si consiglia di condurre un'ispezione completa delle scarpe del freno ogni 5.000 a 10.000 chilometri. Tuttavia, se il veicolo viaggia frequentemente in cattive condizioni stradali (come strade congestionate urbane con frequenti partenze e fermate, strade di montagna, ecc.) O se lo stile di guida è piuttosto aggressivo, il ciclo di ispezione dovrebbe essere appropriatamente accorciato e la frequenza di ispezione è aumentata per garantire che le scarpe da freno siano sempre in buone condizioni di lavoro. ​

(2) Metodi di ispezione

Ispezione visiva: in primo luogo, le gomme del veicolo devono essere rimosse per osservare chiaramente le condizioni di aspetto delle scarpe del freno. Controlla se ci sono fenomeni anormali come usura irregolare, crepe, peeling o carbonizzazione sulla superficie del materiale di attrito delle scarpe del freno. In circostanze normali, il materiale di attrito delle scarpe del freno dovrebbe essere uniformemente e avere una superficie liscia. Se si trovano differenze significative nello spessore del materiale di attrito in diverse parti o se si verificano crepe profonde o peeling su larga scala, indica che le scarpe del freno sono state danneggiate e devono essere sostituite in modo tempestivo. ​

Misurazione dello spessore: utilizzare uno strumento di misurazione dello spessore della scarpa freno dedicata (come una pinza) per misurare lo spessore rimanente del materiale di attrito della scarpa del freno. Lo spessore standard per la sostituzione delle scarpe dei freni può variare tra i diversi modelli di veicoli. In generale, quando lo spessore rimanente del materiale di attrito è inferiore a 2-3 millimetri, si consiglia di prendere in considerazione la sostituzione delle scarpe del freno. Inoltre, è necessario prestare attenzione alla misurazione dello spessore su entrambi i lati delle scarpe del freno per garantire l'usura uniforme su entrambi i lati. Se la differenza di spessore su entrambi i lati è troppo grande, è possibile che vi sia un guasto nel sistema di frenatura e sono necessarie ulteriori ispezioni e riparazioni. ​

Controllo di ritorno: durante l'ispezione delle scarpe del freno, è anche necessario controllare le condizioni di ritorno delle scarpe del freno. Le scarpe del freno possono essere spinte manualmente per osservare se possono essere estese in modo flessibile verso l'esterno e tornare senza intoppi nella loro posizione originale. Se le scarpe del freno si sentono bloccate durante il processo di spinta o non tornano nella loro posizione originale in tempo o correttamente, potrebbe essere dovuto a una molla di ritorno danneggiata, a spillo arrugginiti o altri malfunzionamenti dei componenti. È richiesta una riparazione o una sostituzione tempestiva. ​

Ispezione del tamburo del freno: mentre ispeziona le scarpe del freno, l'ispezione del tamburo del freno non deve essere trascurata. Osserva se ci sono problemi come usura irregolare, scanalature e deformazione sulla parete interna del tamburo del freno. Se le scanalature profonde o la grave deformazione compaiono sul muro interno del tamburo del freno, influirà sull'adesione tra le scarpe del freno e il tamburo del freno, riducendo le prestazioni di frenata. Al momento, il tamburo del freno deve essere riparato o sostituito. ​

(3) Punti chiave per la manutenzione

Mantieni la pulizia: utilizzare regolarmente aria compressa o detergente per freni per rimuovere la polvere, le macchie di olio e altre impurità dalla superficie delle scarpe da freno e dei tamburi dei freni. Le macchie di polvere e olio possono ridurre il coefficiente di attrito delle scarpe del freno, influenzando le prestazioni di frenata. Allo stesso tempo, possono anche accelerare l'usura delle scarpe dei freni e dei tamburi. Durante il processo di pulizia, fai attenzione a evitare che l'agente di pulizia entri a contatto con altre parti di gomma del sistema del freno per evitare l'invecchiamento e i danni alle parti di gomma. ​

