Zapata de freno (a veces zapata ): parte del sistema de frenos y su principal componente de trabajo. Es la pastilla de freno la que crea la aceleración de frenado, debido a la interacción con la superficie de rodadura de la rueda o del disco de freno y convirtiendo la fuerza de presión en par de frenado. Utilizado activamente en todo tipo de vehículos de ruedas.
En la vida cotidiana, una pastilla de freno también se denomina calzo de rueda, que sirve para fijar adicionalmente el vehículo cuando está estacionado.
Las primeras pastillas de freno eran de accionamiento manual y ya se utilizaban en los carruajes , donde se presionaban pastillas de madera contra la llanta. Posteriormente, el accionamiento manual a menudo se reemplazó con un engranaje helicoidal .
El mecanismo de frenado del carro pronto cambió al transporte ferroviario recién aparecido . En él, también, las pastillas de freno eran al principio de madera, y la presión de frenado la proporcionaba únicamente la fuerza física de los trabajadores del tren especial: los guardafrenos . Sin embargo, muy pronto, el aire comprimido reemplazó la fuerza física de una persona. El aumento de la presión sobre las almohadillas provocó un mayor desgaste de las mismas y, en este caso, la madera como material ya no era adecuada. Como resultado, comenzaron a usar pastillas de freno de hierro fundido y, más tarde, de compuestos.
Los frenos más comunes son aquellos en los que las pastillas se presionan contra la llanta del juego de ruedas , sin embargo, además del desgaste de las propias pastillas, la superficie de rodadura de las ruedas se desgasta, lo que lleva a la necesidad de un costoso giro de las ruedas. Por ello, muchas veces se intenta aplicar frenado eléctrico , es decir, frenado por motores de tracción , en los que no intervienen las pastillas de freno, lo que también reduce el consumo de energía por recuperación . Sin embargo, no se pueden abandonar por completo, ya que a bajas velocidades, el frenado eléctrico ya no puede proporcionar el efecto de frenado necesario, además, no se descarta la posibilidad de su falla, en cuyo caso se debe reemplazar por un freno mecánico con pastillas. Como resultado, los frenos de disco a veces se usan en el transporte ferroviario , donde las pastillas no rozan contra las ruedas, sino contra un disco de freno especial colocado en el eje del juego de ruedas. Dicho freno se usa en trenes de alta velocidad , así como en tranvías .
También puede notar el freno de riel magnético , donde la zapata de freno se presiona contra el riel , y la fuerza de presión se forma debido al campo electromagnético creado por las bobinas inductivas ubicadas en la zapata. Dicho freno también es común en trenes de alta velocidad, tranvías y transporte ferroviario industrial.
Los mecanismos de freno utilizados en el automóvil se dividen en dos tipos:
Las pastillas de bicicleta varían mucho según el diseño del freno .
Freno de discoSimilar en diseño al freno de disco de un automóvil o motocicleta. Al igual que con las motocicletas, se utilizan discos de hierro fundido o acero.
Freno de llantaLas pastillas se presionan contra la llanta. Las pastillas en sí consisten en una parte de goma directamente adyacente a la rueda y un soporte de metal. Hay almohadillas con un inserto de goma reemplazable. Se hacen muescas en la superficie de trabajo del bloque para drenar el agua.
Freno de tamborEl mecanismo de freno está ubicado dentro de la manga. Al frenar, el tambor de freno cilíndrico, que consta de dos mitades, se separa y presiona contra la superficie interior de la carcasa del manguito.
En los aviones, se utilizan frenos de disco o de zapata. Los helicópteros o aviones ligeros están equipados con frenos de tambor convencionales con dos pastillas, similares a los automóviles. En aeronaves más pesadas y rápidas, se utilizan frenos de tambor; dentro del cubo de una rueda de este tipo, se instala una gran cantidad de pastillas de freno de metal cerámico relativamente pequeñas alrededor de la circunferencia del tambor, que se encuentran en una cámara de freno de goma anular sellada. Cuando entra aire o lodo en la cámara, la cámara se infla, proporcionando una precarga del conjunto anular de zapatas a la superficie interior del tambor de freno, lo que provoca el frenado. Actualmente, muchos aviones militares pesados y de pasajeros utilizan frenos multidisco, fabricados de acuerdo con el principio de un embrague de motocicleta: dentro del tambor de freno hay un paquete de discos de acero perfilados o de titanio alternados con revestimientos de fricción cerámicos remachados alrededor de la circunferencia del freno. discos Cuando las varillas de empuje comprimen el paquete, se produce un frenado eficaz. Dado que esto genera una gran cantidad de calor, se puede instalar un motor eléctrico de alta velocidad con un impulsor dentro del tambor de freno, forzando el aire hacia el cubo de la rueda.
La pastilla de freno es una placa de metal, que es la base sobre la que se fija el forro de fricción. El bloque con la superposición repite la forma de la superficie sobre la que se presionan: un disco (un plano de fricción recto) o un tambor (un plano de fricción arqueado). La superposición de la base se fija con remaches o pegamento especial. Además, algunos automóviles prevén la instalación de un sensor de desgaste en el bloque.
La composición de los revestimientos de fricción modernos incluye cerámica, resinas especiales, caucho sintético, fibras orgánicas y minerales, rellenos y modificadores. La composición de los materiales de fricción es bastante compleja, y cada fabricante de pastillas de freno tiene la suya. El caso es que al frenar, las pastillas se calientan mucho, a veces hasta los mil grados. Al mismo tiempo, deben soportar con confianza temperaturas tan extremas, no colapsar ni perder sus propiedades de fricción.
Los principales enemigos de las pastillas de freno son el sobrecalentamiento, el agua, los aceites y los líquidos agresivos (anticongelante, líquido de frenos). Con eficacia de frenado insuficiente o crujidos y chirridos de los frenos, cuando el forro está desgastado y frena una base metálica, las pastillas deben ser reemplazadas, y solo se cambian en pares.
El funcionamiento de los mecanismos de freno de zapata se basa en el principio de conversión de energía. En este caso, la energía cinética del vehículo se convierte en calor debido a la fricción activa de la pastilla de freno en el disco, tambor o juego de ruedas de freno. Al frenar, se crea presión de aire, líquido de frenos o tensión del cable en el actuador de freno, que se transmite a los actuadores de freno: cilindros de freno o puño de freno. Son estos mecanismos los que obligan a la pastilla de freno a presionar contra el disco/tambor. Cuanto más fuerte sea la presión de la almohadilla, mayor será la fuerza de frenado generada. Al mismo tiempo, el par de fricción pastilla-disco (o pastilla-tambor) se calienta, absorbiendo la energía cinética del vehículo en movimiento, y se detiene.
Infografía: sustitución de pastillas de freno en un coche
Dispositivo del sistema de frenos (motocicleta). Parte 1
Producción de pastillas de freno en Rusia.
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