Mecanismul de franare la Tractoare agricole

MECANISMUL DE FRANARE

Consideratii generale

Mecanismul de franare are rolul de a asigura reducerea partiala sau totala a vitezei de deplasare (oprirea acestuia). In cazul cand tractorul stationeaza,, mecanismul de franare asigura stabilitatea acestuia si, totodata, a masinii pe care o actioneaza.

Franele trebuie sa asigure, in timpul folosirii lor, o repartizare uniforma a efortului de franare asupra rotilor; sa permita o franare progresiva, sigura si suficient de puternica; sa prezinte siguranta in exploatare; sa se intretina si sa se regleze usor; sa nu realizeze franarea tractorului decat atunci cand sunt actionate, iar partile componente sa nu se incalzeasca.

Montarea franelor se poate face pe roti sau pe unul din organele de transmitere a miscarii la roti sau la senile. La majoritatea tractoarelor franele actioneaza asupra puntii din spate, adica asupra transmisiei si nu direct pe roti ca in cazul autocamioanelor, autoturismelor, autobuzelor etc.

Clasificarea mecanismelor de franare

Clasificarea mecanismelor de franare se face dupa modul de utilizare, dupa natura elementelor de constructie si dupa modul de transmitere a comenzii de actionare.

Dupa modul de utilizare se deosebesc: frana de serviciu si frana de stationare.

Frana de serviciu, numita si frana de picior, este elementul principal de franare si actioneaza asupra tuturor rotilor. La tractoare, asa cum s-a mai aratat, ea actioneaza numai asupra puntii din spate si poate fi comandata independent pentru partea dreapta sau partea stanga a tractorului ori, concomitent, pe ambele parti (roti).

Frana de stationare (frana de parcare sau de ajutor), denumita obisnuit si frana de mana, este folosita pentru imobilizarea tractorului in timpul stationarii, pe panta sau in rampa. Ea serveste si ca frana de siguranta, pentru a completa frana de serviciu si este actionata cu mana.

Dupa natura elementelor de constructie, franele pot fi: cu banda sau panglica, cu saboti, cu discuri.

Frana cu banda, numita si frana exterioara, (fig.127) este constituita dintr-un tambur (1) solidarizat cu organul asupra caruia se executa franarea(roata, arborele transmisiei finale, carcasa exterioara a ambreiajului lateral de directie etc), pe care este infasurata o banda de otel (2), captusita in interior cu ferodoul (3), nituit sau lipit cu un adeziv pe banda respectiva.

Franarea, la frana cu banda cu efect simplu (fig.127 A), se poate realiza in conditii corespunzatoare pentru un singur sens de rotire a tamburului (sensul indicat de sageata, cand banda este atrasa spre tambur). La rotirea in sens invers a tamburului, banda tinde sa fie indepartata si franarea este necorespunzatoare.

Franarea, la frana cu banda cu efect dublu (fig.127 B). In acest caz, ambele capete ale benzii sunt fixate la elementul de actionare, si, deci banda este trasa spre tambur din ambele parti. In acest fel se asigura franarea indiferent de sensul de rotire al tamburului.

Frana cu banda este simpla constructiv; asigura o franare eficienta si, de obicei, se actioneaza manual. Ea este instabila si prezinta dificultati in asigurarea jocului dintre banda si tambur.

Frana cu saboti , numita si frana interioara (fig.128), are o raspandire mai mare decat precedenta. Ea este intalnita atat ca frana de serviciu cat si ca frana de stationare si se monteaza pe roti sau pe organele de transmisie.

Tamburul de frana (2) solidarizat cu roata (1) se invarteste, odata cu aceasta, in sensul indicat de sageata. In interiorul tamburului sunt montati, pe un disc propriu, doi saboti (4 si 5) captusiti la exterior cu ferodou (6). Sabotii sunt fixati articulat la axul (10), iar arcul (7) ii mentine apropiati, fara ca acestia sa poata avea contact cu tamburul franei (2).

In momentul cand se franeaza, miscarea pedalei (9) este preluata de elementul de actionare (8), care indeparteaza sabotii, apropiindu-i de tamburul de frana. Fortele de frecare ce apar intre saboti si tamburul de frana se opun miscarii rotii. Cand apasarea pe pedala inceteaza, elementul de actionare (8) revine in pozitia initiala, iar arcul (7) retrage sabotii de pe tambur si franarea nu se mai produce.

Frana cu discuri este folosita foarte mult datorita eficacitatii si stabilitatii sale, uzurii uniforme a ferodourilor si egalitatii franarii pe roti. Ea poate fi cu actiune mecanica sau hidraulica.

Frana cu discuri cu actionare mecanica (fig.130) este formata din carcasa fixa (1), doua discuri de franare (2;3) cu ferodou, doua discuri de presiune (4;5) prevazute cu arcurile (6), bilele (7) si locasurile acestora (8). Discurile de franare (2;3) sunt angrenate, prin butucul lor, de arborele planetar (9) al rotii motrice (10), ce urmeaza a fi franata. In acelasi timp aceste discuri, prin butucul lor, se pot deplasa axial pe suprafata crenelata (11) a arborelui planetar a rotii respective.

