Comprender el sistema de frenado hidráulico

Con la comprensión del sistema de frenos en los automóviles, es muy necesario hablar sobre el tipo hidráulico, ya que se usa ampliamente. El sistema de frenos utiliza líquido hidráulico para transmitir el pedal del freno o nivelar la fuerza a las zapatas finales del tambor o a la pinza del disco para que prevalezca el frenado.

En un sistema de frenado hidráulico, la fuerza mecánica del pedal del freno se transmite y se convierte en presión hidráulica con la ayuda del cilindro maestro. Esto se explicará con más detalle.

El sistema de frenos hidráulicos funciona con el principio de la ley de pascal. Las leyes establecen que siempre que se aplica presión sobre un fluido, se desplaza uniformemente en todas las direcciones. Hoy veremos la definición, las funciones, la construcción, las aplicaciones, los componentes, el diagrama, los tipos, el funcionamiento, así como las ventajas y desventajas del sistema de frenado hidráulico.

¿Qué es el sistema de frenado hidráulico?

Un sistema de frenos hidráulicos es un mecanismo de frenado que utiliza líquido de frenos para transmitir fuerza al sistema. La presión de transferencia de fluido del mecanismo de control al mecanismo de frenado.

El sistema de frenado hidráulico se usa ampliamente en vehículos de cuatro ruedas de baja velocidad como Tata Ace. Funciona con el tipo tambor, mientras que el tipo disco se usa en casi todos los autos. También se usa en algunas bicicletas. Los frenos hidráulicos de acción simple se usan en los frenos de las ruedas delanteras de algunos pulsar, mientras que los frenos hidráulicos de acción doble se usan en casi todas las condiciones mencionadas anteriormente.

Funciones del sistema de frenado hidráulico

A continuación se muestran las funciones del sistema de frenado hidráulico en el sistema automotriz:

• El freno hidráulico genera una fuerza muy alta en comparación con el frenado mecánico.
• El frenado final es rápido y eficaz, por eso se usa en vehículos de alto rendimiento.
• El desgaste por fricción que se produce en el sistema de frenado mecánico se reduce en gran medida a un nivel óptimo en el sistema de frenado hidráulico.
• Las posibilidades de falla de los frenos se reducen en el sistema de frenado hidráulico en comparación con los tipos mecánicos, debido a la conexión directa entre el actuador (pedal o palanca del freno) y el disco o tambor del freno.
• El sistema de frenado hidráulico es muy fácil de reparar debido a su menor complejidad en comparación con los frenos mecánicos.

Construcción

La construcción de un sistema de frenado hidráulico implica la disposición de la siguiente parte:

Pedal de freno o nivel, una varilla de empuje, que también se conoce como varilla de accionamiento, un conjunto de cilindro maestro que lleva un conjunto de pistón. Se compone de uno o dos pistones, un resorte de retorno, una serie de juntas o juntas tóricas y un depósito de líquido. La construcción de un sistema de frenado hidráulico contiene líneas hidráulicas reforzadas y el conjunto de la pinza de freno consta de uno o dos pistones huecos de aluminio o acero cromado. Se conoce como pistones de pinza. Hay un conjunto de pastillas de freno termoconductoras y un rotor, que también se conoce como disco o tambor de freno unido a un eje.

Un líquido de frenos a base de glicol-éter llenó el sistema para transmitir la fuerza a las cuatro ruedas. Aunque también se pueden emplear otros fluidos. De repente, los fabricantes comienzan a diseñar vehículos de pasajeros con frenos de tambor en las cuatro ruedas. Convencionalmente, el freno de disco se usa en la rueda delantera mientras que los frenos de tambor se emplean en la rueda trasera.

Los frenos de disco tienen una mejor disipación de calor y una mayor resistencia a la decoloración, y también son más seguros que los frenos de tambor. Esta es la razón por la que los frenos de disco en las cuatro ruedas han aumentado enormemente durante el año. Además, los frenos hidráulicos ofrecen un retiro de la pastilla más rápido y consistente al soltar el pedal.

Aplicaciones

La aplicación común de los frenos hidráulicos que lo hacen popular es porque se usa en vehículos. El sistema es muy utilizado debido a sus grandes ventajas. Varios tipos de industrias de transporte y material rodante, como la aeroespacial, el transporte pesado, la marina y los sistemas fuera de carretera, también hacen un gran uso del sistema de frenado hidráulico. El sistema también está diseñado en equipos industriales como máquinas herramienta, bombas, transportadores, motores, robótica y automatización. El gran uso se debe a que el sistema de frenado mecánico no puede ofrecer nada mejor que lo que ofrece y es significativamente más fácil de modular.

