Sistemas de Freio Hidráulico Explicados: Como Seu Carro Mantém a Segurança

Com a compreensão do sistema de freio em automóveis, discutir o tipo hidráulico é muito necessário, pois é amplamente utilizado. O sistema de freio usa fluido hidráulico para transmitir a força do pedal ou alavanca de freio aos sapatas do tambor final ou pinça de disco para que a frenagem prevaleça.

Em um sistema de freio hidráulico, a força mecânica do pedal de freio é transmitida e convertida em pressão hidráulica com a ajuda do cilindro mestre. Isso será explicado mais adiante.

O sistema de freio hidráulico funciona com o princípio da lei de Pascal. A lei afirma que sempre que a pressão é aplicada a um fluido, ela viaja uniformemente em todas as direções. Hoje veremos a definição, funções, construção, aplicações, componentes, diagrama, tipos, funcionamento, bem como vantagens e desvantagens do sistema de freio hidráulico.

O que é sistema de freio hidráulico?

Um sistema de freio hidráulico é um mecanismo de frenagem que usa fluido de freio para transmitir força ao sistema. O fluido transfere pressão do mecanismo de controle para o mecanismo de frenagem.

O sistema de freio hidráulico é amplamente usado em veículos de quatro rodas de baixa velocidade, como Tata Ace. Funciona com tipo tambor, enquanto o tipo disco é usado em quase todos os carros. Também é usado em algumas motos. Freios hidráulicos de ação simples são usados em freios de roda dianteira de alguns Pulsar, enquanto freios hidráulicos de ação dupla são usados em quase todas as condições mencionadas acima.

Funções do sistema de freio hidráulico

Abaixo estão as funções do sistema de freio hidráulico no sistema automotivo:

• Freio hidráulico gera força muito alta comparado ao freio mecânico.
• A frenagem final é rápida e eficaz, por isso é usado em veículos de alto desempenho.
• Desgaste por atrito que ocorre no sistema de freio mecânico é muito reduzido a um nível ótimo no sistema de freio hidráulico.
• Chances de falha no freio são reduzidas no sistema hidráulico comparado aos tipos mecânicos, devido à conexão direta entre o atuador (pedal ou alavanca de freio) e o disco ou tambor de freio.
• O sistema de freio hidráulico é muito fácil de consertar devido à sua menor complexidade comparado aos freios mecânicos.

Construção

A construção de um sistema de freio hidráulico envolve a disposição das seguintes peças:

Pedal ou alavanca de freio, uma haste de empurrar (pushrod), também conhecida como haste de atuação, um conjunto de cilindro mestre com conjunto de pistão. É composto por um ou dois pistões, uma mola de retorno, uma série de juntas ou anéis O, e um reservatório de fluido. A construção de um sistema de freio hidráulico contém linhas hidráulicas reforçadas e o conjunto de pinça de freio consiste em um ou dois pistões ocos de alumínio ou aço cromado. Conhecidos como pistões de pinça. Há um conjunto de pastilhas de freio termicamente condutoras e um rotor, também conhecido como disco de freio ou tambor conectado a um eixo.

Um fluido de freio à base de glicol-éter enche o sistema para transmitir a força às quatro rodas. Embora outros fluidos também possam ser empregados. De repente, fabricantes começaram a projetar veículos de passageiros com freios a tambor nas quatro rodas. Convencionalmente, freio a disco é usado na roda dianteira, enquanto freios a tambor são empregados na roda traseira.

Os freios a disco têm melhor dissipação de calor e maior resistência ao desvanecimento, e também são mais seguros que freios a tambor. É por isso que freios a disco nas quatro rodas aumentaram enormemente ao longo dos anos. Além disso, freios hidráulicos oferecem recolhimento de pastilha mais rápido e consistente ao soltar o pedal.

Aplicações

A aplicação comum de freios hidráulicos que o torna popular é porque é usado em veículos. O sistema é amplamente utilizado devido às suas grandes vantagens. Vários tipos de indústrias de transporte e material rodante, como aeroespacial, transporte pesado, marítimo e sistemas fora de estrada, também fazem grande uso do sistema de freio hidráulico. O sistema também é projetado em equipamentos industriais, como ferramentas de máquina, bombas, transportadores, motores, robótica e automação. O vasto uso é porque o sistema de freio mecânico não pode oferecer melhor como ele faz e é significativamente mais fácil de modular.

