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Frenos de automóvil parte 2 - Monografía



 
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Capitulo III ” Frenos de poder”



3.1 El boster



Los frenos de poder son un sistema hidráulico que utiliza el vacío del múltiple de admisión de la maquina o fuente externa de potencia hidráulica para que el operador de un vehículo logre el efecto de frenado.

Los frenos de potencia tienen mayor aceptación por parte de los operadores de vehículos debido a que realizan un menor esfuerzo para frenar la unidad.

El boster es un dispositivo que actúa como reforzador de los frenos del vehículo y se encuentra localizado entre el cilindro maestro y la varilla de empuje del pedal del freno.

Estas unidades de accionamiento de potencia aumentan de sobre manera.

La fuerza que se aplica al pedal del freno. La mayoría utilizan el vacío del múltiple de admisión del     motor y la presión atmosférica para multiplicar la fuerza del operador de un vehículo en el momento de frenar.

Todos los reforzadores accionados al vacío funcionan de tres maneras y posiciones: suelto, aplicado y mantenido.

Posición de freno suelto: cuando se suelta el pedal del freno el vacío del colector de admisión del motor hace salir el aire de la cubierta delantera de la cámara de fuerza a través de la válvula de retención.

Como la varilla de la válvula esta en posición hacia atrás, el emboto de la válvula también se mantiene en esa posición. Esto mantiene abierto el orificio del vacío, dando lugar a que el vacío haga evacuar al aire de la cubierta trasera o posterior. Debido a que a ambos lados del diafragma hay un vacío, las presiones son iguales, esto permite que el resorte del diafragma se mantenga hacia atrás. De esta manera, la varilla de empuje no ejerce fuerza sobre el pistón maestro.

Posición de freno aplicado: Cuando el operador aplica el pedal del freno, la varilla de la válvula empuja hacia delante. Esto cierra el orificio del vacío y abre el orificio atmosférico. La presión atmosférica entra a la cubierta posterior de la cámara de fuerza a través del filtro de aire situado cerca de la varilla de la válvula. Como el vacío del múltiple de admisión se mantiene enfrente del diafragma por detrás lo empuja hacia delante.

El movimiento del diafragma se trasmite mediante una varilla de empuje.

Posición de frenos mantenidos: la mayor parte de las condiciones de manejo de un vehículo solo requieren un frenado gradual. Para obtener este frenado hay que fijar una posición entre el freno suelto y el aplicado. Para esto existe una válvula de control que regula la cantidad de fuerza que la cámara de potencia aplica al pistón del cilindro maestro.

Esta válvula va montada en la masa del diafragma, se mueve hacia delante, el cuerpo de la válvula regula las presiones en el diafragma dándole al operador del vehículo control sobre el grado de frenado. El movimiento adicional del pedal vuelve a abrir el orificio atmosférico y esto hace que disminuya el diafragma central a la válvula, cerrando el orificio del vacío y continua la retención en la varilla de empuje.

Boster de diafragma de tandem: Los boster de diafragma de tandem son reforzadores suspendidos al vacío que utilizan dos diafragmas montados uno detrás del otro ambos comparten una misma cubierta, pero están separados por una pieza o placa central. Los dos diafragmas doblan en superficie sobre la cual puede empujar la presión atmosférica. Esto da una gran fuerza de salida con muy poco esfuerzo en el pedal por parte del operador del vehículo.

Líneas de vacío: las líneas de vacío de un sistema de frenos de potencia con boster en el cilindro maestro constan de una sola manguera de vacío que va del múltiple de admisión del motor a la válvula chek o retención del boster.

Válvula Chek: esta válvula es de un solo paso que únicamente trabaja con el vacío del múltiple de admisión hacia el boster del cilindro maestro; también se le conoce con el nombre de válvula de retención de vacío.

