Sistema de travões pneumáticos: COMPONENTES, PRINCÍPIO DE TRABALHO E APLICAÇÕES
INTRODUÇÃO
“Os travões são tão importantes como um motor para um automóvel” disse muito correctamente, como se exigíssemos que o motor funcionasse num veículo do que também exigíssemos travões para o parar, Esta afirmação também se assemelha à primeira lei de Newton, com a qual todos estamos familiarizados. Como sabemos agora um dia em veículos leves, usamos o sistema de freio hidráulico para parar ou desacelerar o veículo, mas as questões surgem: O sistema de freio hidráulico é eficaz quando se trata de veículos pesados? Se não, então o que precisamos para parar ou desacelerar os veículos pesados, como ônibus e caminhões? Vamos caçar as respostas.
O sistema de freio pneumático é um tipo de sistema de freio geralmente usado em veículos comerciais pesados ou veículos que requerem algum sistema de freio realmente potente e eficiente. É um tipo de freio de fricção onde ao invés de fluido hidráulico, o ar é usado como meio de compressão para pastilhas de freio.
O sistema pneumático de freio a ar é normalmente usado em veículos pesados como ônibus e caminhões.
Freios a ar foram inventados por George Westinghouse para uso em trens. Após ter provado seu calibre em trens, os freios pneumáticos foram posteriormente adaptados para serem usados em veículos pesados. A segurança e a confiança que os freios a ar proporcionam aos veículos pesados são garantidas até o dia.
Por que precisamos do sistema de freios a ar?
Como já discutimos, o sistema de travagem é a necessidade de um veículo automóvel, mas como todos sabemos quando se trata da aplicação, todos os veículos não são iguais a alguns veículos que são utilizados para fins utilitários ligeiros como carros e bicicletas e alguns são utilizados para fins pesados como autocarros e camiões, Por isso, há necessidade de diferentes sistemas de travagem devido aos seguintes motivos –
* Como a carga sobre veículo leve e veículo pesado varia, a força de travagem necessária para parar o veículo pesado é muito superior à do veículo leve, por isso os veículos pesados devem estar equipados com um sistema de travagem que possa fornecer a força de travagem suficiente para parar ou desacelerar o veículo.
* Quando falamos de veículos leves, os freios hidráulicos fornecem força de freio mais do que suficiente para parar ou desacelerar o veículo devido à sua pequena dimensão, mas quando se trata de veículos pesados que são grandes em tamanho, a eficácia do sistema de freio hidráulico é a grande preocupação.
* Como o fluido é usado para pressionar o pistão no sistema de freio hidráulico, a segurança é a grande preocupação, como se houvesse qualquer vazamento nos componentes do sistema hidráulico, a eficiência da frenagem é prontamente reduzida ou mesmo completamente perdida, uma vez que o ar está sempre disponível, portanto a falha do freio devido a vazamento é a menor preocupação no sistema de freio a ar.
* Os componentes (cilindro mestre, linhas de freio, etc.)) o tamanho do sistema de freio hidráulico aumenta com o aumento do tamanho do veículo que, por sua vez, torna a 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 do sistema de freio a ar.
Então, devido a estas razões acima mencionadas, em março de 1872 George Westinghouse introduziu o sistema de freio a ar para o sistema de freio nas ferrovias devido à sua característica de segurança.
Componentes Principais
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 através do acionamento por correia.
2. Compressor de ar – É o dispositivo 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 conteúdo de umidade do ar proveniente da atmosfera para evitar que as linhas e o armazenamento de ar da condensação da água que pode causar falha no freio, como durante os invernos devido ao congelamento dessa água condensada.
4. Armazenamento de ar (reservatório)- É o reservatório que é usado para armazenar o ar comprimido enviado pelo compressor, este armazenamento sempre tem quantidade suficiente de ar comprimido para que os freios possam ser aplicados várias vezes e também evita a falha dos freios quando o compressor de ar apresenta mau funcionamento.
5. Pedal do travão – É o mecanismo que é accionado pelo condutor e é utilizado para accionar os travões de modo a parar ou desacelerar o veículo. Travões quando premidos empurram o ar comprimido que, por sua vez, acciona os travões no pneu em movimento.
6. Colector de sujidade – É o dispositivo que é colocado dentro de uma conduta de travagem no local onde um ramo é separado e retirado para a válvula tripla que remove a sujidade do ar antes de o enviar para a válvula tripla.
7. Cilindro ou câmara de travagem – É o dispositivo que consiste num cilindro e pistão sobre o qual é aplicada a pressão do ar comprimido para empurrar as pastilhas de travão que, por sua vez, faz contacto friccional com o disco ou tambor para parar ou desacelerar o veículo.
8. Válvula de freio ou válvula tripla – O acionamento e liberação do freio requer liberação contínua e construção da pressão dentro das linhas de freio e do cilindro de freio de acordo com o movimento do pedal de freio que é feito pela válvula tripla utilizada no sistema de freio a ar.
