Apostila_Veículos_2012_Cap1_12
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Apostila_Veículos_2012_Cap1_12


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freios deve ser esta-
belecido pelo operador (condutor do veículo) com base na experiência passada e severidade
do uso do veículo.
Por exemplo, o cilindro mestre, tubo, mangueiras, cilindros de rodas e pinças de freio
constituem um sistema selado, nos quais normalmente não entram impurezas. No entanto,
após um tempo prolongado de uso, partículas finíssimas, decorrentes do desgaste normal,
se misturam ao fluído de freio e podem obstruir os furos de alimentação e de compensação,
prejudicando o bom funcionamento do sistema.
Com o tempo o fluido de freio absorve umidade do ar que, além de auxiliar na corrosão
interna da tubulação pode formar vapor, com o aumento da temperatura, ocasionando a
perda de eficiência do freio. Portanto, por segurança, recomenda-se trocar o fluido de freio
uma vez ao ano ou a cada 20\uf03a000 km, ou então fazer um programa de revisões periódicas
O reservatório de fluido de freio, que se situa sobre o cilindro mestre, é sempre bem
visível, estando na posição mais alta e acessível no compartimento do motor. A verificação
do nível de fluido é também uma ação de prevenção. A necessidade de completar o nível do
reservatório com fluido de freio, indica que existe algum vazamento, sugerindo portanto uma
revisão geral no sistema.
Quando para a ação de frenagem é requerido o acionamento do pedal de freio mais de
uma vez, há indicação de fuga de fluido, ou problemas com os retentores nos cilindros de
rodas ou no cilindro mestre. Em caso de existência de ar na canalização hidraúlica do freio,
deve-se fazer uma sangria no sistema, ou seja, retirar do ar deste sistema. Esses testes devem
ser feitos com o carro parado e o motor ligado se possuir servo freio assistido com vácuo.
Nos veículos com freio assistido a vácuo e o motor desligado, depois de acionado duas ou três
vezes em sequência, o pedal fica mais duro, dado que a câmara de vácuo tem a sua depressão
diminuida em cada acionamento.
Sobre as pastilhas, lonas, discos e tambores de freio, a manutenção preventiva se restringe
a acompanhar a vida desses componentes, efetuando o controle de desgaste, medindo a
espessura dos mesmos. Esses componentes possuem recomendações bem precisas, quanto a
espessura mínima de funcionamento, definidas pelo fabricante. O tempo de vida de cada um
desses elementos depende do uso do veículo.
Capítulo 4 - Mecânica da frenagem e freios 92
4.4.3 Manutenção preditiva
A manutenção preditiva está associada a predição da falha. Assim sendo, ela exige
dispositivos que monitorem o item, indicando por intermédio desse sensor a condição limite
de vida. No sistema de freio hidráulico tem-se, por exemplo, o sensor de nível do fluido de
freio. Quando o nível de fluido está abaixo do mínimo indicado pela condição de projeto,
o sensor ascende a luz de freio, instalada no painel do veículo. Isso é uma indicação de
manutenção preditiva, dado que no instante de sinalização do sensor, tem-se ainda fluido
para atuar sobre o freio e executar a parada do veículo
A correção da falha é feita na medida que se recupere o nível do fluido. Evidentemente,
se isso ocorre, deve-se fazer uma verificação geral do circuito, pois algum dos problemas
anteriormente apresentados, podem estar ocorrendo.
Alguns carros vem dotados de pastilhas de freio, equipadas com sensor de espessura (ou
de desgaste), e indicam o momento da troca.
Observa-se, contudo, que o sensor pode falhar. Então é importante manter uma progra-
mação de manutenções preventivas, para detectar eventuais problemas e assim se antecipar
as falhas.
4.5 Carga nos eixos com o veículo em frenagem
Como visto no Curso de Análise Dinâmica, as resistências ao movimento alteram as
reações dos pneus em relação ao solo quando o veículo se desloca. Como o veículo durante a
frenagem está em movimento, esse efeito também se manifesta. A modelagem que é desen-
volvida a seguir é bastante semelhante àquela desenvolvida no curso citado. As diferenças,
estão por conta de se ter força de frenagem em vez de força motriz e do sentido da força de
inércia mudar, em função da aceleração também ter mudado de sentido.
Seja o veículo mostrado na Figura 4.1. Do equilíbrio de forças na direção do movimento
se tem:
\uf046\uf066 = \uf046\uf049 \u2212 (\uf051\uf053 +\uf051\uf072 +\uf051\uf061) (4.1)
sendo:
\uf046\uf066 = \uf046\uf066\uf049 + \uf046\uf066\uf049\uf049 - força de frenagem;
\uf046\uf066\uf049 , \uf046\uf066\uf049\uf049 - força de frenagem nos eixos dianteiro e traseiro;
\uf051\uf061 - resistência aerodinâmica;
\uf051\uf072 = \uf051\uf072\uf049 +\uf051\uf072\uf049\uf049 - resistência de rolamento;
\uf051\uf072\uf049 , \uf051\uf072\uf049\uf049 - resistência ao rolamento dos eixos dianteiro e traseiro;
\uf046\uf049 - força de inércia;
\uf051\uf053 - resistência ao aclive.
As resistências ao movimento modificam as cargas nos eixos de um veículo como aquele
representado na Figura 4.1. Assim, para quantificar a variação da carga normal ao solo
aplicam-se as outras duas equações adicionais de equilíbrio no plano, o que resulta em:
Capítulo 4 - Mecânica da frenagem e freios 93
CG
 RI RII
 G cos \uf061
Q aQs +FI
Ff I Ff IIQrIIQrI
 h
 a a II I
Figura 4.1: Modelo diagramático de um veículo em frenagem.