3.2 Componentes del freno de poder.


Los componentes principales de un sistema de frenos de potencia son los siguientes:

1.     Cilindro maestro
2.     Varilla de empuje del cilindro maestro
3.     Varilla de empuje del pedal de freno
4.     Boster
5.     Cubierta trasera del boster
6.     Cubierta delantera del boster
7.     Cámara de potencia
8.     Válvula de control
9.     Válvula de Chek o de retención
10.     Diafragma
11.     Manguera de vacío
12.     Múltiple de admisión

3.3 Funcionamiento de los componentes del freno de poder



Cilindro maestro:

La función del cilindro maestro es enviar una presión hidráulica hacia el sistema de frenado.

Varilla de empuje del cilindro maestro:

Esta varilla ejerce una presión sobre el pistón del cilindro maestro para hacer funcionar el sistema de frenado.

Varilla de empuje del pedal de freno:

Es la varilla principal que da fuerza para producir el frenado de la unidad.

Boster:

El boster es un dispositivo que actúa como reforzador de frenos del vehículo y se encuentra localizado entre el cilindro maestro y la varilla de empuje del pedal del freno.

Cubierta trasera del boster:

esta pata como su nombre lo indica funciona como cubierta de la parte trasera del boster.

Cubierta delantera del boster:

es la parte frontal de este aditamento.

Cámara de potencia:

Esta parte del boster es donde se concentra todo el potencial del reforzador de frenos (boster).

Válvula de control:

controla la presión que va hacer ejercida hacia el sistema de frenos.

Válvula de Chek o de retención:

Controla la presión que va a ser ejercida hacia el sistema de frenos.

Diafragma:

Esta válvula evita el retroceso del aire colectado por el boster.

Manguera de vacío:

Es el conducto por el cual el boster recibe la entrada de la presión atmosférica.

Múltiple de admisión:

admite la presión atmosférica para ser transmitida hacia el boster.

3.4 Reforzadores de frenos al vacío



Un equipo de frenos hidráulicos a pesar de la enorme fuerza que logra trasladar a la zapata de frenos, requiere en ocasiones de un esfuerzo físico importante por parte del conductor, muy lejos de la suavidad que se obtiene con un sistema de aire comprimido.

Por esa razón los fabricantes han diseñado aparatos cuya función es multiplicar la fuerza dada con el pie para que al conductor no le sea molesto el accionamiento de los frenos. El recurso tradicionalmente empleado es la incorporación del circuito de uno o más bosters, dispositivo que estudiaremos a continuación.

Entre las ventajas del boster no figura exclusivamente el poder de realizar una mayor presión sobre los frenos con mayor descanso del pie, ya que esto se podría conseguir simplemente variando los diámetros de los pistones de los dispositivos de los frenos: la principal ventaja del boster se encuentra en el control que obtiene el conductor sobre la presión que ejerce sobre los frenos, de forma que se obtengan frenados con diferentes presiones, ya sea para amortiguar la velocidad, o bien para obtener un paro rápido y enérgico

3.5 Funcionamiento de los reforzadores



En el interior de un cilindro hay un pistón por medio del cual el cilindro queda dividido en 2 cámaras. Este pistón puede ser desplazado a lo largo del cilindro por medio de una varilla o vástago que lo une al pedal del freno que utiliza el conductor. En el centro del embolo se localiza otro vástago que puede desplazar al pistón de la bomba de freno.

Cuando los frenos están en estado de reposo, ambas cámaras del cilindro del boster se encuentran en comunicación a través de un taladro practicado en el mismo embolo.

Mientras este taladro se halle destaponado, la presión que exista en ambas cámaras será la misma y el embolo no se moverá. La depresión es mandada a la cámara del boster a través de un orificio que lo une con la fuente de vacío. Si en el caso de motor diesel, el vacío se obtiene a través de una bomba de vacío que el motor acciona, entonces esta depresión independiente del vacío en el múltiple de admisión.

En el momento en que el conductor oprime el pedal del freno se desplaza el vástago arrastrando una válvula que lo primero que hace en su desplazamiento es tapar el orificio que comunica ambas cámaras. Cuando esto ocurre, la cámara izquierda entra en contacto con la presión atmosférica, mientras que la cámara de la derecha queda expuesta a la depresión del conductor.

