El principio de funcionamiento de las pastillas de freno para automóviles es
esencialmente convertir la energía cinética del vehículo en energía térmica a través de la fricción , logrando así desacelerar o detener el vehículo. Todo el proceso se logra mediante la estructura mecánica del sistema de frenado y el principio de tribología en coordinación. Específicamente, se divide en los siguientes pasos básicos:
1. Transmisión de señal de frenado y amplificación de fuerza.
Cuando el conductor pisa el pedal del freno, la fuerza mecánica del pedal se transmite al cilindro maestro del freno. El pistón dentro del cilindro maestro se comprime, empujando el líquido de frenos para que fluya por las líneas de freno selladas. Para un sistema de frenado hidráulico, el líquido de frenos transmite uniformemente la presión a las pinzas de freno de cada rueda. Para los sistemas de frenado neumáticos (utilizados principalmente en vehículos pesados como camiones y autobuses), se utiliza aire comprimido para empujar el pistón de la pinza.
Este proceso aprovechará el principio de palanca y las características de presión de los sistemas hidráulicos/neumáticos para amplificar varias veces la fuerza del pedal más pequeña aplicada por el conductor para alcanzar la poderosa fuerza requerida para frenar.
2. El contacto y adherencia entre pastillas de freno y discos de freno.
El pistón dentro de la pinza de freno se extiende hacia afuera bajo presión, empujando las pastillas de freno a ambos lados de la pinza (divididas en pastillas de freno internas y externas), lo que hace que se adhieran rápidamente a la superficie del disco de freno que gira sincrónicamente con la rueda.
La superficie de fricción de la pastilla de freno presionará completamente contra el disco de freno. En este punto, se elimina la brecha entre los dos y entra en la etapa de frenado por fricción.
3. La generación de calor por fricción logra el consumo de energía cinética.
Cuando el material de fricción de la pastilla de freno entra en contacto con el disco de freno, generará una fuerte fuerza de fricción. Esta fuerza de fricción impedirá la rotación del disco de freno, y el disco de freno está conectado rígidamente a la rueda, dificultando así la rotación de la rueda.
Durante este proceso, la energía cinética del movimiento del automóvil se convierte en energía térmica a través de la fricción y el calor se disipa en las pastillas de freno, los discos de freno y el aire circundante. Cuando la energía cinética de un vehículo se consume continuamente, su velocidad irá disminuyendo gradualmente hasta detenerse por completo.
4. Liberación y reinicio del freno
Cuando el conductor suelta el pedal del freno, la presión en el cilindro maestro del freno se alivia y la presión en las líneas del freno cae. El resorte de reinicio dentro de la pinza de freno devuelve el pistón a su posición original, creando un nuevo espacio entre las pastillas de freno y los discos de freno. El efecto de fricción desaparece y las ruedas vuelven a un estado de rotación libre, completando así el proceso de frenado.
Complementario: factores clave que afectan el efecto de frenado
El rendimiento de los materiales de fricción: el coeficiente de fricción de los materiales de fricción de las pastillas de freno determina directamente la magnitud de la fuerza de frenado. La resistencia a altas temperaturas puede evitar que el coeficiente de fricción caiga bruscamente a altas temperaturas (es decir, "desvanecimiento térmico"), asegurando la estabilidad del frenado continuo.
El ajuste entre las pastillas y los discos de freno: cuanto mayor sea el área de ajuste y más uniforme sea la presión, más estable será el efecto de frenado. Por lo tanto, la precisión del procesamiento de las pastillas de freno y el diseño de las pinzas son de vital importancia.
Eficiencia de disipación de calor: si el calor generado durante el frenado no se puede disipar a tiempo, provocará que la temperatura de las pastillas y los discos de freno sea demasiado alta. Esto no sólo reduce el rendimiento de frenado sino que también puede acelerar el desgaste de las pastillas de freno e incluso provocar fallos de frenado.
El principio de funcionamiento de las pastillas de freno para automóviles es esencialmente convertir la energía cinética del vehículo en energía térmica a través de la fricción , logrando así desacelerar o detener el vehículo. Todo el proceso se logra mediante la estructura mecánica del sistema de frenado y el principio de tribología en coordinación. Específicamente, se divide en los siguientes pasos básicos:
