mecanismo de tambor ¿Cómo se dispone un tambor de freno y para qué sirve? Ventajas y desventajas

Los lectores saben que en la actualidad, dos tipos de mecanismos de freno son los más utilizados en la industria automotriz: disco y tambor. Si todo está claro con los frenos de disco, entonces el dispositivo, el principio de funcionamiento y la eficiencia operativa de los frenos de tambor siguen siendo un misterio para muchos. En el artículo de hoy, hablaremos sobre los componentes principales de los frenos de tambor, describiremos el algoritmo de su trabajo y también descubriremos las principales ventajas y desventajas de su uso.

frenos de tambor

¿De qué están hechos los frenos de tambor?

El diseño de los frenos de tambor es notablemente más complicado que el diseño de sus "hermanos" de disco. Las principales partes internas de tales frenos son:

1. Tambor del freno. Un elemento hecho de aleaciones de hierro fundido de alta resistencia. Está montado en un cubo o un eje de soporte y sirve no solo como la parte de contacto principal que interactúa directamente con las pastillas, sino también como una carcasa en la que se montan todas las demás partes. La parte interior del tambor de freno está rectificada para lograr la máxima eficacia de frenado.
2. Almohadillas. A diferencia de las pastillas de freno de disco, las pastillas de freno de tambor tienen forma semicircular. Su parte exterior tiene un revestimiento especial de amianto. Si las pastillas de freno están instaladas en un par de ruedas traseras, entonces una de ellas también está conectada a la palanca del freno de estacionamiento.
3. Resortes de tensión. Estos elementos se unen a las partes superior e inferior de las pastillas, evitando que se muevan en diferentes direcciones al ralentí.
4. Cilindros de freno. Este es un cuerpo especial hecho de hierro fundido, en ambos lados de los cuales se montan pistones de trabajo. Se activan por la presión hidráulica que se produce cuando el conductor pisa el pedal del freno. Las partes adicionales de los pistones son sellos de goma y una válvula para eliminar el aire atrapado en el circuito.
5. Disco protector. La pieza es un elemento montado en el cubo al que se unen los cilindros de freno y las pastillas. Su fijación se realiza mediante abrazaderas especiales.
6. Mecanismo de avance automático. La base del mecanismo es una cuña especial, que se profundiza a medida que se desgastan las pastillas de freno. Su objetivo es garantizar una presión constante de las almohadillas contra la superficie del tambor, independientemente del desgaste de sus superficies de trabajo.

dispositivo de freno de tambor

Los componentes enumerados por nosotros son generalmente aceptados. Son utilizados por la mayoría de los principales fabricantes. Hay una serie de piezas que algunas empresas instalan de forma privada. Tales, por ejemplo, son el mecanismo para traer las pastillas, todo tipo de espaciadores, etc. No tiene sentido detenerse en ellos en detalle.

Cómo funcionan los frenos de tambor

La secuencia básica de funcionamiento de los mecanismos de tambor es aproximadamente la siguiente. El conductor, si es necesario, presiona el pedal, creando una mayor presión en el circuito de freno. El sistema hidráulico presiona los pistones del cilindro maestro, que accionan las pastillas de freno. Se "divergen" hacia los lados, estirando los resortes de acoplamiento y alcanzan los puntos de interacción con la superficie de trabajo del tambor. Debido a la fricción que se produce en este caso, la velocidad de rotación de las ruedas disminuye y el automóvil se desacelera. El algoritmo general para el funcionamiento de los frenos de tambor se ve exactamente así. No existen diferencias significativas entre los sistemas de un pistón y los de dos.

Ventajas y desventajas de los frenos de tambor.

A pesar de la aparente obsolescencia general del diseño, muchos fabricantes de automóviles todavía usan frenos de tambor en sus modelos. El caso es que son muchas las ventajas que inciden favorablemente en el uso de un coche.

