Segons el principi de funcionament hi ha frens de tres classes: de fregament, de fluid i elèctrics. Els frens de fregament transformen l’energia cinètica en energia calorífica per fregament entre dues superfícies, l’una fixa i l’altra mòbil. Els més simples són formats per un o dos socs o una cinta que frega l’element mòbil (una roda, un tambor, un eix, etc). El fre de tambor, emprat principalment en els automòbils, consta de dues parts: l’una, el tambor, va fixada a la roda, i l’altra, solidària a l’eix fix, és formada per dues peces articulades (socs o mordasses) recobertes de folre de fre, les quals pressionen sobre la cara interior del tambor quan hom acciona el fre. El tambor, construït generalment de fosa, ha de tenir una bona resistència mecànica, un elevat coeficient de fregament i ha d’ésser capaç d’absorbir una gran quantitat de calories sense deformació i sense un augment excessiu de la temperatura. En el fre de disc, de funcionament semblant a l’anterior, la part mòbil, el disc, és pinçada per unes mandíbules recobertes d’unes pastilles de fre, que exerceixen una pressió a ambdues cares del disc. Aquest sistema, tot i mantenir una potència del mateix ordre que el fre de tambor, ofereix més regularitat de funcionament, una millor evacuació de l’energia calorífica produïda i és més lleuger. Tots els frens de fregament poden ésser accionats per sistemes mecànics, hidràulics, pneumàtics o elèctrics. En els automòbils de turisme el sistema d’accionament gairebé únic es hidroestàtic i consisteix generalment en un cilindre hidràulic (cilindre mestre) l’èmbol del qual, doble, en ésser desplaçat pel moviment del pedal de fre, desplaça un petit volum d’oli simultàniament per dues canonades independents (doble circuit de seguretat) que arriben, respectivament, als petits cilindres (cilindre auxiliar) que accionen els frens de les rodes del davant i del darrere o bé el cilindre d’una roda del davant i el de la banda oposada del darrere (circuit encreuat) de manera que, en cas d’avariar-se un dels circuits, l’altre roman actiu i permet, malgrat tot, de frenar el vehicle. Altres dispositius de seguretat que incorporen els sistemes de frenada dels automòbils moderns són els limitadors o moduladors de frenada (sistema ABS o antipatinador) la funció dels quals consisteix a evitar que hom pugui aplicar a una roda un parell de frenada superior a la força d’adherència d’aquesta amb el sòl, circumstància en què s’esdevé el patinament i el consegüent blocatge de les rodes i hom perd el control de la direcció del vehicle. A vegades, en automòbils molt pesants, en què la força muscular del peu es insuficient per a proporcionar l’energia de frenada necessària, el pedal de fre no actua directament sobre l’èmbol del cilindre mestre sinó que ho fa a través d’un dispositiu amplificador de l’esforç dit servofrè. En el cas d’altres vehicles com ara camions, trens, etc, l’esforç de frenada necessari és proporcionat per aire a pressió contingut en un o més dipòsits que carrega de forma discontínua un compressor. En pitjar el pedal, una vàlvula pneumàtica de quatre vies deixa passar l’aire a pressió fins als cilindres pneumàtics (cambres de fre) que accionen el fre de cada roda. En els frens de fluid, un dispositiu solidari amb la part mòbil del sistema es mou en el si d’un fluid, el qual actua com a medi resistent. Aquest tipus de fre produeix només un alentiment del moviment, i és emprat en amortidors (d’automòbils, en artilleria, etc), com a complement d’un fre de fregament (alentidors de vehicles pesants) i en determinacions dinamomètriques. N'hi ha de tres tipus: els rotatius, formats per un rotor i un estator dins un càrter ple d’un fluid, els aerodinàmics, formats per una hèlix amb pales o una superfície (perforada o no) que augmenta la resistència de l’aire al moviment del sistema, i els alternatius, que empren la resistència d’un fluid en passar d’una part a l’altra d’un cilindre a través d’un petit orifici que hi ha en el pistó. Els frens elèctrics poden actuar per dissipació de l’energia mecànica, per la creació d’uns corrents induïts en unes masses metàl·liques o per recuperació d’aquesta energia i transformació en energia elèctrica per inversió del funcionament d’un motor elèctric emprat com a generador de corrent. Aquest tipus és emprat principalment en els ferrocarrils. En alguns casos (certes locomotores de vapor, avions d’hèlix, vaixells, etc) és fet servir com a fre el sistema anomenat de contramarxa, és a dir, fent funcionar el motor impulsor en sentit invers al de la marxa del mecanisme.
m
Tecnologia
Part del fre
© Fototeca.cat
Dispositiu capaç d’absorbir l’energia cinètica d’un sistema mecànic en moviment per tal de produir una disminució de la velocitat, provocar l’aturada completa o impedir l’acceleració.