Sistema de freio a ar | Componentes, Princípio de Funcionamento, Aplicação

22 يونيو 2024 Roberto Magalhães

“Os freios são tão importantes quanto o motor de um automóvel”, dito com muita razão, como se precisássemos de um motor para operar um veículo e também de freios para pará-lo. Esta afirmação também se assemelha à primeira lei de Newton, com a qual todos estamos familiarizados. Como sabemos hoje em dia, em veículos leves, usamos o sistema de freio hidráulico para parar ou desacelerar o veículo. Mas surge a pergunta: O sistema de freio hidráulico é eficaz quando se trata de veículos pesados? Se não, então, o que precisamos para parar ou desacelerar veículos pesados como ônibus e caminhões? Vamos caçar as respostas.

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Construção e funcionamento de sistema de freio a ar utilizado em automóveis
Tipos de freios Diferentes tipos de sistema de freio

O sistema de freio a ar é um tipo de sistema de freio geralmente usado em veículos comerciais pesados ou veículos que requerem um sistema de freio realmente potente e eficiente. É uma espécie de freio de fricção onde, em vez de fluido hidráulico, o ar é usado como meio de compressão para pastilhas de freio.

O sistema pneumático de freio a ar é geralmente usado em veículos pesados, como ônibus e caminhões.

Os freios a ar foram inventados por George Westinghouse para uso em trens. Depois de terem provado o seu calibre nos comboios, os travões pneumáticos foram posteriormente adaptados para serem utilizados em veículos pesados. A segurança e a confiança na frenagem que os freios a ar proporcionam aos veículos pesados são comprovadas até hoje.

Há necessidade de diferentes sistemas de frenagem devido aos seguintes motivos:

Como a carga sobre veículos leves e veículos pesados varia, a força de frenagem necessária para parar o veículo pesado é muito maior do que a do veículo leve, portanto, os veículos pesados devem ser equipados com um sistema de frenagem que possa fornecer a força de frenagem suficiente para parar ou desacelerar o veículo.
Quando falamos de veículos leves, os freios hidráulicos fornecem força de frenagem mais que suficiente para parar ou desacelerar o veículo devido ao seu pequeno tamanho, mas quando se trata de veículos pesados de grande porte, a eficácia do sistema de freio hidráulico é a grande preocupação. .
Como o fluido é utilizado para pressionar o pistão no sistema de frenagem hidráulica a segurança é a grande preocupação, pois se houver algum vazamento nos componentes do sistema hidráulico a eficiência da frenagem é prontamente reduzida ou mesmo perdida completamente, pois o ar está sempre disponível portanto, a falha do freio devido a vazamento é menos preocupante no sistema de freio a ar.
O tamanho dos componentes (cilindro mestre, linhas de freio, etc.) do sistema de freio hidráulico aumenta com o aumento do tamanho do veículo, o que por sua vez torna sua instalação muito complexa, o que não é um problema com o sistema de freio a ar.
Devido às medidas de segurança como falha e eficiência dos freios, o governo tornou obrigatório para veículos pesados como ônibus e caminhões o uso de sistema de freio a ar.

Portanto, devido aos motivos mencionados acima, em março de 1872, George Westinghouse introduziu o sistema de frenagem a ar para o sistema de frenagem em ferrovias devido ao seu recurso à prova de falhas.

COMPONENTES

1. Compressor de ar-

É o compressor que bombeia o ar da atmosfera para o tanque de armazenamento de ar e é acionado pelo motor por meio de acionamento por correia.

2. Governador do compressor de ar

É o dispositivo regulador utilizado no sistema de freio a ar que controla a pressão de compressão do ar que é bombeado para o tanque de armazenamento de ar através do compressor de ar.

3. Secador de ar-

É o dispositivo utilizado para remover o teor de umidade do ar proveniente da atmosfera para evitar a condensação de água nas linhas e no armazenamento de ar que pode causar falha nos freios, como durante o inverno, devido ao congelamento da água condensada.

4. Armazenamento de ar (reservatório)-

É o tanque que serve para armazenar o ar comprimido enviado pelo compressor, esse armazenamento sempre possui quantidade de ar comprimido suficiente para que os freios possam ser acionados diversas vezes e também evita a falha do freio quando o compressor de ar apresentar mau funcionamento.

5. Pedal de freio-

É o mecanismo acionado pelo motorista e utilizado para acionar os freios para parar ou desacelerar o veículo. Os freios, quando pressionados, empurram o ar comprimido que, por sua vez, aplica os freios ao pneu em movimento.

6. Coletor de sujeira-

É o dispositivo que é colocado dentro de uma tubulação de freio no local onde é separado um ramal e levado para a válvula tripla que retira a sujeira do ar antes de enviá-la para a válvula tripla

7. Cilindro de freio ou câmara de freio-

É o dispositivo que consiste em um cilindro e um pistão sobre os quais é aplicada pressão de ar comprimido para empurrar as pastilhas de freio que por sua vez fazem contato friccional com o disco ou tambor para parar ou desacelerar o veículo.

8. Válvula de freio ou válvula tripla-

A atuação e liberação do freio requerem liberação contínua e aumento de pressão dentro das linhas do freio e do cilindro do freio de acordo com o movimento do pedal do freio. Isso é feito pela válvula tripla usada no sistema de freio a ar.

9. Tambores de freio –

Tambor de freio é o componente através do qual a força de freio devido ao contato de fricção entre as pastilhas de freio e o revestimento do tambor é transferida para a roda a fim de parar ou desacelerar o veículo. A superfície externa do tambor de freio que consiste no revestimento do tambor gira com a roda e o a parte interna composta pelas sapatas do freio permanece em estado de repouso quando o pedal do freio não é pressionado.