Componentes del sistema de frenos hidráulicos

A continuación se muestran los componentes del sistema de frenos hidráulicos y sus funciones:

Freno de tambor:

Los frenos de tambor son un pequeño tambor redondo diseñado con un juego de zapatas de freno. Las zapatas de freno se apoyan en una placa trasera que se fija a la carcasa del eje con pernos. Gira junto con las ruedas y resiste la rotación de la rueda cuando se presiona el pedal del freno. Las zapatas se desplazan hacia el tambor para que se produzca el frenado.

Freno de disco:

Los frenos de disco están diseñados con un rotor de metal en forma de disco atornillado al cubo de la rueda. El rotor de metal gira dentro de la rueda. A medida que se presiona el pedal del freno, las pastillas de freno se presionan contra el disco, lo que hace que el vehículo o dispositivo disminuya la velocidad.

Pedal de freno:

Así como es común en los automóviles tener un pedal de freno para aplicar los frenos, el sistema de frenado hidráulico también lo usa. El pedal está conectado al maestro del cilindro mediante un cable mecánico o una biela.

Cilindro maestro:

El cilindro maestro es la parte que convierte la fuerza aplicada del pedal en presión hidráulica. La función de la pieza es desarrollar presión, igualar la presión requerida para el frenado y también evitar contaminantes como el agua y el aire. Los componentes del cilindro maestro incluyen carcasa, depósito, pistón, copa de goma, presión, válvula de retención, etc.

Cilindro de rueda:

Un cilindro de rueda en el sistema de frenos hidráulicos ayuda a convertir la presión hidráulica en presión mecánica. en su funcionamiento, empuja las zapatas de freno hacia el tambor. El cilindro de rueda se clasifica en dos que incluyen un cilindro de rueda escalonado y un cilindro de rueda de un solo pistón.

Líneas o mangueras de freno:

Las líneas o mangueras de freno ayudan a transferir fluido a alta presión entre diferentes componentes. la diferencia entre los dos es que las líneas de freno son de construcción rígida, hechas con tubos de acero de doble pared. Estas mangueras de freno son flexibles y se pueden mover. Los fluidos hidráulicos pasan por el componente cuando se presiona el pedal del freno.

Líquido de frenos:

Los líquidos de frenos son los medios a través de los cuales se transfiere la presión a los cilindros de las ruedas. Los líquidos para frenos hidráulicos deben tener un punto de congelación bajo, tolerancia al agua, lubricación, resistencia a la corrosión, viscosidad adecuada y alto punto de ebullición.

diagrama del sistema de frenado hidráulico: 

Especificaciones

A continuación se muestra la especificación de rendimiento que debe tenerse en cuenta al elegir un sistema de frenos hidráulicos:

• Clasificación de par:es la clasificación de par máximo para que el freno sea igual o superior al requisito de la aplicación.
• Potencia:es la capacidad máxima o potencia nominal del freno.
• Velocidad:esta especificación se aplica solo a los frenos giratorios, que es la clasificación máxima de velocidad giratoria.
• Presión máxima:el límite de presión máxima para los frenos hidráulicos.
• Configuración del eje:cómo se montará el freno (en línea, paralelo o en ángulo recto).

Tipos de sistema de frenado hidráulico

A continuación se muestran los distintos tipos de sistema de frenado hidráulico:

Los sistemas de frenos hidráulicos se clasifican en dos bases; La base del mecanismo de contacto por fricción y la base de la distribución de la fuerza de frenado.

La base del contacto por fricción es de dos tipos, que incluye;

• Freno de tambor o frenos hidráulicos de expansión interna
• Frenos de disco o frenos hidráulicos de contracción externa.

La base de distribución de fuerza también tiene dos tipos de freno hidráulico como;

• Frenos hidráulicos de simple efecto
• Frenos hidráulicos de doble efecto.

Estos se explicarán en detalle en la sección de principios de funcionamiento.

Principio de funcionamiento

Debido a que existen varios tipos de sistemas de frenos hidráulicos, explicaremos el funcionamiento ya que varían. Desde el tambor y el freno de disco hasta los frenos hidráulicos de acción simple y doble.

