La comprensión de Frenos de Automóviles

La comprensión de Frenos de Automóviles

El sistema de frenos del automóvil trabaja en tres teorías fundamentales: la Ley de Pascal, el apalancamiento y la fricción. Cuando se aplican estas tres teorías, podemos comenzar a entender los frenos del coche.

Ley de Pascal se ocupa de la forma en que actúan los fluidos en un sistema hidráulico cerrado. Sin este sistema hidráulico cerrado, no hay presión se puede desarrollar en el sistema de frenos. Arquímedes amplió nuestro conocimiento de los principios de uso de apalancamiento para hacer el trabajo en el 400s AC Sin la aplicación de estos principios, la fuerza suficiente no se puede aplicar al sistema para hacer el trabajo en el primer lugar. Principios de la fricción y la termodinámica nos permiten determinar los materiales adecuados para su uso en una pastilla de freno o un zapato y diseñar el sistema en su conjunto para operar en el rango de temperatura utilizable.

Ley de Pascal


Ley de Pascal establece que, porque los líquidos son prácticamente no compresible, cualquier fuerza aplicada a un sistema hidráulico cerrado se sentía igual y al instante en todo el sistema. Se va a mostrar que cuando se aplica una fuerza a un cilindro de un sistema cerrado, la salida es directamente proporcional a la relación de la entrada a los pistones de salida.

Si nos fijamos en la forma en que los frenos dejen su coche, se hace evidente que las fuerzas requeridas son muchas veces la fuerza que puede ser aplicada al pedal de freno por el conductor. Así, al diseñar el sistema de frenos, necesitamos formas de multiplicar la fuerza aplicada al conductor. Una de las maneras en que esto se hace es aumentar el tamaño del pistón de salida; en este caso, el pistón de la pinza. Si un tamaño típico de pistón de entrada en la bomba de freno es de 1 pulgada, y un tamaño típico de pistón de salida es de 2 pulgadas, duplicamos la fuerza de salida.

Ahora, por el lado negativo. Viajamos también doble pistón en el lado de entrada cuando duplicamos el tamaño del pistón de salida. Esto significa que si el pistón de entrada es la mitad del tamaño de la salida a continuación, la entrada debe viajar el doble de lejos para compensar el volumen añadido detrás de la salida.

Por lo tanto, se trata de una solución de compromiso. Podemos multiplicar la fuerza que el conductor aplica al sistema mediante el aumento del tamaño del pistón de salida. Pero cuando lo hacemos, también aumentamos el recorrido del pedal. El proceso de diseño se encuentra en un delicado equilibrio aquí.

Apalancamiento

Hemos aumentado la fuerza de entrada del conductor, pero no es suficiente. Necesitamos otra manera de aumentar esa fuerza. El apalancamiento se utiliza para hacer eso. Una palanca y punto de apoyo es una máquina simple que aumenta la fuerza de salida por el comercio que para la distancia.

El uso del apalancamiento para aumentar la fuerza de entrada del conductor se encuentra en el conjunto del pedal de freno en sí. Este tipo de conjunto de la palanca 2 nos da una relación de pedal de freno típica de 3 a 1. La distancia desde el punto de apoyo al extremo de entrada es de 9 pulgadas, y la distancia desde el punto de apoyo al extremo de salida es de 3 pulgadas. Como resultado, esta proporción se triplica la fuerza de salida de la fuerza de entrada.

Por ejemplo, si el conductor aplica una fuerza de entrada de 100 libras, la salida sería de 300 libras. Por lo tanto, al igual que con la Ley de Pascal, la salida es directamente proporcional a la relación de entrada a salida.

Fricción

Todo esto nos lleva a la última pieza del rompecabezas. La fricción puede ser definida como la resistencia de movimiento relativo a los objetos en contacto uno con el otro. En términos más sencillos, la cantidad de fuerza requerida para deslizar un objeto sobre otro. Esta fuerza varía según el peso y el tipo de material. Algunos materiales pesan menos o son, por naturaleza, más pulido.

Si podemos entender el vehículo en movimiento a ser una fuente de energía cinética, luego de detener esa energía, hay que convertirlo a otro tipo de energía. La primera ley de la termodinámica se ocupa de la conservación de la energía y afirma que no podemos añadir o quitar de la energía, sólo podemos convertir de una forma de energía a otra. En el sistema de frenos del automóvil, lo hacemos mediante la conversión de la energía cinética del vehículo en movimiento en energía térmica.

El material en un zapato o pastilla de freno debe ser lo suficientemente dura para resistir el desgaste, pero lo suficientemente suave para generar buena fricción. Un ejemplo para empezar es una bola de billar se frotó sobre una mesa de vidrio. Dado que ambos objetos son difíciles, menos fricción se desarrolla y se genera menos calor. ¿Qué tal un bloque de goma sobre un piso de concreto? Nos estamos acercando, pero el bloque de goma se desgastan rápidamente. Una gran cantidad de fricción, pero no durabilidad.

Esta es la razón por el material de fricción de la automoción es un compuesto de materiales, incluyendo el carbono y el bronce. Carbono es duro y tiene buenas características de desgaste; bronce es suave y tiene buen coeficiente de características de fricción. Estos materiales nos permiten generar la máxima conversión de energía con una buena durabilidad.

Conclusiones

Ley de Pascal nos da la capacidad de transmitir la fuerza a los componentes de freno y aumentar esa fuerza. El apalancamiento nos permite otro aumento de la fuerza aplicada, y la fricción nos permite utilizar esa fuerza para convertir la energía cinética en energía térmica y reducir la velocidad del vehículo hacia abajo.

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