Re: Noções de mecanica
SISTEMA DE TRAVÕES ( Simplificado)
Um travão ou freio funciona graças ao atrito resultante do contacto entre um elemento não rotativo do veículo e um disco ou tambor (polia) que gira com a roda. O atrito produz a força necessária para reduzir a velocidade do automóvel ao converter em calor que se dissipa no ar a energia mecânica do veículo.
Durante muitos anos, a parte rotativa do freio constituiu num tambor ao qual podiam ser aplicados dois tipos de mecanismo de atrito: uma cinta exterior que se contraía à volta do tambor ou sapatas interiores que se expandiam contra a superfície interior do tambor. Um revestimento (lona) resistente ao calor, contendo amianto, estava fixo à cinta ou as sapatas.
Os travões de tambor com expansão interior são ainda utilizados em grande quantidade de automóveis; por vezes, apenas nas rodas traseiras, caso em que se recorre aos freios de discos nas rodas dianteiras. Nos sistemas mais actuais, o pedal do freio está ligado a quatro rodas, enquanto o travão de mão bloqueia apenas as rodas traseiras, a alavanca do travão de mão esta equipada com um sistema de serrilha que permite manter o automóvel travado, mesmo quando se encontra estacionado.
Os travões de tambor são desenhados e fabricados de modo que a chuva, a neve, o gelo ou as impurezas de estradas de terra, já que a humidade reduz, substancialmente, o atrito entre o revestimentos das sapatas e o tambor. Contudo, a blindagem que protege o tambor não é estanque em caso de imersão na água, pelo que, após a passagem através de um pavimento inundado, o condutor deverá aplicar o uso dos travões para que o atrito e o calor os sequem.
O sobre aquecimento diminui, contudo, a eficácia dos freios de tambor e, quando excessivo, inutilizará para sempre as suas lonas. Pode também se suceder uma perda temporária de eficácia durante uma travagem prolongada, tal como acontece numa longa descida. Os travões de disco estão mais expostos ao ar e dissipam o calor mais rapidamente do que os travões de tambor, sendo por conseguinte, mais eficazes em caso de sobre aquecimento ou utilização prolongada. Na maioria dos automóveis de elevada potência, os travões de disco são utilizados, usualmente, somente nas rodas dianteiras.
Um travão de disco funciona como um travão de bicicleta, que é constituído por um bloco de travagem de cada lado da roda, os quais as apertam.
O travão de disco de um automóvel também apresenta um par de placas de atrito, as pastilhas; estas, contudo, em vez de actuarem directamente sobre a roda, atuam sobre duas faces de um disco metálico que gira solidário com ela.
O tempo que o condutor demora para parar o seu automóvel depende da rapidez dos seus reflexos e do tempo necessário para que os travões imobilizem o veículo. Durante o período de tempo em que o condutor reage ao estímulo – cerca de dois terços de segundo na maioria dos casos -, o automóvel percorre uma determinada distância, a distância de reacção.
O quadro mostra as distâncias percorridas, durante os tempos de reacção e de travagem, por automóveis de dimensões médias, equipados com travões de 60% e 80% de eficácia e a uma velocidade de deslocamento de 50 km/h, 80 km/h e 110 km/h.
A eficiência dos travões devidamente regulados e em boas condições deverá ser, pelo menos, de 80%; contudo, para obter as distâncias de travagem indicadas, os pneus devem aderir devidamente à estrada. Normalmente é difícil avaliar a possibilidade de aderência ao pavimento apenas pelo aspecto deste e, por isso, é sempre aconselhável utilizar cuidadosamente os travões em condições de chuva ou gelo.
Teoricamente, o esforço de travagem deveria ser distribuído entre as rodas dianteiras e as traseiras, de acordo com o peso que elas suportam. Esta distribuição varia de acordo com o modelo do automóvel (de motor na frente ou na parte traseira do veículo, por exemplo), com o número de seus ocupantes e com a quantidade de bagagem. Contudo, em conseqüência da travagem, uma parte do peso é transferida para frente e acrescentada à carga que estão sujeitas às rodas da frente, reduzindo-se assim a carga sobre as de trás.
