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Visualizza Versione Completa : "I freni... questi sconosciuti..."



primaaudi
04-09-2010, 02:14
Il titolo di questo thread è provocatorio in senso positivo. Esso è una citazione (motivo per il quale è virgolettato) di un mio amico quì sul forum (Lellah) il quale ogni qualvolta chiede un consiglio o un aiuto viene tacitamente mandato a cercare informazioni altrove. E questo mi dispiace molto soprattutto perchè lui è sempre pronto ad aiutare chiunque richieda il suo aiuto (me in primis) sempre prezios e competente.
Fatta questa premessa lo scopo di questo thread è rendere meno sconosciuti i soliti ignoti (freni) con tutto ciò che sappiamo a riguaro di dischi, tubi, pompe, pastiglie, supporti e quant'altro.
Credo che possa venirne fuori qualcosa di costruttivo che possa aiutarci ad orientarci in questa giungla di offerte perchè spero che intervenga anche qualche addetto ai lavori a correggere ciò che di non corretto potremmo scrivere.
Pronti?

Pierky81
04-09-2010, 11:47
Vito a breve avremo la possibilità di rivolgere queste domande direttamente a dei tecnici esperti del settore...

leellah
04-09-2010, 12:09
Ecco, prima domanda.

Brake bias e taratura dell'EBD: parametri di funzionamento.

primaaudi
04-09-2010, 15:14
Vito a breve avremo la possibilità di rivolgere queste domande direttamente a dei tecnici esperti del settore...

Non vedo l'ora perchè io mi rivolgo un pò a casaccio a gente che ha modificato il proprio impianto frenante ma spesso mi rendo conto che non ne sanno quanto il loro impianto potrebbe farci credere. Però una cosa l'ho capita, per sensibili aumenti di prestazioni (centralina + mappa + scarico + filtro aria) è inutile un cambio radicale dell'intero impianto frenante ma è sufficiente la sostituzione di dischi e pastiglie con prodotti più performanti. Ed è ciò che sto provando a fare io ora.

leellah
04-09-2010, 18:29
Vito, io invece mi sono fermato a riflettere su una frase trovata su un forum tedesco, evidentemente il tipo aveva colto (studi, esperienza sul campo, boh) l'essenza dei freni.

"Non capisco perchè gli impianti frenanti vengono dimensionati sulla potenza del motore, quando i parametri dovrebbero essere MASSA e VELOCITA' MASSIMA".

In effetti, a parità di tempo d'arresto, la potenza frenante è proporzionale alla massa e al quadrato della velocità:


http://img690.imageshack.us/img690/1223/calc1.jpg (http://img690.imageshack.us/i/calc1.jpg/)

Tris
07-09-2010, 13:03
"Non capisco perchè gli impianti frenanti vengono dimensionati sulla potenza del motore, quando i parametri dovrebbero essere MASSA e VELOCITA' MASSIMA".

Difatti sulla mia avrebbero potuto montare i freni ad aria come sui camion... tanto il compressore c'è già per le sospensioni...

aldoS3
07-09-2010, 23:57
RIFLESSIONI SUI FRENI

Il problema, a parte la potenza massima dell'impianto frenante è l'insieme.Cosa serve avere raddoppiata la potenza frenante se le gomme e le sospensioni non sono ottimali e deve intervenire l'abs?
Dopo aver maggiorato l'impianto sulla mia s3, riesco a far entrare l'abs ai 200 (le gomme infatti sono oscene)

il problema per noi guidatori sportivi sono le frenate ripetute e il surriscaldamento.

I freni trasformano l'energia cinetica in calore che il disco assorbe e poi rilascia nell'aria attraverso il sistema di ventilazione.
Migliorare l'efficienza di questo con condotti di aria forzata è assolutamente necessario

Piu è grande la massa del disco e più calore riesce ad assorbire/rilasciare,quindi avere i dischi piu grandi ma soprattutto spessi è certamente vantaggioso.
piu velocemente si smaltisce il calore e prima il sistema è pronto ad assorbirne altro quindi il sistema di ventilazione è fondamentale.

La forza di attrito è data dalla forza normale per il coefficiente di attrito.
Essendo il complesso pompa pinza una macchina semplice,più è grande la superficie dei pistoncini,maggiore è la forza sviluppata.
Per frenare di più bisogna quindi cambiare i materiali di attrito.

Sarebbe carino sapere in che percentuale i dischi forati aumentano il processo di raffreddamento.
E' altrettanto vero che un disco troppo forato e alleggerito perde massa capace di assorbire calore
per un uso stradale vivace penso che vadano piu che bene i lisci

Pinze radiali,monoblocco 4-6 12 pistoncini flottanti fisse, dischi flottanti semiflottanti o fissi....
Qualcuno si deve pur muovere penso. Credo sia meglio se è il disco a farlo,così può compensare i cambiamenti dimensionali dovuti alla dilatazione termica.Pinze fino a 6 pistoncini,meglio se leggere e disposte all'interno del passo dell'auto per accentrare i pesi

ogni commento, critica o ragguaglio tecnico è gradito!!

leellah
08-09-2010, 00:11
Una buona disamina, Aldo.

