FREIOS

1. Gustavo T. B. Fernandes Matheus B. Schmitt FREIOS Introdução à Engenharia Mecânica 2011.2 UFSC-CTC-EMC

2. O que são freios? Freios são dispositivos que regulam, moderam ou fazem cessar o movimento de máquinas e veículos, de modo a retardar ou parar seu movimento.

3. A História dos Freios Com o surgimento das carroças e carruagens, devido aos inúmeros acidentes e necessidade de interrompê-las, desenvolveram-se os primeiros sistemas de freios. Primeiros freios eram rudimentares, dotados de alavancas e sapatas de madeira

4. Freios de Cinta Uma roda era fixada no centro do eixo traseiro do veículo e ao redor dela havia uma cinta de material atritante. Sistema de acionamento: manual através de alavanca

5. Freios de Cinta • Uso atualmente: motosserras, bicicletas... • Vantagens: São simples, compactos, podem gerar uma grande força apenas com um leve acionamento. • Desvantagens: Esforço mecânico do condutor, desgaste das cintas, sistema aberto.

6. Freio a Tambor • Inventado em 1902 pelo francês Louis Renault em um Mayback 1901 • Primeiro freio em sistema fechado • O primeiro carro fabricado em série - Ford T - possuía freios a tambor no eixo traseiro

7. Freio a Disco Patenteado por Frederick Lanchester e aplicado no Lanchester 1910, carro com 20 HP

8. Freios Automotivos

9. Freios Automotivos • Quando o pedal é pressionado, o sistema transmite a força dos pés para os freios, através de um fluido. • Os freios transmitem a força aos pneus através do atrito e os pneus, ao solo, também pelo atrito. • Como é necessária uma força muito maior do que a exercida pelos pés, a força é multiplicada de duas maneiras: vantagem mecânicae multiplicação de força hidráulica.

10. Multiplicação da força Vantagem mecânica O pedal é projetado de tal maneira que pode multiplicar a força da sua perna diversas vezes antes mesmo que qualquer força seja transmitida ao fluido de freio.

11. Multiplicação da força Sistemas hidráulicos A força aplicada em um ponto é transmitida a um outro ponto usando um fluido incompressível, quase sempre algum tipo de óleo.

12. Sistema de Freio Simples

13. Cilindro-Mestre

14. Cilindro-Mestre • A função do cilindro mestre é de abastecer o sistema de freio com fluido de freio, vindo do reservatório, e gerar pressão hidráulica. • É através do cilindro mestre que o processo de frenagem é iniciado e controlado, visto que, ao acionar o pedal de freio, o pistão do cilindro mestre comprime o fluido que se encontra na câmara, gerando pressão em todo o circuito hidráulico do sistema.

15. Cilindro-Mestre http://static.hsw.com.br/flash/master-brake.swf

16. Tipos de Cilindro-Mestre Cilindro-Mestre Simples • Possui uma câmara de pressão que alimenta os freios das quatro rodas do veículo • Havendo vazamento, perde-se a pressão nos freios das quatro rodas do veículo Cilindro-Mestre Duplo • Possui duas câmaras de pressão independentes, e cada câmara alimenta duas rodas do veículo • Havendo vazamento, perde-se a pressão somente nos freios de duas rodas do veículo, possibilitando, assim, que os freios das outras duas rodas continuem operando normalmente

17. Vazamento em um Cilindro-Mestre Duplo

18. Freios a Disco

19. Freios a Disco • Função: receber a pressão hidráulica gerada pelo cilindro mestre, transformando-a em calor através do atrito entre as pastilhas e o disco de freio • Geralmente, encontra-se nas rodas dianteiras • O tipo mais comum nos carros modernos é o de pinça flutuante de um pistão • Os principais componentes de um freio a disco são: • As pastilhas de freio • A pinça, que contém um pistão • O disco, que é montado no cubo

20. Freios a Disco

21. Freio a Disco com ventilação O atrito entre as pastilhas e o disco de freio gera calor, por isso a maioria dos discos de freio são ventilados.