Componentes do sistema de freio hidráulico

Abaixo estão os componentes do sistema de freio hidráulico e suas funções:

Freio a tambor:

Freios a tambor são um pequeno tambor redondo projetado com um conjunto de sapatas de freio nele. As sapatas de freio são apoiadas em uma placa traseira que é fixada à carcaça do eixo com parafusos. Gira junto com as rodas e resiste à rotação da roda quando o pedal de freio é pressionado. As sapatas se movem em direção ao tambor para que a frenagem ocorra.

Freio a disco:

Freios a disco são projetados com um rotor de metal em forma de disco aparafusado ao cubo da roda. O rotor de metal gira dentro da roda. Quando o pedal de freio é pressionado, as pastilhas de freio são pressionadas contra o disco, fazendo o veículo ou dispositivo desacelerar.

Pedal de freio:

Assim como é comum em automóveis ter pedal de freio para aplicar freios, o sistema de freio hidráulico também usa tal. O pedal está conectado ao mestre do cilindro usando um cabo mecânico ou haste de ligação.

Cilindro mestre:

O cilindro mestre é a peça que converte a força aplicada do pedal em pressão hidráulica. A função da peça é desenvolver pressão, igualar a pressão necessária para frenagem, e também impedir contaminantes como água e ar. Componentes do cilindro mestre incluem carcaça, reservatório, pistão, copo de borracha, pressão, válvula de retenção, etc.

Cilindro de roda:

Um cilindro de roda no sistema de freio hidráulico ajuda a converter pressão hidráulica em pressão mecânica. Em seu funcionamento, empurra as sapatas de freio em direção ao tambor. O cilindro de roda é categorizado em dois, que incluem cilindro de roda escalonado e cilindro de roda de pistão único.

Linhas ou mangueiras de freio:

Linhas ou mangueiras de freio ajudam a transferir fluido de alta pressão entre diferentes componentes. A diferença entre os dois é que as linhas de freio são rígidas na construção, feitas com tubos de aço de parede dupla. Estas mangueiras de freio são flexíveis e podem ser movidas. Fluidos hidráulicos passam pelo componente quando o pedal de freio é pressionado.

Fluido de freio:

Fluidos de freio são o meio através do qual a pressão é transferida para os cilindros de roda. Fluidos de freio hidráulicos devem ter ponto de congelamento baixo, tolerância à água, lubrificação, não corrosividade, viscosidade adequada e alto ponto de ebulição.

Diagrama do sistema de freio hidráulico:

(Diagrama não incluído no texto original)

Especificações

Abaixo está a especificação de desempenho a ser considerada ao escolher um sistema de freio hidráulico:

• Classificação de torque – é a classificação máxima de torque para o freio deve igualar ou exceder o requisito da aplicação.
• Potência – é a capacidade máxima ou classificação de potência para o freio.
• Velocidade – Esta especificação aplica-se apenas a freios rotativos, que é a classificação máxima de velocidade rotativa.
• Pressão máxima – o limite máximo de pressão para freios hidráulicos.
• Configuração do eixo – como o freio será montado (em linha, paralelo ou ângulo reto).

Tipos de sistema de freio hidráulico

Abaixo estão os vários tipos de sistema de freio hidráulico:

Sistemas de freio hidráulico são classificados em duas bases: A base do mecanismo de contato por atrito e Base de distribuição de força de freio.

A base de contato por atrito é de dois tipos, que incluem:

• Freio a tambor ou freios hidráulicos de expansão interna
• Freios a disco ou freios hidráulicos de contração externa.

A base de distribuição de força também tem dois tipos de freio hidráulico, tais como:

• Freios hidráulicos de ação simples
• Freios hidráulicos de ação dupla.

Estes serão explicados em detalhes na seção de princípio de funcionamento.

Princípio de funcionamento

Como existem vários tipos de sistemas de freio hidráulico, explicaremos o funcionamento, pois eles variam. Começando do freio a tambor e disco para o freio hidráulico de ação simples e dupla.