• En primer lugar, los frenos de tambor duran de 2 a 3 veces más que los frenos de disco. Esto se aplica no solo a las pastillas, sino también a los propios discos de freno, que no se desgastan menos.
• En segundo lugar, los mecanismos de tambor no temen la entrada de agua, mientras que las superficies fuertemente calentadas de los frenos de disco pueden cubrirse con microfisuras durante el enfriamiento repentino con agua, lo que conduce a su falla rápida.
• En tercer lugar, Montar un freno de estacionamiento en un sistema de frenos de tambor es notablemente más fácil que integrarlo en sistemas de disco. Por supuesto, la simplicidad reduce significativamente el costo de fabricación del diseño general.

La principal desventaja de los frenos de tambor es su menor eficiencia en comparación con los mecanismos de disco. No es seguro usarlos en automóviles con potentes motores de revoluciones debajo del capó, así como en modelos con una gran masa.

Conclusión

Resumiendo, digamos que a corto plazo, los frenos de tambor, por supuesto, "darán paso" a sistemas de disco más avanzados. Muchos fabricantes ya están instalando frenos de tambor exclusivamente en modelos económicos, organizando la gran mayoría de sus nuevos productos con diversas variaciones de sistemas de disco.

Considere el diseño y la operación del mecanismo de freno de tambor.

Fig.1 Esquema del mecanismo de freno de tambor.

1 - tambor de freno; 2 - protector de freno; 3 - cilindro de freno de trabajo; 4 - pistones del cilindro de freno de trabajo; 5 - resorte de acoplamiento; 6 - forros de fricción; 7 - pastillas de freno.

El mecanismo de freno de tambor (Fig. 1) consta de:

escudo de freno,

cilindro de freno,

Dos pastillas de freno

Muelles de acoplamiento,

Tambor del freno.

El escudo del freno se fija rígidamente en la viga del eje trasero del vehículo, y en el escudo, a su vez, se fija el cilindro de freno de trabajo del mecanismo del tambor.

Cuando el conductor presiona el pedal del freno, la presión del líquido de frenos creada en el cilindro de freno principal se alimenta a través de las tuberías de freno a los cilindros de freno de trabajo del mecanismo de freno de tambor, los pistones en los cilindros de trabajo divergen y transfieren la fuerza de frenado a la parte superior extremos de las zapatas de freno. Las pastillas de freno en forma de semianillos se presionan con sus pastillas contra la superficie interior de un tambor de freno redondo que, cuando el automóvil está en movimiento, gira sobre el cubo junto con la rueda rígidamente fijada a él.

El frenado de la rueda se produce debido a las fuerzas de fricción que surgen entre los revestimientos de las pastillas y el tambor. Cuando cesa la influencia del conductor sobre el pedal del freno, los resortes de acoplamiento tiran de las pastillas a sus posiciones originales.

Los forros de freno del mecanismo de tambor cubren una parte importante de la superficie de trabajo del tambor, lo que permite tener menos presión de fluido en el accionamiento que la de los mecanismos de freno de disco. Sin embargo, es imposible crear una presión uniforme sobre toda la superficie de contacto de los revestimientos de las zapatas y el tambor de freno, ya que la fuerza que presiona la zapata de freno contra el tambor se aplica solo en uno de sus extremos, por lo tanto, durante la operación. del freno, la zapata gira con respecto a su soporte.

Como resultado, el desgaste de los revestimientos y la superficie de trabajo del tambor es desigual. La presión desigual sobre las superficies de fricción también provoca su calentamiento desigual, lo que perjudica significativamente el funcionamiento del sistema de frenos en su conjunto. Al avanzar, el revestimiento de la pastilla delantera se presiona contra la dirección de rotación y la pastilla trasera se presiona en la dirección de rotación del tambor, por lo tanto, las condiciones de funcionamiento y el desgaste de las pastillas de freno delanteras y traseras son diferentes.

Para un ajuste más uniforme de los forros de freno al tambor y reducir el desgaste desigual, las zapatas de freno no están rígidamente fijadas. Los extremos de las almohadillas están sujetos solo por resortes, lo que les permite moverse libremente a lo largo de las superficies de apoyo.

Los frenos de tambor se instalan principalmente en las ruedas traseras de los automóviles. En este caso, realizan la función de mecanismos de freno no solo para el funcionamiento, sino también para el sistema de freno de estacionamiento.