Forta de frecare ce realizeaza franarea se obtine intre discurile de franare (2; 3), montate pe arborele planetar (9) si carcasa fixa (1) a franei. Acest lucru se obtine la apasarea pedalei de frana care, printr-un sistem de praghii articulate rotesc, in sens contrar, discurile (4; 5). Prin aceasta rotire, bilele (7) aluneca din locasurile lor (8) determinand, astfel, departarea discurilor de presiune (4; 5). Ca urmare, acestea apasa discurile de franare (2; 3) pe suprafata interioara a carcasei fixe (1), realizand franarea planetarei rotii motrice respective. La intreruprea actionarii pedalei de franare, arcurile (6) readuc discurile de presiune (4; 5) in pozitie initiala, bilele revin in locasurile lor si franarea inceteaza.

Pentru ca franarea sa se faca concomitent la ambele roti, cele doua pedale de comanda se blocheaza cu un zavor. Pentru inscrierea in viraje, cu o raza cat mai mica, pedalele se deblocheaza si se apasa numai pe aceea corespunzatoare directiei de virare. Dupa executarea virajului respectiv este necesar ca pedalele sa se reblocheze, altfel la o noua franare, s-ar putea sa actioneze o singura pedala si, deci, franarea se va realiza numai pe o singura roata.

Mecanismele de comanda, pot realiza actionarea franelor mecanic, hidraulic sau pneumatic.

In cazul actionarii mecanice, forta de apasare a pedalei sau manetei se transmite franelor printr-un sistem de tije s.Avantajul principal al actionarii mecanice il constituie simplitatea constructiva a mecanismului.

La actionarea hidraulica (fig.131) a franelor se foloseste drept agent, pentru transmiterea efortului de franare, un lichid sub presiune. Actionarea hidraulica asigura repartizarea uniforma a efortului de franare pe toate rotile, prezentand randamente mari la folosirea ei. Cand insa se sparge o conducta sau un alt element, intregul sistem de franare este scos din functie.

Lichidul folosit trebuie sa prezinte variatii cat mai mici de vascozitate in functie de temperatura, sa aiba unele proprietati de ungere, sa nu distruga garniturile de cauciuc, sa nu corodeze partile metalice cu care vine in contact, sa nu depuna sedimente la o folosire indelungata si sa aiba punct de inflamabilitate ridicat. Lichidele de frana mai des folosite sunt: solutii de ulei de ricin in alcool (de ex.53 % ulei de ricin si 47% alcool etilic); amestecuri de alcool etilic (22,5 %, apa 7,5 % si glicerina 70 %); alcool etilic (55 %, glicerina 33 %, acetona 12 %); alcool etilic 50 % si glicerina 50 %. Utilizarea altor lichide, in afara celor mentionate, poate atrage scoaterea din functiune a sistemului de franare si producerea de accidente.

In componenta sistemului de franare cu actionare hidraulica intra (fig.132): pedala (1), care, prin intermediul parghiei actioneaza pistonul (3) din corpul central de pompa (2). Acesta, prin conducta (6), este pus in legatura cu cilindrul receptor (7) plasat intre capetele libere ale sabotilor de frana (10). Prin apasarea pedalei, lichidul din pompa centrala este refulat sub o presiune de 80 - 90 bari in cilindrul receptor al franei si actionand asupra celor doua pistonase (9), le deplaseaza, determinand impingerea sabotilor spre tamburul (11) si deci franarea acestuia. Cand pedala este lasata libera, arcul (4) readuce pistonul pompei centrale in pozitia initiala, sabotii si pistonasele din cilindrul receptor se apropie sub influenta arcurilor (12) si franarea inceteaza.

Actionarea pneumatica a franelor (fig.133) realizeaza transmiterea efortului de franare cu ajutorul aerului comprimat. Actionarea pedalei (manetei) reclama un efort foarte mic, iar forta de franare este mare, motiv pentru care comanda pneumatica se foloseste la autovehicule de tonaj mare.

Aerul sub presiune produs de compresorul (1), trece prin filtrul (2), regulatorul de presiune (3), dupa care este stocat in rezervorul (4). Pentru controlul presiunii aerului din rezervor se prevede un manometru (6). Supapa de siguranta (5) previne suprapresiunile din rezervor evacuand, in atmosfera, surplusul de aer.

Pentru actionarea franei se apasa pedala (10), ceea ce determina deplasarea pistonasului (9) al supapei de comanda (8). In acest fel canalul exterior al pistonasului stabileste legatura intre racordurile (a) si (c), permitand trecerea aerului, sub presiune, din rezervorul (4) catre camera de franare (11). Ca urmare membrana elastica (12) se deformeaza (pozitia figurata cu o linie intrerupta), iar tija (15) actioneaza frana si realizeaza franarea.

La eliberarea pedalei (10) arcul (14) readuce pistonasul in pozitia initiala. Ca urmare, se intrerupe legatura intre racordurile (a) si (c); in schimb, prin canalul pistonasului, racordul (c) este pus in legatura cu racordul (b). In acest moment aerul sub presiune, din camera de franare (11), este evacuat in atmosfera prin racordul (b), iar membrana (12) revine in pozitia initiala datorita destinderii arcului (13). Tija (15) este retrasa in pozitia initiala astfel ca franarea inceteaza.

Acest sistem de actionare nu poate functiona decat daca in rezervorul (4) exista aer sub presiune. De aceea, dupa pornirea motorului trebuie sa se astepte o perioada de timp, astfel incat aerul din rezervor sa atinga presiunea stabilita, dupa care se poate porni autovehiculul.

Actionarea pneumatica a franelor este utilizata, in majoritatea cazurilor, la sistemul de franare al remorcilor.