Mi permetto di correggerti sulla massa del disco.
Il materiale assorbe una certa quantità di calore, ma deve anche cederlo il prima possibile.
Per far questo nei dischi autoventilanti, a parità di massa del disco, si massimizzano le superfici radianti e si fanno funzionare i dischi come dei ventilatori (aspirazione lato mozzo).

Mi sto cimentando su una piccola analisi dinamica della frenatura... spero di poter postare qualcosa di utile/interessante prossimamente.

aldoS3
08-09-2010, 00:51
Il materiale assorbe una certa quantità di calore, ma deve anche cederlo il prima possibile.
Per far questo nei dischi autoventilanti, a parità di massa del disco, si massimizzano le superfici radianti e si fanno funzionare i dischi come dei ventilatori (aspirazione lato mozzo).

Certo,sono stato impreciso,scusami.A questo proposito ho notato che sul catalogo brembo che potete scaricare dal loro sito ci sono modelli di dischi di eguali dimensioni ma con canalizzazioni interne diverse.lapiu tipica è quella a ventola che è comune anche sulle auto di serie, un'altra è invece a uscita radiale.Sarebbe bello capire il motivo di queste diverse scelte e la diversa efficacia dei sistemi.
Lellah dato che sei un tecnico, aiutami a chiarire i seguenti punti:

-motivazioni tecniche riguardo l'utilizzo dell'acciaio o della ghisa per i dischi
-perchè le moto montano dischi in acciaio inox mentre quelli delle auto arrugginiscono divinamente bene
-è meglio una frenata piu lunga e progressiva o una pinzata forte e breve per diminuire l'accumulo di calore
-Esemplificare matematicamente che una maggior superficie di pastiglia, a parità di coefficiente di attrito e di pressione esercitata sul pedale del freno, frena tanto uguale a quella più piccola
-Rapporto tra potenza frenante sviluppata dalla stessa pinza(e forza che esercita sul disco) a velocità angolare costante in dischi di diverso diametro (quindi diverse velocità periferiche)
-potremmo poi vedere che differenze dinamiche ci sono con dischi posizionati con diversi offset all'interno del cerchio

leellah
08-09-2010, 01:18
Tanta carne al fuoco... Non sono un tecnico, sono un semplice ingegnere appassionato, ma non sono del ramo!:wink:

Nessuna domanda si presta per una risposta telegrafica...

La ghisa contiene più carbonio dell'acciaio quindi è più dura e la pista frenante dura di più.
E' meglio la pinzata forte e breve, ma non sempre è possibile usare i freni così: io lo faccio e dopo 90k km ho ancora le pastiglie della fabbrica.
Ma è chiaro che se hai a bordo qualcuno un po' debole di stomaco....

Se non vari il diametro dei pistoncini tra due pastiglie di diversa superficie cambia solo la pressione specifica, ma non la forza applicata. Se A è la superficie dei pistoncini e p la pressione:

F=pA

F è costante, per cui la coppia frenante (m=c.attr., R=raggio medio della pastiglia, F=pA=forza assiale generata dalla pinza):

M=mRpA

è costante.

La potenza è definita come lavoro nell'unità di tempo, ovvero una forza per la velocità (w=velocità angolare, R=raggio medio della pastiglia):

P=fv=mpAv=mpAwR

La potenza frenante è proporzionale al raggio a cui si monta la pinza. Ricordiamoci che la potenza frenante massima però è devinita dall'anello "debole" della catena, il contatto pneumatico/asfalto.

Sulle moto mi trovi impreparato...

Riciwtf
09-09-2010, 18:44
Tutto questo è estremamente interessante, mi trovo d'accordo con chi dice che per una guida sportiva/sportiveggiante il vero problema è smaltire il calore accumulato dai dischi, per cui la modifica che sicuramente fa più la differenza è la creazione di un canale di raffreddamento forzato.

Io prossimamente mi attiverò per fare qualcosa del genere sulla mia, che ci tengo a specificare, pur avendo dei dischi di dimensioni ragguardevoli è priva di alcun condotto di raffreddamento per i freni (così come l'S3 d'altra parte), cosa che su una macchina da 16 quintali abbondanti e 270 KM/H è a mio avviso una mancanza importante e sicuramente la principale causa dei numerosi problemi incontrati dalle S3 sul fronte freni in pista.