Evita il sovraccarico: cerca di evitare di guidare il veicolo in uno stato sovraccarico per lungo tempo, poiché il sovraccarico aumenterà l'onere sul sistema di frenata e causerà un'usura eccessiva delle scarpe del freno. Quando si caricano merci o si trasportano passeggeri, le operazioni devono essere eseguite rigorosamente in conformità con la capacità di carico nominale del veicolo per garantire la sicurezza di guida. ​

Abitudini di guida corrette: lo sviluppo di buone abitudini di guida è fondamentale per estendere la durata delle scarpe dei freni. Evita la frenata improvvisa frequente e la frenata continua prolungata. Prova a utilizzare la frenata predittiva, rallenta in anticipo e freni senza intoppi. Inoltre, durante la guida, gli ingranaggi dovrebbero essere utilizzati ragionevolmente per utilizzare l'effetto frenante del motore per aiutare a frenare e ridurre la frequenza dell'uso del sistema di frenata. ​

Sostituzione tempestiva: una volta che si trovano un'usura eccessiva, un danno o altre condizioni anormali sulle scarpe del freno, le nuove scarpe da freno dovrebbero essere sostituite in modo tempestivo. Quando si sostituiscono le scarpe da freno, è necessario scegliere parti autentiche che corrispondono al modello e alle specifiche del veicolo e le installano e debugno dal personale di manutenzione professionale per garantire le prestazioni e la sicurezza del sistema di frenata. Allo stesso tempo, dopo aver sostituito le scarpe del freno, il run-in appropriato deve essere eseguito per evitare una guida vigorosa o una guida a carico pesante durante il periodo di corsa.

6. Impatto delle faglie di scarpe da freno
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(1) Le prestazioni di frenata diminuiscono

Quando le scarpe del freno sono gravemente indossate o malfunzionamenti, l'attrito tra loro e il tamburo del freno diminuirà in modo significativo, con conseguente declino delle prestazioni di frenata. Quando un veicolo frena, potrebbe aver bisogno di una distanza di frenata più lunga per fermarsi, il che potrebbe causare gravi incidenti stradali in caso di emergenza. Inoltre, il declino delle prestazioni di frenata può anche manifestarsi mentre il veicolo si allontana durante la frenata, cioè il veicolo si sposta da un lato durante la frenata. Ciò è causato dallo squilibrio della forza di frenata tra le scarpe del freno su entrambi i lati. ​

(2) rumore di frenata anormale

In circostanze normali, il sistema di frenatura produrrà un leggero suono di attrito solo quando funziona. Tuttavia, quando ci sono problemi con le scarpe del freno, come il materiale di attrito completamente consumato, le crepe di superficie o l'indurimento o gli oggetti estranei che vengono mescolati con il tamburo del freno, causerà rumori anormali durante la frenata, come le urla acute, anche suoni di frizione acuti, ecc. e riparazione. ​

(3) pedale del freno anormale

Le scarpe da freno difettose possono anche causare sensazioni anormali nel pedale del freno. Ad esempio, il pedale del freno può diventare morbido e, se premuto, potrebbe esserci alcuna resistenza evidente e la distanza di viaggio può aumentare. Ciò è dovuto all'eccessivo divario tra le scarpe del freno e il tamburo del freno, che richiede al fluido del freno per riempire più spazio nella pipeline. Inoltre, quando il pedale del freno è depresso o rilasciato, potrebbe esserci tremori o vibrazioni. Ciò potrebbe essere dovuto all'usura irregolare delle scarpe del freno o dei guasti in altri componenti del sistema di frenata, con conseguente forza di frenatura instabile. ​

(4) Altri componenti del sistema di frenatura sono danneggiati

Se l'errore delle scarpe da freno non viene gestita in tempo, può anche causare danni ad altri componenti del sistema di frenata. Ad esempio, le scarpe da freno eccessivamente consumate possono causare scanalature e deformazioni sulla parete interna del tamburo del freno, influenzando così la durata del tamburo del freno e richiedendo la sua sostituzione. Allo stesso tempo, i guasti delle scarpe del freno possono anche esercitare ulteriori pressioni e usura su componenti come cilindri delle ruote e linee di freni, aumentando i costi di manutenzione dell'intero sistema di frenatura.