En este momento, la fuerza generada en el embolo por la diferencia de presiones entre ambas cámaras se une a la fuerza que ejerce el conductor sobre los frenos para realizar el frenado.

3.6 Subconjuntos



En el punto anterior se describió de la forma general el funcionamiento de un boster, y se mencionaron los principales elementos que lo forman, sin embargo, dentro de estas es necesario destacar la importancia de 2 subconjuntos, que por su función deben recibir un tratamiento mas detallado: la cámara de potencia y la válvula de control.

3. 7 Cámara de potencia



La cámara de potencia es lo que se encuentra en contacto directo con la presión atmosférica cuando se aplica el freno. ( la cámara de potencia se haya marcado)

La cámara de potencia es, propiamente el lugar donde se ejerce la fuerza para reforzar el frenado. Fuerza debida a la diferencia de presiones entre las dos cámaras existentes en el boster. Ante las diferentes posiciones del frenado.

3.8 Válvula de control



La válvula de control es un dispositivo que controla la apertura y cierre de las lumbreras, regulando las diferencias de presiones entre las cámaras, y por lo tanto, permitiendo el funcionamiento del boster. El funcionamiento de la válvula de control esta gobernado por el vástago del pedal del freno accionado por el conductor.

Un vástago de accionamiento acoplado directamente al pedal de freno, se mueve de derecha a izquierda de acuerdo con la posición del pedal, permitiendo la apertura y cierre de las lumbreras. La válvula cuanta con una entrada de aire abierta a la atmosférica, y un filtro de aire que detiene las impurezas presentes en este. La válvula cuenta con 2 resortes antagonistas. El resorte regresa a la varilla de la válvula a su posición y el resorte mantiene la lumbrera de vacío abierta cuando el freno esta suelto.

Capitulo IV ” Frenos de poder”



4.1 Disco de frenado.



En un frenado de disco, dos zapatas ejercen presión sobre los lados opuestos de un disco que esta unido a la parte interior de una rueda y gira con ella.

Las zapatas de los frenos oprimen al rotor entre ellas. La fricción entre las zapatas y el disco hacen disminuir la de este y detienen su movimiento. Y como las ruedas están unidas al disco también detienen su movimiento.

Algunos discos tienen aletas de enfriamientos internas con forma de cucharas. Estos rotores sacan aire del borde exterior del disco y lo descargan en el borde interior.

Las aletas están diseñadas para acoplarse en la dirección en la cual gira el disco cuando el vehículo se mueve hacia delante. Por esta razón los discos no son intercambiables de un lado a otro.

4.2 Caliper flotante



El caliper o mordaza flotante es un dispositivo operador de un freno de disco que trabaja con un solo pistón fijado mediante pernos o tornillos de montaje.

La construcción del caliper flotante así como la acción del sello del pistón compensan automáticamente el desgaste de las balatas. A medida que esas se desgastan el pistón se mueve mas adentro de su cilindro cuando se aplica el freno, introduciendo lo suficiente a través del sello para compensar el desgaste.

4.3 Principales componentes de un caliper flotante.



Mordaza:

Es la parte donde se aloja el pistón del sistema de frenado de disco

Placa de anclaje

: En esta placa van sujetadas las balatas de este sistema

Sello:

Su función es evitar el derrame de liquido.

Cubre polvo:

Evita la introducción del polvo al sistema hidráulico de frenado.

Pistón:

Ejerce una presión para hacer el frenado eficiente.

Conjunto de zapata y balatas interiores:

Este conjunto consta de la zapata y acoplada a ella la balata de frenado interior.

Conjunto de zapata y balata exteriores:

Este conjunto actúa de igual manera que el anterior lo único que lo diferencia es la posición.

Perno de sujetación de la zapata exterior:

Sujeta la balata a la zapata evitando que se mueva.

Grapa de sujetación de la zapata exterior:

Sujeta la zapata a la mordaza manteniendola siempre en su lugar.

Estabilizador:

Mantiene estabilizada la placa de enclaje.