Funcionamiento del sistema de frenos hidráulicos de tambor

En el tipo de freno hidráulico, la actuación del pedal del freno está unida al pistón de un cilindro maestro mediante una biela. Esto, a su vez, empuja el pistón del cilindro maestro dentro del cilindro maestro, funcionando como un sistema de inyección o una jeringa médica.

El pistón dentro del cilindro maestro comprime el líquido de frenos, que luego ofrece la conversión de energía mecánica en presión hidráulica. Este líquido de frenos altamente comprimido se mueve dentro del freno que luego transfiere la presión hidráulica del cilindro maestro al tambor del freno. Tan pronto como el líquido de frenos a alta presión ingresa al cilindro del tambor o al cilindro de la rueda, el pistón del cilindro se mueve debido a la alta presión. Esto, a su vez, expande las zapatas de freno estacionarias unidas a él.

La expansión de las zapatas de freno provoca el contacto de fricción entre las zapatas y el revestimiento del tambor (la parte giratoria del tambor) para convertir la energía cinética del vehículo en energía térmica, lo que hace que ocurra el frenado.

Funcionamiento del freno hidráulico de disco:

El funcionamiento del freno hidráulico de disco es muy similar al de los tipos hidráulicos de tambor, pero con una ligera diferencia. La diferencia comienza desde donde el líquido de frenos de alta presión ingresa a las líneas de freno.

Los líquidos de frenos de alta presión ingresan a la pinza de disco desde las líneas de freno que luego provocan el movimiento en el pistón del cilindro de la pinza. El pistón del cilindro de la pinza provoca el movimiento de la pastilla de freno que está unida al pistón dentro de la pinza.

El movimiento de las pastillas de freno hace que se sujeten con el rotor del disco giratorio. Estos componentes entran en contacto por fricción entre sí. Esto hace que se produzca la conversión de la energía cinética del vehículo en energía térmica, lo que hace que el vehículo se detenga o desacelere.

Funcionamiento del freno de tambor y disco de simple y doble efecto:

Los componentes de los frenos hidráulicos de simple y doble efecto son los mismos. Ya sea que se trate del freno de efecto simple tipo tambor o del freno de efecto simple tipo disco, no hay diferencia. Bueno, pueden ocurrir diferencias en el cilindro maestro utilizado para decidir la distribución de la fuerza de frenado. Por ejemplo, en bicicletas con frenado en una sola rueda o frenado en dos ruedas, en vehículos, frenado en dos ruedas o frenado en todas las ruedas.

El tipo de sistema de frenos de tambor de acción simple que funciona es exactamente como el principio mencionado anteriormente. eso es para el sistema de frenos hidráulicos de tambor. en su funcionamiento, una sola rueda o ruedas pf individuales obtienen la fuerza de frenado.

En el freno hidráulico de doble acción, el líquido de frenos de alta presión del cilindro maestro se suministra en dos direcciones. es decir, en la bicicleta ambas ruedas y los automóviles en las cuatro ruedas debido al cilindro maestro en tándem.

Un freno hidráulico de disco de acción simple también funciona como el tipo de freno de disco que se explicó anteriormente. La rueda o un solo par de ruedas obtiene la fuerza de frenado. Mientras que el freno hidráulico de disco de doble acción distribuye el fluido a alta presión del cilindro maestro en dos direcciones. por ejemplo, en motos en las dos ruedas y coches en las cuatro ruedas gracias a la bomba de freno tándem.

Esta explicación es para los frenos hidráulicos de acción simple y doble.

Vea el video a continuación para obtener más información sobre cómo funciona el sistema de frenado hidráulico:

Ventajas y desventajas del sistema de frenado hidráulico

Ventajas:

A continuación se muestran los beneficios del freno hidráulico en los automóviles:

• Ofrece el mismo esfuerzo de frenado a las cuatro ruedas.
• La fuerza aplicada se puede aumentar o disminuir cambiando el tamaño del pistón y el cilindro.
• Hay menos tasa de desgaste porque no hay juntas.

Desventajas:

Las limitaciones del sistema de frenado hidráulico incluyen:

• Fuga de líquido de frenos que podría estropear las zapatas de freno.
• La presencia de bolsas de aire puede destruir todo el sistema.

En conclusión, el sistema de frenado hidráulico es mejor para la elección de frenado para automóviles y otras aplicaciones mecánicas. En este artículo, hemos aprendido en detalle sobre el sistema, que incluye definición, funciones y construcción. También vimos las aplicaciones, los componentes, los tipos y los principios de funcionamiento del sistema de frenado hidráulico.

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