Comunque sul fatto che la potenza della macchina non conti nel calcolo dell dimensionamento dell'impianto frenante mi sento di dissentire, una macchina con più cavalli in un percorso misto / lento frenerà più spesso e più pesantemente di un'auto con una potenza minore, raggiungendo velocità superiori in fase di rilascio e inserimento in curva.

leellah
09-09-2010, 23:56
Comunque sul fatto che la potenza della macchina non conti nel calcolo dell dimensionamento dell'impianto frenante mi sento di dissentire, una macchina con più cavalli in un percorso misto / lento frenerà più spesso e più pesantemente di un'auto con una potenza minore, raggiungendo velocità superiori in fase di rilascio e inserimento in curva.

Condivido, ho solo voluto estremizzare il concetto.
Ma scendi dallo Stelvio con una A8 (magari carica) e dopo ne riparliamo...:laugh:

aldoS3
10-09-2010, 01:04
lellah, per fermare una massa di 1000kg e una di 2000kg che viaggiano alla stessa velocità e nello stesso spazio serve il doppio della potenza frenante presumo.e questo non sarebbe neanche un problema grosso.però i freni della macchina da 2000kg,per quanto grossi,non potranno mai smaltire tutta l'energia che accumulano dalla trasformazione energia cinetica/termica con la stessa facilità dell'auto piu leggera.
Poi pensavo,se mettiamo pastiglie racing,olio 5.1 e disco flottante (delle stesse dimensioni dell'originale) non facciamo altro che innalzare la capacità del sistema di trasformare energia e assorbire calore.Piu vantaggioso questo ultimo fattore anche perchè piu sale la differenza di temperatura tra disco e aria circostante,piu il calore viene ceduto in fretta per gradiente termico.Però con 2-3 frenate decise in più andiamo lo stesso a saturare il sistema e siamo punto e a capo.IL che vuol dire che una pastiglia racing migliora si le prestazioni,ma la maggiorazione è sempre la scelta migliore.
oppure mettiamo i nebulizzatori d'acqua come i camion da corsa!!!

Riciwtf
10-09-2010, 14:03
Ma no, nessun nebulizzatore d'acqua...:D però secondo me la differenza tra non avere un condotto di raffreddamento (anche minimo) e averlo è ENORME.

leellah
11-09-2010, 00:24
l
Poi pensavo,se mettiamo pastiglie racing,olio 5.1 e disco flottante (delle stesse dimensioni dell'originale) non facciamo altro che innalzare la capacità del sistema di trasformare energia e assorbire calore.Piu vantaggioso questo ultimo fattore anche perchè piu sale la differenza di temperatura tra disco e aria circostante,piu il calore viene ceduto in fretta per gradiente termico.Però con 2-3 frenate decise in più andiamo lo stesso a saturare il sistema e siamo punto e a capo.IL che vuol dire che una pastiglia racing migliora si le prestazioni,ma la maggiorazione è sempre la scelta migliore.
oppure mettiamo i nebulizzatori d'acqua come i camion da corsa!!!

L'olio 5.1 bolle più in alto ma all'atto pratico non asporta più calore.

Quanto alle varie modalità di trasferimento di calore le metterei in quest'ordine di importanza per un disco da raffreddare:

- Convezione forzata: devo riguardarmi la teoria ma, se non ricordo male, il coefficiente di scambio termico varia col quadrato della velocità relativa.
- Radiazione: il flusso termico varia in tal caso con la quarta potenza della temperatura assoluta. Tra 20°C e 600° il calore scambiato aumenta di 80 volte, tra 20 e 700 di 120 volte...
- Conduzione: bah...

Certo che poter sfruttare il calore latente di vaporizzazione è una trovata fantasmagorica...:laugh:


Anche perché molto spesso una temperatura alta oltre migliorare lo scambio termico aumenta il coefficiente di aderenza pastiglia-disco.
Si tratta di trovare l'equilibrio termico che consenta di mantenere stabilità dimensionale dei dischi, e una temperatura in cui i materiali in gioco conservino ancora parte delle loro caratteristiche meccaniche.

Riciwtf
11-09-2010, 20:03
Certo, sicuramente avere l'impianto frenante troppo freddo non è il massimo perchè le parti in attrito non lavorano come dovrebbero, però se non si usano pastiglie proprio da corsa questo problema non dovrebbe influire molto, o no?

E comunque secondo me è meglio avere i dischi troppo freddi piuttosto che troppo caldi. :D

Riciwtf
13-09-2010, 14:04
Elaboro un pò il mio pensiero, magari sbagliato:

Dei freni troppo caldi finiscono per piegarsi, rompersi o comunque non frenare più per i motivi più vari (olio in ebollizione, pastiglie in fusione nucleare :D ecc...)

Dei freni troppo freddi in caso di inchiodata/staccata ci metteranno 1 secondo ad entrare in temperatura, forse neanche, e comunque freneranno meno (quanto meno dipende dalle pastiglie montate) ma almeno frenano.