Meccanica Applicata alle Macchine
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Freni meccanici
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Freni meccanici
I freni meccanici sono freni ad attrito radente, ossia, la cui azione è ottenuta mediante il contatto di strisciamento fra due superfici solide: una superficie con materiale ad alto valore del fattore di attrito viene premuta contro l’altra superficie collegata alla parte da frenare.
L’energia cinetica della macchina è dissipata in calore prodotto dallo strisciamento tra le due superfici.
I freni ad attrito radente sono utilizzati sia per il rallentamento sia per l’arresto del movimento. Il rallentamento può essere ottenuto anche con dispositivi a correnti di Foucault, a particelle magnetiche, o a fluido, ma non si ottiene l’arresto completo. Il freno deve produrre una adeguata coppia frenante in ogni condizione di uso, a caldo o a freddo, tra superfici asciutte o bagnate.
Esistono diverse classificazioni dei freni. I freni ad attrito possono essere classificati nel modo seguente con riferimento alla forma delle parti a contatto:
- a tamburo: esterno (a ceppi esterni) o interno (a ceppi interni);
- a nastro: semplice o differenziale;
- a disco: a disco rotante monodisco o multidisco, oppure, a disco fisso.
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Grandezze caratteristiche generali dei freni meccanici
Le grandezze che caratterizzano il comportamento dei freni sono:
- forza di comando (o di azionamento): è la forza costante (massima) esercitata dall’operatore sull’organo di comando del freno durante la frenatura;
- corsa di lavoro: è lo spostamento dell’organo di comando del freno dalla posizione di riposo alla posizione di frenatura;
- indice di comando: è il prodotto della forza di comando per la corsa di lavoro;
- efficacia secondo la definizione anglosassone (shoe factor):
\[E = \dfrac{\textrm{forza di attrito}}{\textrm{forza di comando}}\] - indice di regolarità (sensitivity): più è elevato l’indice, più il freno è sensibile alla variazione del fattore di attrito.
\[r = \dfrac{\textrm{variazione percentuale della coppia di frenatura}}{\textrm{variazione percentuale del fattore di attrito}}\]
Le caratteristiche da realizzare per un buon freno sono:
- modesta forza di comando;
- notevole efficacia, ma non tanto da provocare variazioni di velocità eccessive e conseguenti forze d’inerzia;
- modesto indice di regolarità per avere prestazioni il più possibili costanti anche al variare delle forze di attrito;
- scarsa necessità di manutenzione;
- forma costruttiva semplice;
- costo modesto.