22. Disco de Freio • Fixado na roda do veículo • Feito geralmente de ferro fundido ou compostos cerâmicos (como carbono, kevlar e sílica) • Deve resistir a altas temperaturas (até 800ºC), a fadiga térmica e a grande quantidade de calor

23. Freios a Disco auto-ajustáveis A pinça é capaz de deslizar de um lado para o outro e se move para o centro cada vez que os freios são usados. Considerando ainda que não há mola para afastar as pastilhas do disco, elas sempre ficam em leve contato com ele (a vedação de borracha do pistão e qualquer empeno no disco podem afastar as pastilhas a uma pequena distância do disco). Isso é importante porque os pistões nos freios têm diâmetro muito maior do que os do cilindro-mestre.

24. Manutenção dosFreios a Disco • O tipo de necessidade mais comum na manutenção de freios é a troca das pastilhas. As pastilhas do freio a disco normalmente têm uma peça de metal chamada indicador de desgaste. • Quando o material de atrito está gasto, o indicador de desgaste vai contatar o disco e produzir um som agudo. Isso significa que é hora de trocar as pastilhas.

25. Freios a Tambor Funcionamento Sapatas exercem pressão contra uma superfície giratória

26. Freios a Tambor Funcionamento Sapatas exercem pressão sobre o tambor (Geralmente nas rodas traseiras)

27. Regulador deFreio a Tambor As sapatas de freio devem permanecer perto do tambor sem tocá-lo. Se elas se afastarem demais, o pistão necessitará de mais fluido para cobrir essa distância. Por isso, a maioria dos freios a tambor tem regulagem automática.

28. Freio de Estacionamento • Também chamado de freio de mão ou freio de estacionamento • Acionado por uma fonte de força diferente do sistema de freios primário, o cabo acionado manualmente.

29. Manutenção dos Freios a Tambor A manutenção mais comum exigida pelos freios a tambor é a troca das lonas de freio. Alguns freios a tambor têm um furo de inspeção na parte de trás para você verificar quanto material resta na lona sem precisar remover o tambor. Ela deve ser trocada quando chegar a 1 mm dos rebites.

30. Freios a Tambor Freios a Disco • Vantagens: mais baratos e incorporam facilmente um mecanismo de freio de estacionamento • Desvantagens: têm mais peças que os freios a disco, portanto são mais difíceis de serem reparados • Vantagens: Devido ao seu projeto, não estão sujeitos a certos tipos de defeitos normalmente associados aos sistemas de freio a tambor (causados por sujeira, lama, água etc.) • refrigeração é muito maior , dissipando o calor rapidamente e dificultando que o material de atrito (pastilhas de freio) venha a perder sua eficiência por excesso de calor, quando o freio for muito solicitado

31. Freio ABS • Os primeiros sistemas ABS foram desenvolvidos para aeronaves • Foi criado pela empresa alemã Bosch, tornando-se disponível para uso em 1978, com o nome "Antiblockiersystem" • A versão atual do sistema (8.0) é eletrônica e pesa menos que 1,5 kg, comparado com os 6,3 kg da versão 2.0, de 1978.

32. Funcionamento doFreio ABS • Através dos sensores, monitora a rotação de cada roda e a compara com a velocidade do carro • Quando a velocidade da roda cai muito em relação à do carro, ou seja, na iminência do travamento, o sistema envia sinais para válvulas e bombas no sistema de óleo do freio, aliviando a pressão • No Brasil apenas 13% dos carros são equipados com ABS

33. Válvula Combinada

34. Válvula Combinada • Função: alertar o motorista se houver algum problema no sistema de freios e realizar outras funções para tornar o carro mais seguro. • É encontrada, geralmente, em carros com freios a disco na dianteira e freios a tambor na traseira. • Possui três seções: - Válvula de pressão residual - Interruptor de diferencial de pressão - Válvula de corte

35. Válvula depressão residual • É necessária para carros que têm freios a disco nas rodas dianteiras e freios a tambor nas traseiras. • A pastilha do freio a disco fica em contato com o disco e as sapatas dos freios a tambor ficam afastadas do tambor. Devido a isso, os freios a disco atuam mais rapidamente do que os freios a tambor quando o pedal é pressionado. • A válvula de pressão residual compensa isso, fazendo com que o os freios a tambor sejam acionados ligeiramente antes dos freios a disco. A válvula não permite qualquer pressão nos freios a disco até que uma pressão-limite seja atingida. A pressão-limite é baixa em comparação com a pressão máxima do sistema de freios, de modo que o efeito frenante dos freios a tambor vem um pouco antes dos freios a disco.