Orden de trabajo

1. Familiarización con los elementos y dispositivo del mecanismo de freno de disco. .

2. Comprobación de los cilindros de trabajo del accionamiento del freno de tambor. .

2.1 Prueba a presión de líquido en el cilindro 1 kgf/cm 2 4; 6; 8 y 10 kgf/cm2.

Introduzca los datos obtenidos en la tabla 1.

Un freno de tambor puede parecer bastante complicado e incluso intimidante si intentas desarmarlo. Sin embargo, hagámoslo: analícelo en línea en este artículo y mire cada pieza de un freno de tambor con más detalle, así como también cómo todas estas "piezas" funcionan juntas.

Al igual que un freno de disco, un freno de tambor funciona principalmente con dos pastillas de freno, un pistón y una superficie contra la cual se presionan las pastillas. Pero el freno de tambor también tiene un mecanismo regulador especial, un mecanismo de freno de mano y algo más. Cuando presiona el pedal del freno, el pistón empuja las pastillas de freno contra el tambor. De acuerdo, ¡parece un mecanismo bastante simple! Pero, ¿por qué entonces los frenos de tambor necesitan todas las demás partes? De hecho, el funcionamiento de un freno de tambor es un poco más complicado que el de un freno de disco.

Conjunto de freno de tambor con tambor (izquierda) y sin tambor (derecha)

¿Cómo funcionan los frenos de tambor?

Entonces, veamos cómo funcionan los frenos de tambor con un ejemplo de animación: presione el botón "Reproducir" para ver cómo las pastillas detienen el tambor giratorio, y con él la rueda del automóvil y todo el automóvil.

En esta animación, puede ver que el tambor (con un brillo azul) gira al principio en su modo normal, sin acelerar ni disminuir la velocidad. Luego, cuando presionamos el pedal del freno, un pistón especial empuja las pastillas (verde claro) con pastillas especiales (grises); estas últimas son necesarias para mejorar significativamente la fuerza de frenado aumentando la fuerza de fricción, y al mismo tiempo tiempo, para hacer que el tambor no se desgastara demasiado rápido debido a una fuerza de fricción tan grande. Las almohadillas expandidas, por lo tanto, son presionadas por su superficie de trabajo, superposiciones, contra el tambor giratorio, deteniéndolo. Como puedes ver, ¡todo es muy simple!

Sin embargo, ahora veamos qué otras partes del mecanismo del freno de tambor se encuentran en esta animación:

Es posible que haya notado que no hemos mencionado anteriormente el freno de mano, que se encuentra en los frenos del eje trasero del automóvil. Como puede ver, el freno de mano se llama freno de mano porque, de hecho, usa la palanca para apretar las pastillas, presionándolas contra el tambor.

¿Cómo funciona el mecanismo de ajuste del freno de tambor?

Los frenos de tambor tienen un pequeño pero significativo "capricho": para que funcionen correctamente, las pastillas de freno deben estar cerca del tambor, pero sin tocarlo. Si están demasiado lejos del tambor (por desgaste, por ejemplo), el pistón requerirá mucho más líquido de frenos (el líquido de frenos es un líquido especial que está dentro del tubo que va del pedal del freno al cilindro del freno para que cuando presiona los frenos de pedal, fuerza este líquido dentro del cilindro, lo que hace que empuje los pistones) para cubrir esta mayor distancia, y su pedal de freno se hundirá más en el piso a medida que aplica los frenos. Es por eso que la mayoría de los frenos de tambor tienen un ajustador automático.

En la imagen de arriba puede ver el tensor: es él quien se usa para ajustar el freno de tambor. Veamos otra animación para ver cómo funciona el regulador de freno: este es un esquema de operación bastante único y, se podría decir, ingenioso.

En esta animación puede ver que a medida que se desgastan los pads, hay más espacio entre ellos y el tambor. Cada vez que el coche se detiene, al pisar el freno, una palanca tensora especial (amarilla en la animación) sube junto con las pastillas de freno, impulsada por un cable, que, a su vez, es accionado por los mismos pistones de freno. Además, esta palanca sube cuanto más alto, más carrera tienen las pastillas (y las pastillas desgastadas tienen más carrera). Cuando el espacio entre las zapatas y el tambor se vuelve lo suficientemente grande, la palanca de ajuste también se eleva tanto que agarra el diente del engranaje del regulador con su diente, lo que hace que gire un poco. El regulador, a su vez, está roscado, por lo que al girar ligeramente, (el regulador) se desenrosca un poco, separando las pastillas y acercándolas un poco más al tambor. Por lo tanto, obtenemos un sistema aparentemente simple, pero al mismo tiempo muy interesante, de un mecanismo de freno autoajustable. ¡Después de todo, estarás de acuerdo en que es interesante! Y cuando las pastillas de freno se desgasten un poco más, el ajustador podrá moverse de nuevo, por lo que siempre mantendrá las pastillas cerca del tambor.

Foto del regulador: el mecánico de automóviles sostiene la palanca del regulador con las manos

¿Cómo se reparan los frenos de tambor?

La forma más común de mantenimiento requerida para los frenos de tambor es el reemplazo de las pastillas de freno, porque son las pastillas que están hechas de dicho material lo que ralentizaría al máximo el tambor durante la fricción y al mismo tiempo se desgastaría, y no desgastar el tambor. Algunos frenos de tambor tienen un orificio de visualización en la parte posterior del tambor donde puede ver cuánta vida útil queda en las pastillas. Por lo general, las pastillas de freno deben cambiarse cuando la distancia desde el comienzo del material de fricción (que recubre directamente la pastilla, su superficie de trabajo) hasta sus remaches es de aproximadamente 1 milímetro. Si el material de fricción se fija a la placa base de otra manera (mecanismo de fijación sin remaches), entonces

Frenos de tambor- Tal dispositivo es familiar para muchos automovilistas. Este tipo de sistema de frenado está quedando en el pasado, dando paso a otros tecnológicamente más avanzados y eficientes.

Una fotografía: Freno de tambor

Terminología

Los frenos de tambor son un sistema de mecanismos destinados a reducir la velocidad o detener completamente el vehículo. Además, este complejo protege el automóvil del inicio espontáneo del movimiento.

Historia de origen y desarrollo.

Primeros mecanismos

A pesar de que los frenos de disco se inventaron incluso antes, fueron los frenos de tambor los que comenzaron a equipar los automóviles creados. Después de todo, resultaron ser mucho más fáciles de fabricar, lo cual es importante, ya que la industria no estaba tan desarrollada como para producir mecanismos complejos.

Los primeros frenos de tambor eran un tambor fijado rígidamente a un cubo, alrededor del cual se enrollaba una cinta resistente y flexible. Durante el frenado, tiró de la superficie del tambor y detuvo el automóvil.

Pero este diseño no tuvo éxito, ya que la cinta se borró muy rápidamente y la suciedad y los pequeños desechos que se acumularon debajo inhabilitaron el tambor.

luis renault

Es el honor de la invención en 1902 de los frenos de tambor, donde las pastillas se ubicaban dentro del tambor. Esto aumentó significativamente la eficiencia de frenado, así como la confiabilidad, porque dicho diseño excluía la posibilidad de que entrara polvo y otros contaminantes. El sistema Renault se basaba en el uso de un accionamiento por cable y palanca.

Una fotografía: Kit de reparación para freno de tambor VW Golf (1997)

30s

La evolución de los frenos de tambor durante estos años dio lugar a cilindros de freno compactos, que en ocasiones se instalaban dos por mecanismo. Sin embargo, una parte importante de los fabricantes de automóviles no se cambió al nuevo diseño, sino que utilizó el tipo de cable en el futuro.

años 50

Este período está marcado por el lanzamiento de frenos de tambor con función de ajuste automático. Esto simplificó enormemente la situación, ya que antes, debido al rápido desgaste, a menudo era necesario apretar las pastillas debido a la disminución de la eficiencia de frenado.

60-70

En este momento, la potencia de los automóviles está creciendo, así como su masa, lo que llevó a la necesidad de instalar frenos de disco, ya que las propiedades de fricción del sistema de tambor se volvieron insuficientes. Sin embargo, a pesar de la transición de algunas empresas de automóviles a los frenos de disco en ambos ejes, la mayoría siguió instalando frenos de tambor en el eje trasero.