Alisador:

Aísla o priva de ruidos en el sistema de frenado.

Perno localizador:

Este perno nos sirve como guía para colocar las partes en el lugar donde van.

Grapas:

sujetan las balatas a las zapatas y la mordaza.

4.4 Armado, desarmado y limpieza del caliper flotante



Desmontaje:



a)    Sacar por lo menos dos terceras partes del liquido para frenos del deposito del cilindro maestro que surte al sistema delantero de frenos. Esto se puede realizar por medio de una jeringa limpia

b)    Levantar y sostener el vehículo con soportes.

c)    Quitar la rueda.

d)    Empujar el pistón de nuevo en su cilindro usando una prensa manual. Colocar la prensa sobre la mordaza con el soporte de aquella pegado a la parte posterior de la zapata exterior. Apretar la prensa para empujar el conjunto hacia fuera y forzar el pistón dentro de su cilindro.

e)    Con una llave especial quitar los tornillos sujetadores.

f)     Levantar las mordazas y calipers y sacarlas del rotor o disco. Sostener el caliper colocando en una parte del sistema de suspensión o amararla con un alambre. No permitir que el caliper quede colgando de la manguera del freno ya que podría debilitarse.

g)     Quitar las zapatas viejas de la mordaza.

h)    Quitar el resorte ante vibrador de la zapata interior usada y colocarlo en la zapata interior nueva.

i)    Quitar los tubitos y los bujes de las orejas de montaje del caliper. Desechar los tubitos y los bujes usados cambiarlos por nuevos.

j)    Limpiar el conjunto del Caliper prestando atención especial a los orificios de montaje.

k)    Limpiar el montaje del Caliper.

l)    Verificar los tornillos de ajuste y si están dañados, oxidados o corridos descartarlos y colocar nuevos.

m)    Verificar el Caliper para ver si tiene fugas de liquido y verificar el guardapolvo y observar si no esta roto o agrietado.

n)     Si se encuentra alguna fuga o el guardapolvo esta dañado, sacar el Caliper, reacondicionándolo o remplazarlo.


Montaje:



a)    Lubricar los tubitos y los bujes nuevos y los extremos de los tornillos. Usar un lubricante a base de silicio formulado para los sistemas de frenos

b)     Instalar los bujes de hule en las orejas del Caliper.

c)    Instalar los tubitos en las orejas grandes del Caliper. Comprobar que los bordes de los tubitos estén al ras de la superficie, pulida de las orejas de la mordaza.

d)    Colocar la nueva zapata interior en su posición en el Caliper. Comprobar que el resorte antivibrador este en su lugar. Enseguida presionar la zapata en su lugar hasta que toque el pistón.

e)    Colocar la nueva zapata exterior en su posición en el Caliper, comprobar que la lengüeta en el fondo de la zapata este alineada con la muesca de la mordaza.

f)    Mantener las zapatas en su lugar en el Caliper y levantarlo. Colocarlo sobre el rotor y comprobar que no hay tolerancia entre la lengüeta del fondo de la zapata exterior y la ranura correspondiente en el Caliper.

g)    Deslizar hacia abajo el Caliper en el rotor y alinear sus orificios con los del soporte.

h)    Pasar los tornillos a través de los tubitos en el Caliper y a través del soporte. Comprobar que los tornillos pasen por debajo de las orejas de la zapata interior.

i)    Empujar los tornillos a través de los orificios en la zapata exterior y a través de los orificios de las orejas exteriores del Caliper. Apretar los tornillos en la abrazadera de montaje, haciéndolo a mano para evitar que se dañen las roscas.

j)    Apretar los tornillos de sujetación de acuerdo con las especificaciones.

k)    Con unas pinzas grandes de extensión doblar las orejas superiores de la zapata exterior hacia debajo de manera que no haya tolerancia entre las orejas y el encastre del Caliper.

l)    Repetir los pasos de desmontaje e instalación en la rueda opuesta.

m)    Verificar el nivel del liquido en el cilindro maestro y agregar liquido si es necesario hasta que el nivel quede a 6 mm del tope de la caja.

n)    Bombear el pedal del freno varias veces. Con esto se logra que el Caliper y los pistones se coloquen en posición normal. Verificar que el pedal este duro y alto. Verificar el nivel del liquido nuevamente.

o)    Instalar las ruedas y bajar el vehículo al suelo.

p)    Probar el vehículo en marcha para saber como funcionan los frenos.