Observação – Normalmente, os tambores de freio são usados no sistema de freio a ar, mas com um arranjo adequado, o freio a disco também pode ser usado no sistema de freio a ar.

PRINCÍPIO DE TRABALHO

Uma configuração típica do sistema de freio a ar para um veículo pesado consiste em freios de serviço, freios de estacionamento, um pedal de controle e um tanque de armazenamento de ar. Os freios de estacionamento nesta configuração consistem em um conjunto de freios a disco ou tambor mantidos na posição travada por um mecanismo de mola. A pressão do ar é então necessária para liberar o freio de estacionamento e colocar o veículo em movimento. No caso de freios de serviço utilizados para a operação regular do veículo, um pedal é pressionado para parar ou engatar e desengatar o freio.

Geralmente, uma pressão de 6,8 a 8,2 bar é utilizada para este tipo de aplicação. A maioria dos veículos comerciais pesados utiliza tambores com sistemas de freio a ar, embora agora o uso de freios a disco também esteja se aproximando. Todo veículo equipado com freios a ar possui um manômetro montado no painel e na linha de visão do motorista, o que permite ao motorista ou operador do veículo ter plena consciência da pressão operacional no compressor. Além disso, existem sistemas e mecanismos de segurança adequados que alertam o motorista ou operador se houver um mau funcionamento ou uma queda repentina na pressão operacional. Como mecanismo de emergência à prova de falhas no caso de uma queda extrema e repentina na pressão do ar, os freios de estacionamento acionados por mola são imediatamente acionados, colocando o veículo em uma parada segura.

O princípio básico de um sistema de freio a ar é semelhante a qualquer outro tipo de sistema de freio, sendo o único fator diferenciador o uso de ar comprimido no lugar de fluidos hidráulicos.

Então, em princípio, é apenas um sistema de travagem convencional.

Sistema de abastecimento: O coração de qualquer sistema de freio a ar é o compressor. Compressor é o dispositivo que gera e de certa forma regula o fluxo de ar comprimido no sistema. O compressor é alimentado diretamente pelo motor e utiliza o lubrificante comum disponível no motor.

O ar comprimido é empurrado através de uma serpentina de resfriamento e para um secador de ar. A partir daqui, o ar é armazenado em um tanque reservatório para uso. O tanque reservatório está conectado a uma intrincada rede de circuitos para freios dianteiros, freios traseiros e freios de estacionamento. O sistema de alimentação também contém a válvula de drenagem, a válvula limitadora de pressão e a válvula de segurança.

Sistema de controle: O sistema de controle consiste basicamente no circuito do freio de serviço, no circuito do freio de estacionamento e no circuito do freio do reboque (se aplicável). O circuito de interrupção de serviço consiste em dois circuitos de interrupção individuais, cada um para o freio dianteiro e traseiro. Ambos os circuitos estão conectados aos seus reservatórios especiais para maior segurança caso o reservatório mestre falhe.

O circuito do freio de estacionamento é conectado a um mecanismo de mola no qual a pressão do ar é usada para manter a mola na posição destravada. Uma queda na pressão deste circuito resulta no engate dos freios de estacionamento. O sistema de freio do trailer possui linhas próprias de operação e é utilizado quando há um trailer acoplado ao veículo. Possui uma linha de abastecimento e uma linha de controle. A linha de abastecimento é alimentada pelo reservatório mestre e a linha de controle recebe o sinal do sistema de interrupção de serviço para melhor frenagem.

Quando o motorista de um veículo pressiona o pedal do freio para parar ou desacelerar o veículo, ocorrem os seguintes processos-

1. Quando o motorista dá partida no motor o compressor do freio dá partida pois é acionado pelo motor que por sua vez passa a comprimir o ar atmosférico e através do governador do compressor esse ar comprimido com pressão ideal é enviado para o reservatório de ar comprimido que sempre tem alguma quantidade de ar armazenado do ciclo anterior.

2. Quando o motorista pressiona o pedal do freio, a válvula de saída da válvula tripla se fecha e a válvula de admissão se abre, o que por sua vez dá passagem ao ar comprimido do reservatório para passar pelas linhas de freio do sistema.

3. Este ar comprimido que flui através das linhas do freio é então transferido para o cilindro do freio que possui um pistão dentro dele.

4. Quando o ar comprimido aplica pressão sobre o pistão dentro da câmara do freio, o pistão se afasta de sua posição original, convertendo essa energia pneumática em energia mecânica.

5. Na extremidade da roda do cilindro de freio, são colocados tambores de freio, dentro dos quais há uma carcaça do atuador mecânico como molas ou folgas, tendo pastilhas de freio em sua extremidade externa.

6. Devido ao movimento do pistão devido à pressão aplicada pelo ar comprimido, o atuador mecânico dentro do tambor de freio se expande, o que por sua vez empurra as pastilhas de freio para fora, a fim de fazer contato de fricção com as linhas rotativas do tambor.
7. Com este contato friccional entre as pastilhas de freio e as linhas de tambor rotativo, os freios são aplicados nas rodas para parar ou desacelerar o veículo.

FORMULÁRIOS

Devido à sua propriedade de prevenir falhas nos freios, os sistemas de freios a ar são amplamente utilizados em vários veículos, mas em veículos pesados, como caminhões e ônibus, devido às regulamentações governamentais para veículos, o sistema de freios a ar é obrigatório.

1. É usado em ferrovias
2. Todos os caminhões e ônibus que circulam hoje em dia usam sistemas de freio a ar, poucos deles o fazem.