Hoy en día

Hoy en día, el diseño del tambor es inferior al del disco en todas partes, pero los mecanismos del tambor continúan conservándose en algunos modelos económicos.

Diseño

Con el tiempo, aparecieron nuevas soluciones de diseño, se utilizaron varios materiales, pero se conservó el diseño de los frenos de tambor. Se compone de una serie de elementos.

Una fotografía: Dispositivo de freno de tambor

• tambor del freno- está hecho de hierro fundido de alta resistencia y su superficie interior está cuidadosamente pulida. El tambor se instala en el eje de soporte o en el cubo de la rueda y el cojinete se presiona hacia adentro.
• Cilindro de freno (hidráulico)- Se trata de un cuerpo de hierro fundido con pistones integrados en su interior, dotado de manguitos de goma que evitan la fuga de líquido de frenos. También se instala una válvula de purga, diseñada para purgar el aire del sistema.
• pastillas de freno- elementos realizados en forma de media luna, con forros de fricción. Presionan contra el tambor y detienen el vehículo. Los revestimientos de fricción se producen con la adición de caucho (sintético), modificadores, resinas, cerámica y fibras (minerales y orgánicas).
• disco protector- está montado en la viga trasera o buje, y las pastillas de freno completas con el cilindro están fijadas de forma móvil.
• Muelles (acoplamiento)- se fijan a las almohadillas desde abajo y desde arriba. Su tarea es trabajar en la compresión y evitar discrepancias entre las almohadillas durante el movimiento.
• Espaciador (zapato)- no se utiliza en todos los sistemas de freno, sino solo en aquellos en los que solo hay 1 cilindro de freno. Es una placa de metal con cortes especiales, que es necesaria para el funcionamiento de la segunda pastilla mientras se tira de la palanca del freno de mano, así como para montar el autoalimentador.
• Anticipo- una barra de metal con un conjunto de almohadillas, resortes y placas instaladas en ella, creada en esta secuencia. En este caso, mientras presiona la pastilla contra el disco de freno, será posible moverlo verticalmente.
• Bloque de suministro- un par de excéntricas colocadas en el cuerpo del disco protector. Las excéntricas durante la rotación contribuyen a un contacto más estrecho de la zapata con el tambor. Anteriormente, este sistema se usaba mucho, pero ahora casi no se usa.
• Mecanismo de avance automático- es necesario nivelar el grado de desgaste de las pastillas y su alimentación al tambor. Por regla general se utiliza un sistema sencillo de Volkswagen, que es una cuña que cae hacia dentro y separa las pastillas. Ford desarrolló un diseño más complejo con una placa de metal y dientes cortados. Pero es menos fiable.

Ventajas del diseño del tambor.

Una fotografía: Tambor de freno Renault Logan

A pesar de que los mecanismos de disco son mejores, los mecanismos de tambor también tienen una serie de puntos fuertes:

• Mayor recurso: se puede lograr debido a la seguridad de las almohadillas ocultas en el tambor, a diferencia de las externas en los discos;
• Capacidad de expansión: al aumentar el tamaño (ancho y alto) del tambor, se logra fácilmente una alta eficiencia, mientras que el tamaño del disco está limitado por el borde;
• Simplicidad: a pesar de que este diseño es más complicado que un disco, es más fácil integrarlo con un freno de estacionamiento;
• Disipación de calor: es mucho menor para las estructuras de tambor, lo que permite el uso de líquidos de frenos más baratos;

Gracias a estas ventajas, los frenos de tambor todavía se utilizan en algunos modelos de automóviles.

¿Alguna vez se ha preguntado qué sucede realmente dentro de un freno de tambor mientras está funcionando y por qué los frenos de disco generalmente se consideran superiores a su contraparte de diseño anterior? Vamos a explicar.

Lo más probable es que sepa cómo funcionan los frenos de disco. Recordemos brevemente el algoritmo de funcionamiento del sistema: después de presionar el pedal del freno, el cilindro principal del freno a través del líquido de frenos en las líneas hidráulicas comienza a aumentar la presión en las pinzas, donde uno o más pistones, por medio de la presión que se les aplica, comienzan a presionar una o dos pastillas contra el disco (disco de freno).