Quando se aplicam os travões a fundo, a transferência de peso é maior, tendendo as rodas de trás a bloquear-se, o que, freqüentemente, provoca derrapagem lateral da parte de trás do automóvel. Se as rodas da frente ficarem imobilizadas primeiro, o automóvel deslocar-se-á em linha recta, perdendo-se, contudo, o domínio da direcção. Em pavimentos escorregadios, é mais provável que as rodas fiquem bloqueadas em conseqüência de uma travagem a fundo e, nessas condições, o condutor deverá sempre utilizar cautelosamente os travões.
Ao projectar o automóvel, os engenheiros equilibram o efeito da travagem entre as rodas da frente e as de trás, tendo em conta a distribuição de peso nas condições médias de utilização. Perda de rendimento – O aquecimento excessivo dos travões, em conseqüência de travagens repetidas ou prolongadas, pode provocar a perda da eficácia destes. O calor origina alterações temporárias nas propriedades de fricção do material utilizado nas pastilhas e nas lonas de travões, tornando estes menos eficazes à medida que aquecem.
Se um travão for sujeito a maiores esforços que os restantes poderá perder mais rapidamente a sua eficiência, do que resulta uma travagem desigual, capaz de provocar uma derrapagem.
Os sistemas hidráulicos baseiam-se no facto de os líquidos serem praticamente incompressíveis. Uma pressão aplicada em qualquer ponto de um fluído transmite-se uniformemente através deste. Um dispositivo de pistão e cilindro acionado por um pedal pode ser utilizado para gerar pressão numa extremidade de um circuito hidráulico, num sistema de travões de um automóvel. Esta pressão do fluído pode assim mover outro pistão situado na extremidade oposta do sistema e acionar o travão.
Em geral, a maior parte do esforço de travagem actua sobre as rodas da frente, já que o peso do veículo é deslocado para a frente quando os travões são accionados. Por conseguinte, são utilizados nos travões da frente os pistões de diâmetro maior.
Em todos os automóveis actuais, o pedal do travão acciona hidraulicamente os travões. A ligação mecânica por meio de tirantes ou cabos ou por meio de ambos está reservada para o sistema de travão de mão, normalmente utilizado apenas após a imobilização do automóvel. Um sistema hidráulico de travão apresenta várias vantagens sobre um sistema accionado mecanicamente. É silencioso, flexível e auto lubrificado e assegura a aplicação de forças de travagem automaticamente igualadas em ambos os lados do automóvel.
O pedal de travão está ligado, por meio de uma haste curta ao cilindro mestre. Quando o condutor pressiona o pedal, a haste faz mover o pistão no interior do cilindro mestre, empurrando o fluido hidráulico e forçando-o, através dos tubos, passar para os cilindros do travão das rodas, que acciona os travões. Uma válvula de retenção existente na extremidade de saída cilindro mestre mantém-se sempre uma ligeira pressão no circuito dos travões, a fim de impedir a entrada do ar.
Quando se deixa de exercer pressão sobre o pedal, o cilindro mestre entra em ligação com um depósito de onde o fluído flui pela acção da gravidade, o que não só compensa qualquer perda de fluído, mas também permite a sua expansão e contracção devido às variações de temperatura. É importante verificar, de vez em quando, o nível do fluído no reservatório.
Alguns automóveis possuem circuitos hidráulicos independentes para as rodas da frente e para as de trás, tendo cada um dos circuitos o seu cilindro mestre. Assim, se ocorrer alguma falha de pressão num dos circuitos, o outro continuará a funcionar.
A força exercida pelo condutor no pedal do travão é aplicada ao pistão do cilindro mestre depois de multiplicada por efeito de alavanca e, em seguida, transmitida pelo fluído até aos pistões dos cilindros do freio, onde é novamente multiplicada, em virtude de o diâmetro destes ser superior ao diâmetro do cilindro mestre. Neste diafragma, onde as dimensões aparecem aumentadas para melhor compreensão, o curso do pedal é 3,5 vezes superior ao pistão do cilindro mestre que, por seu turno, é 1,25 e 2,5 vezes maior do que os cursos dos pistões dos cilindros do freio. Assim, estes pistões aplicam uma força maior percorrendo, contudo, um curso menor.
Funcionamento conjunto dos cilindros – A pressão necessária para accionar os travões hidráulicos é gerada no cilindro mestre. Uma haste, movida pelo pedal dos travões, obriga o pistão a avançar.
O fluído passa então através da válvula de retenção e dos tubos para os cilindros do freio, onde os pistões, accionados pela pressão, actuam sobre os ttravões. A pressão de travagem é igual e simultânea em todas as rodas.