\uf052\uf049 \uf06c = \uf061\uf049\uf049 (\uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\u2212 \uf046\uf07a)\u2212 (\uf051\uf061 +\uf051\uf053 \u2212 \uf046\uf049) \uf068\u2212\uf04d\uf04c (4.2)
\uf052\uf049\uf049 \uf06c = \uf061\uf049 (\uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\u2212 \uf046\uf07a) + (\uf051\uf061 +\uf051\uf073 \u2212 \uf046\uf049) \uf068+\uf04d\uf04c (4.3)
sendo:
\uf046\uf07a - a força de sustentação (age no centro de pressão);
\uf04d\uf04c - o momento devido a resistência aerodinâmica e a força de sustentação.
Admitindo que a força de sustentação bem como os momentos devido a resistência aero-
dinâmica e a força de sustentação sejam desprezáveis, as últimas duas expressões podem ser
reescritas como:
\uf052\uf049 \uf06c = \uf061\uf049\uf049 \uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\u2212 (\uf051\uf061 +\uf051\uf053 \u2212 \uf046\uf049) \uf068\uf03b (4.4)
\uf052\uf049\uf049 \uf06c = \uf061\uf049 \uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae+ (\uf051\uf061 +\uf051\uf073 \u2212 \uf046\uf049) \uf068\uf03a (4.5)
Por outro lado, da expressão (4.1) rearranjada, tem-se:
\uf051\uf073 +\uf051\uf061 \u2212 \uf046\uf049 = \u2212 (\uf046\uf066 +\uf051\uf072) (4.6)
Com isto, as equações (4.4) e (4.5) se simplificam para:
\uf052\uf049 = (1\u2212 \uf078) \uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae+ (\uf046\uf066 +\uf051\uf072) \uf068\uf06c (4.7)
\uf052\uf049\uf049 = \uf078\uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\u2212 (\uf046\uf066 +\uf051\uf072) \uf068\uf06c (4.8)
É importante salientar mais uma vez que, nesta modelagem, o efeito da força de susten-
tação, bem como o seu momento e o da resistência aerodinâmica não foram consideradas,
porém estes efeitos podem ser facilmente adicionados nas duas expressões anteriores.
Nas equações (4.7) e (4.8), o último termo do lado direito de ambas, é denominado de
transferência de carga entre os eixos dianteiro e traseiro. Assim a transferência de carga
entre eixos para um veículo em operação de frenagem é dada por:
\u2206\uf047 = (\uf046\uf066 +\uf051\uf072) \uf068\uf06c \uf03a (4.9)
Capítulo 4 - Mecânica da frenagem e freios 94
Numa análise preliminar considera-se três casos distintos, que são:
\u2022 Freio na dianteira, apenas;
\u2022 Freio na traseira, apenas;
\u2022 Freio nas quatro rodas.
4.5.1 Freios na dianteira
Na situação em que os freios só atuam sobre as rodas do eixo dianteiro, a força de
frenagem é o produto da força normal ao solo com o coeficiente de atrito entre pneu e pista,
ou seja
\uf046\uf066\uf049 = \uf0b9\uf052\uf049 \uf03b (4.10)
ou
\uf046\uf066\uf049 = \uf0b9
\u2219
(1\u2212 \uf078) \uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae+ (\uf046\uf066\uf049 +\uf051\uf072) \uf068\uf06c
¸
\uf03a (4.11)
Lembrando que a resistência de rolamento é
\uf051\uf072 = \uf066 \uf047 \uf063\uf06f\uf073\uf0ae (4.12)
a força de frenagem para um veículo com freios somente no eixo dianteiro é dada por:
\uf046\uf066\uf049 = \uf0b9\uf047
"
(1\u2212 \uf078) + \uf066 ¡\uf068\uf06c ¢
1\u2212 \uf0b9 ¡\uf068\uf06c ¢
#
\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\uf03a (4.13)
4.5.2 Freios na traseira
Na situação em que os freios só atuam sobre as rodas do eixo traseiro, a força de frenagem
é dada por
\uf046\uf066\uf049\uf049 = \uf0b9\uf052\uf049\uf049 \uf03b (4.14)
Assim, a equação (4.8) pode ser reescrita como:
\uf046\uf066\uf049\uf049 = \uf0b9
\u2219
\uf078\uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\u2212 (\uf046\uf066\uf049\uf049 + \uf066 \uf047 \uf063\uf06f\uf073\uf0ae) \uf068\uf06c
¸
(4.15)
Isolando a força de frenagem \uf046\uf066\uf049\uf049 desta última equação, tem-se:
\uf046\uf066\uf049\uf049 = \uf0b9\uf047
"\uf078\u2212 \uf066 ¡\uf068\uf06c ¢
1 + \uf0b9 ¡\uf068\uf06c ¢
#
\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\uf03a (4.16)
Capítulo 4 - Mecânica da frenagem e freios 95
4.5.3 Freios nas quatro rodas
No caso de freios nas quatro rodas a força de frenagem é:
\uf046\uf066 = \uf0b9 (\uf052\uf049 +\uf052\uf049\uf049) (4.17)
ou
\uf046\uf066 = \uf0b9\uf047\uf063\uf06f\uf073\uf0ae\uf03a (4.18)
Com o valor da força de frenagem determinado para cada um dos casos analisados, o
passo seguinte é o cálculo das reações \uf052\uf049 e \uf052\uf049\uf049 . Para isto, basta substituir o valor da força
frenagem determinados nas expressões (4.13), (4.16) e (4.18) nas equações (4.7) e (4.8).
4.6 Desaceleração
Tendo sido determinadas as forças de frenagem para os três