36. Interruptor de diferencial de pressão A válvula diferencial de pressão é um dispositivo que alerta você se houver um vazamento em seu circuito de freio. A válvula tem um pistão com um perfil especial no meio de um cilindro. Cada lado do pistão é exposto à pressão de um dos circuitos de freio. Enquanto a pressão em ambos os circuitos for igual, o pistão permanecerá centralizado em seu cilindro. Mas se houver um vazamento em um dos lados, a pressão cairá nesse circuito, forçando o pistão para fora do centro. Isso fecha um interruptor, que ativa uma lâmpada no painel de instrumentos do carro.

37. Válvula de corte • Reduz a pressão dos freios traseiros. Não importa o tipo de freio que o carro possua, os freios traseiros exigem menos força do que os freios dianteiros. • A maioria dos carros tem mais peso sobre as rodas dianteiras porque é onde está localizado o motor. • A válvula de corte permite que somente parte da pressão vá para as rodas traseiras, de modo que as rodas dianteiras recebem maior força de frenagem.

38. Servofreio • Objeto grande, preto e circular localizado na parte de trás do compartimento do motor. • O servofreio usa vácuo do motor para multiplicar a força que seu pé aplica ao cilindro-mestre.

39. Servofreio • Em carros com servofreio a vácuo, o pedal do freio empurra uma haste, que passa através da câmara de vácuo para o cilindro-mestre, acionando o seu ou os seus pistões. O motor cria um vácuo parcial dentro da câmara de vácuo, em ambos os lados do diafragma. Quando pisamos no pedal do freio, a haste abre uma válvula, permitindo a entrada do ar na câmara em um lado do diafragma, enquanto este isola o vácuo. Isto aumenta a pressão no outro lado do diafragma, ajudando a empurrar a haste, que por sua vez empurra o pistão no cilindro-mestre. • Quando o pedal do freio é liberado, a válvula isola o suprimento de ar externo, enquanto reabre a válvula a vácuo. Isso restaura o vácuo em ambos os lados do diafragma, permitindo que tudo retorne à sua posição original.

40. O servofreioem ação

41. Freios no currículo Fase 06 Obrigatória • EMC5335 Elementos de Máquinas

42. Referências Bibliográficas • http://www.verbetes.com.br/def:105335:Freio • http://www.samco.com.br/samco/origemdofreio_historia.htm • NICHOLSON, Geoffrey. Facts about friction - A friction material manual. • 1.a Edicao. Croydon, PA: P&W Price Enterprises, Inc., 1995 • http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Drive/Band_Brakes.html • http://www.tomorrowstechnician.com/Article/806/fact_or_friction_a_historical_perspective_of_brake_material.aspx • http://carros.hsw.uol.com.br/freios-a-tambor.htm • http://carros.peugeot.com.br/cuide-dos-farois-do-seu-carro/#faq-2 • http://www.bosch.com.br/br/autopecas/produtos/freios/cilindro_mestre.asp • http://www.bosch.com.br/br/autopecas/produtos/freios/freio_disco.asp • http://carros.hsw.uol.com.br/cilindro-mestre-valvula2.htm • http://carros.hsw.uol.com.br/freios-a-disco4.htm • http://sobrecarros.com.br/o-que-e-pastilha-de-freio/ • http://www.caculadepneus.com.br/site/oficina-e-pecas/pastilhas-de-freio • http://carros.hsw.uol.com.br/freios-a-tambor.htm