Funcionamento do sistema de freio hidráulico a tambor

No tipo de freio hidráulico, a atuação do pedal de freio está conectada ao pistão de um cilindro mestre por uma haste de conexão. Isso, por sua vez, empurra o pistão do cilindro mestre dentro do cilindro mestre, funcionando como um sistema de injeção ou seringa médica.

O pistão dentro do cilindro mestre comprime o fluido de freio, que então oferece a conversão de energia mecânica em pressão hidráulica. Este fluido de freio altamente comprimido move-se dentro do freio, que então transfere a pressão hidráulica do cilindro mestre para o tambor de freio. Assim que o fluido de freio de alta pressão entra no cilindro do tambor ou cilindro de roda, o movimento do pistão do cilindro ocorre devido à alta pressão. Isso, por sua vez, expande as sapatas de freio estacionárias fixadas a ele.

A expansão das sapatas de freio causa o contato por atrito entre as sapatas e o forro do tambor (a parte rotativa do tambor) para converter a energia cinética do veículo em energia térmica, o que faz a frenagem acontecer.

Funcionamento do freio hidráulico a disco:

O funcionamento do freio hidráulico a disco é muito semelhante aos tipos hidráulicos a tambor, mas com uma ligeira diferença. A diferença começa de onde o fluido de freio de alta pressão entra nas linhas de freio.

Fluidos de freio de alta pressão entram na pinça de disco a partir das linhas de freio, o que então causa movimento no pistão do cilindro da pinça. O pistão do cilindro da pinça causa o movimento da pastilha de freio que está fixada ao pistão dentro da pinça.

O movimento das pastilhas de freio faz com que elas se prendam ao rotor de disco rotativo. Esses componentes entram em contato por atrito um com o outro. Isso causa a conversão da energia cinética do veículo em energia térmica, o que faz o veículo parar ou desacelerar.

Funcionamento de freios a tambor e disco de ação simples e dupla:

Componentes do freio hidráulico de ação simples e dupla são os mesmos. Seja o tipo de freio a tambor de ação simples ou tipo de freio a disco de ação simples, não há diferença. Bem, diferenças podem ocorrer no cilindro mestre usado para decidir a distribuição de força de freio. Por exemplo, em motos, frenagem de roda simples ou frenagem de roda dupla; em veículos, frenagem de duas rodas ou frenagem de todas as rodas.

O funcionamento do tipo de freio a tambor de ação simples é exatamente como o princípio mencionado acima. Isso para o sistema de freio hidráulico a tambor. Em seu funcionamento, uma roda ou um par de rodas recebe a força de frenagem.

No freio hidráulico de ação dupla, o fluido de freio de alta pressão do cilindro mestre é fornecido em duas direções. Ou seja, em moto ambas as rodas e em carros todas as rodas devido ao cilindro mestre tandem.

Um freio hidráulico a disco de ação simples também funciona exatamente como o tipo de freio a disco explicado acima. A roda ou par único de rodas recebe a força de frenagem. Enquanto o freio hidráulico a disco de ação dupla distribui o fluido de alta pressão do cilindro mestre em duas direções. Por exemplo, em moto ambas as rodas e em carros todas as rodas devido ao cilindro mestre tandem.

Esta explicação é para os freios hidráulicos de ação simples e dupla.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre como o sistema de freio hidráulico funciona:

(Vídeo não incluído)

Vantagens e desvantagens do sistema de freio hidráulico

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios do freio hidráulico em automóveis:

• Oferece esforço de frenagem igual para as quatro rodas.
• A força aplicada pode ser aumentada ou diminuída alterando o tamanho do pistão e do cilindro.
• Há menor taxa de desgaste porque não há juntas.

Desvantagens:

Limitações do sistema de freio hidráulico incluem:

• Vazamento de fluido de freio, que pode estragar as sapatas de freio.
• A presença de bolsas de ar pode destruir todo o sistema.

Em conclusão, o sistema de freio hidráulico é a melhor escolha de freio para automóveis e outras aplicações mecânicas. Neste artigo, aprendemos em detalhes sobre o sistema, que inclui definição, funções e construção. Também vimos as aplicações, componentes, tipos e princípios de funcionamento do sistema de freio hidráulico.

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