Con la ayuda de las fuerzas de fricción, el automóvil comienza a reducir la velocidad, asegurándose de que no termine chocando contra el parachoques trasero del automóvil de adelante o contra una pared/poste/árbol. Sencillo y eficaz. Más sobre el tema:

Pero ¿qué pasa con los tambores de freno? Estos elementos más modestos de la tecnología de frenos, y ciertamente mucho más antiguos que los frenos de disco, han desaparecido casi por completo de la vida cotidiana de la comunidad automotriz. Incluso los camiones y autobuses utilizan cada vez menos los servicios de estos "servidores". Ahora, tales esquemas de mecanismos de freno solo se pueden encontrar en automóviles muy económicos o en equipos específicos. ¿Por qué sucedió? ¿Cuál es el talón de Aquiles de los "tambores"?

¿Cómo funcionan los frenos de tambor?

El proceso de trabajo comienza exactamente de la misma manera que en los mecanismos de disco: con un fluido que transmite presión desde el cilindro maestro del freno hasta el actuador del freno. A partir de este punto, aparecen todas las principales diferencias.

En lugar de un freno, como un freno de disco, en los frenos de tambor, el líquido ingresa al llamado cilindro de freno de trabajo, instalado dentro del tambor de freno de hierro fundido.

El líquido empuja los dos pistones fuera de la carcasa del cilindro de freno, lo que hace que las pastillas de freno se separen del revestimiento interior del tambor de freno. A medida que el tambor se une al cubo, la fricción resultante comienza a ralentizar la rotación de la rueda.

También en la parte funcional del mecanismo de freno, los llamados resortes de acoplamiento juegan un papel importante. Se instalan dos resortes en ambos extremos de las dos almohadillas. Como su nombre lo indica, estos resortes devuelven las pastillas de freno a su posición original después de soltar el pedal del freno.

A medida que se desgastan las pastillas, un sistema de suministro especial elegirá una distancia adicional entre el tambor y las pastillas, lo que no reducirá la eficiencia y la velocidad del sistema de frenos con el tiempo y el desgaste natural de los componentes. Sin embargo, dicen los expertos, las pastillas delanteras de los frenos de tambor se presionan contra la superficie con más fuerza, lo que aumenta su desgaste.

¿Hay alguna ventaja en un mecanismo de tambor sobre uno de disco?

Parecería que esto es simplemente imposible. ¿Cómo puede un sistema arcaico ser mejor que uno más moderno? Pero hay varias ventajas innegables de los frenos de tambor, que no se le pueden quitar:

1. Dado que la zona de contacto se extiende por toda la circunferencia del tambor, la fuerza de frenado transmitida a los frenos de tambor es mayor que la de un disco de freno del mismo tamaño.

2. No es una broma, pero hemos leído en sitios especializados que el uso de frenos de tambor ahorra peso, costo de producir un elemento para una empresa de automóviles y, en última instancia, dinero en la billetera de los propietarios de automóviles.

Si conocemos los dos últimos puntos desde hace mucho tiempo, de hecho, es difícil encontrar diseños más simples y económicos, entonces ni siquiera adivinamos el peso. De alguna manera, el gran tambor de hierro fundido no inspiraba demasiada confianza en esto. Sin embargo, si tenemos en cuenta que además de la hidráulica de los frenos, el freno de disco también tiene un enorme (también de hierro fundido), entonces eso es lo que resulta. Con el mismo peso, el freno de tambor será más potente debido a la mayor superficie de contacto de las pastillas que contiene. Pero con la misma potencia, será más ligero que su homólogo moderno.

3. Finalmente, otra ventaja indiscutible: las pastillas de freno, por regla general, no se desgastan durante mucho más tiempo que en los frenos de disco convencionales.

Contras de los frenos de tambor

1. A pesar de la simplicidad del diseño y la producción más barata, los frenos de tambor no pueden competir con los frenos de disco en mantenimiento. Configuración dolorosamente compleja que requieren. Tocar la batería era una especie de arte en cierto modo. Solo un maestro podría poner frenos desgastados a la perfección. Esta configuración también tomó mucho tiempo.