4.5 Caliper fijo


El Caliper fijo es un dispositivo operador de un freno de disco y funciona con 2 conjuntos de 2 pistones, donde cada uno de ellos funciona independientemente para mover cada una de las zapatas. La mordaza no tiene movimiento deslizante.


4.6 Principales componentes principales de un Caliper fijo


Palanca del freno de mano:

La función de la palanca es ejercer la presión del frenado del sistema de estacionamiento en el disco trasero.

Perno de sujetación:

Este perno sujeta la palanca de freno de estacionamiento.

Pasador:

Este pasador mantiene la palanca en su lugar.

Sello-reten:

Evita derramamientos de fluidos en esta parte del sistema.

Reten final del freno de estacionamiento:

Este reten es el que da fin a los sellos del sistema de freno de mano.

Sello:

Actúa como reten de fluidos en el sistema.

Rodamiento de ataque:

Su función es servir de balero en este sistema.

Flecha de acción del frenado de mano:

Actúa como una guía de los accesorios ya mencionados.

Balines:

son unos rodillos esféricos que giran para accionar los frenos.

Pernos:

sujetan al tornillo de ataque del freno de mano.

Tornillo de ataque del freno de mano:

su función es acoplar en la cubierta del Caliper para accionar el freno de mano.

Sello:

este sello sirve como reten antifugas del liquido.

Cubierta del Caliper:

es la parte principal del Caliper y es el alojamiento de todas las partes de este sistema.

Tornillo purgador:

su función es sacar todas las impurezas y aire que haya en el sistema.

Sello del pistón:

evita retrocesos de liquido al presionarlo con el pistón.

Conjunto de pistón y ajustador:

la función de esta parte es servir de pistón y ajustador a la vez.

Cubre polvo:

evita la entrada de polvo al sistema.

Conjunto de zapata y balata:

es el conjunto que llamamos sistema de embalatado.

Buje de hule:

evita un desgaste en el disco.

Disco o rotor

: este es el cuerpo que recibe el contacto con las balatas.

Placa de anclaje:

es la placa que sujeta o retiene al sistema.

Resorte de apoyo de la mordaza:

este ayuda a retener la mordaza a su posición normal.

Seguro de retención de la mordaza:

evita que la mordaza salga de su lugar.

Grapa ante ruido:

evita que haya ruido en el sistema.

Tornillo de retención:

detiene la palanca de anclaje.

Protector de retención:

retiene la tapa contra salpicaduras.

4.7 Caliper deslizante


El Caliper deslizante es un dispositivo operador de un freno de disco que funciona con un solo pistón y cuya mordaza se desliza en su montura.

4.8 Principales partes del Caliper deslizante.



Perno de montaje:

este perno mantiene al Caliper o mordaza en su lugar.

Mangas o tubos:

su función es servir como pistas de los pernos de montaje.

Bujes:

su función es servir como pensión y guía de los pernos y evita el desgaste de los mismos.

Conjunto de mordaza:

esto es todo el equipo o conjunto del sistema de frenado de un Caliper deslizante.

Sello:

evita fugas de liquido y la entrada de aire.

Pistón:

su función es presionar al liquido para producir el frenado.

Protector contra polvo:

evita la entrada de polvo al sistema.

Zapata exterior de los frenos:

es la conexión de la balata exterior.

Resorte:

su función es regresar el pistón a su lugar.

Zapata interior de los frenos:

es la conexión de la balata interior.

ANEXOS



Anexo 1



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 Anexo 2



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Anexo 3



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 Anexo 4



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Anexo 5



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Anexo 6



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