9. Tambores de freio – O tambor de freio é o componente através do qual a força de frenagem devido ao contato friccional entre as pastilhas de freio e a lona do tambor é transferida para a roda, a fim de parar ou desacelerar o veículo, a superfície externa do tambor de freio, composta pela lona do tambor gira com a roda e a parte interna, composta pelas sapatas de freio, permanece em seu estado de repouso quando o pedal de freio não é pressionado.
Nota – Normalmente os tambores de freio são usados no sistema de freio a ar, mas com disposição adequada o freio a disco também pode ser usado no sistema de freio a ar.
Funcionamento do sistema de freio a ar
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. As travagens de estacionamento nesta configuração consistem num conjunto de travões de disco ou de tambor mantidos em posição de bloqueio por um mecanismo de mola. A pressão de ar é então necessária para libertar o travão de estacionamento e colocar o veículo em movimento. No caso dos travões de serviço que são utilizados para o funcionamento regular do veículo, é premido um pedal para parar ou engatar e desengatar o travão.
Geralmente, é utilizada uma pressão de 6,8 a 8,2 bar para este tipo de aplicação. A maioria dos veículos comerciais pesados usa tambores com sistemas de freio a ar, embora agora o uso de freios a disco também esteja se recuperando. Cada veículo equipado com freios a ar tem um manômetro montado no painel de instrumentos e em clara linha de visão do motorista, isto permite que o motorista ou o operador do veículo esteja completamente ciente da pressão operacional no compressor. Além disso, existem sistemas e mecanismos de segurança adequados que alertam o condutor ou o operador em caso de mau funcionamento ou queda brusca da pressão operacional. Como mecanismo de segurança de emergência em caso de queda brusca extrema da pressão de ar, os freios de estacionamento operados 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. Portanto, em princípio, é apenas um sistema de travagem convencional.
Sistema de alimentação: O coração de qualquer sistema de freio a ar comprimido 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 com o motor.
O ar comprimido é empurrado através de uma serpentina de arrefecimento e para dentro de um secador de ar. A partir daqui o ar é armazenado em um tanque reservatório para uso. O tanque do reservatório é ligado a uma rede intrincada de circuitos para os travões dianteiros, os travões traseiros e os travões 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 amplamente de circuito de interrupção de serviço, circuito do freio de estacionamento e circuito do freio de reboque (se aplicável). O circuito de interrupção de serviço consiste em dois circuitos de interrupção individuais, cada um para o freio dianteiro e o freio traseiro. Estes dois circuitos são ligados aos seus reservatórios especiais para maior segurança em caso de falha do reservatório principal.
Circuito de interrupção de estacionamento é ligado a um mecanismo de mola em que a pressão do ar é usada para manter a mola na posição de desbloqueio. Uma queda na pressão deste circuito resulta na activação dos travões de estacionamento. O sistema de travagem do reboque tem as suas próprias linhas de operação e é usado quando há um reboque ligado ao veículo. Ele tem uma linha de alimentação e uma linha de controle. A linha de alimentação é alimentada pelo reservatório principal e a linha de controlo recebe o seu sinal do sistema de travagem de serviço para uma melhor travagem.
Quando o condutor de um veículo carrega no pedal do travão para parar ou desacelerar o veículo ocorrem os seguintes processos –
1. Quando o condutor liga o motor, o compressor do travão arranca quando é accionado pelo motor que, por sua vez, começa a comprimir o ar atmosférico e, através do regulador do compressor, este ar comprimido com pressão óptima é enviado para o reservatório de ar comprimido que tem sempre alguma quantidade de ar armazenada do ciclo anterior.
2. Quando o motorista pressiona o pedal do freio, a válvula de saída da válvula tripla fecha e a válvula de entrada abre, que por sua vez dá passagem para o ar comprimido do reservatório para passar pelas linhas de freio do sistema.
3. Este ar comprimido que passa pelas linhas de freio é então transferido para o cilindro de freio que tem pistão dentro dele.
4. Quando o ar comprimido aplica pressão sobre o pistão no interior da câmara do travão, o pistão afasta-se da sua posição original, o que converte esta 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 calços com pastilhas de freio na extremidade externa.
6. Devido ao movimento do pistão por causa da pressão aplicada pelo ar comprimido, o atuador mecânico dentro do tambor de freio se expande que, por sua vez, empurra as pastilhas de freio no sentido externo a fim de fazer contato de fricção com as linhas de tambor rotativo.
7. Com este contato de fricção entre as pastilhas de freio e as linhas de tambor rotativo, os freios são aplicados nas rodas a fim de parar ou desacelerar o veículo.
Aplicação
Devido à sua propriedade de evitar falhas nos freios a ar são amplamente utilizados em vários veículos, mas em veículos pesados como caminhões e ônibus devido aos regulamentos governamentais de veículos, o sistema de freio a ar é obrigatório.
1. É utilizado em ferrovias
2. Todos os caminhões e ônibus na estrada hoje em dia usam sistemas de freio a ar, poucos deles são.
* ônibus Volvo 9400PX.
* caminhão Bharat Benz 3123R.
* caminhões com múltiplos reboques,
* ônibus de alta velocidade de longo curso,
* veículos de utilidade militar e
* semi-reboques