Cos'è la Ganascia Freno? Usura del Ferodo a Tamburo
Cos'è la ganascia freno nei mezzi pesanti: differenza dal ferodo, fissaggio rivettato o incollato, usura del tamburo e quando sostituirla.
Il grafico del banco prova freni mostra subito il problema al collaudo di un rimorchio: la forza frenante di una ruota è nettamente inferiore rispetto a quella opposta. Tolto il tamburo, il quadro si chiarisce: delle due ganasce dello stesso assale, una è quasi nuova, l'altra consumata fino alle teste dei rivetti. Che il ferodo sia finito è evidente, ma la vera domanda è perché si sia consumato solo su quella ganascia. Nel freno a tamburo il ferodo non è un componente isolato: è la superficie finale di una catena che comprende il corpo metallico, l'albero della camma a S, la leva di registro e la camera pneumatica. Questa guida affronta la ganascia dei freni a tamburo di camion, trattori, autobus e rimorchi dentro questa catena: differenza tra corpo e materiale d'attrito, fissaggio rivettato e incollato, tracce di usura, rigenerazione o sostituzione completa, controllo dopo il montaggio.
Come funziona il freno a tamburo dei mezzi pesanti? Il ruolo della ganascia
Il freno a tamburo prende il nome dal componente a forma di campana che ruota con la ruota. La frenata avviene quando due ganasce vengono premute dall'interno contro la superficie interna del tamburo; per questo il nome tecnico corretto è freno a ganasce a espansione interna. L'energia cinetica del veicolo si trasforma in calore tra la superficie d'attrito e il tamburo e viene dissipata nell'aria attraverso la massa del tamburo. Tutto il resto dell'impianto esiste con un solo scopo: premere la ganascia contro il tamburo nel momento giusto, con la forza e l'angolazione giuste.
Sui veicoli pesanti la forza di spinta non viene generata idraulicamente ma con aria compressa. Quando si preme il pedale, la valvola invia aria alla camera pneumatica, l'aria spinge il diaframma, l'asta di spinta fa ruotare la leva di registro, la leva gira l'albero della camma a S e la camma apre verso l'esterno i rulli delle due ganasce, portando le superfici d'attrito a contatto con il tamburo. Rilasciando il pedale, l'aria si scarica, le molle di richiamo tirano le ganasce verso l'interno e tra tamburo e ferodo si riforma un piccolo gioco, la regolazione più critica del sistema.
Il freno di stazionamento e quello di soccorso usano le stesse ganasce, ma la forza arriva da un'altra fonte: la potente molla contenuta nel cilindro a molla si carica quando manca la pressione dell'aria e spinge meccanicamente le ganasce contro il tamburo. In un gruppo freno a tamburo, quindi, freno di servizio, freno di stazionamento e freno di soccorso condividono la stessa superficie d'attrito; l'usura del ferodo non incide solo sullo spazio di frenata ma anche sulla capacità del veicolo di restare fermo in pendenza.
Lo stesso compito lo svolge anche il freno a disco; la differenza sta nel modo in cui la forza viene trasmessa e nella gestione del calore. Il motivo per cui, sui veicoli pesanti, i due sistemi vengono scelti su assali diversi è approfondito nel confronto tra freno a disco e freno a tamburo. Questa guida resta sul lato tamburo e si concentra sul componente più consumato e frainteso del sistema: la ganascia.
| Componente | Funzione | Effetto del guasto sulla ganascia |
|---|---|---|
| Camera pneumatica a diaframma | Trasforma la pressione dell'aria in forza di spinta | Con il diaframma lacerato la forza cala, quella ruota si consuma meno |
| Cilindro a molla (stazionamento e soccorso) | Applica il freno meccanicamente tramite molla quando manca aria | Se la molla non si scarica del tutto la ganascia striscia in continuo e si brucia |
| Asta di spinta e leva di registro | Trasmette il moto lineare all'albero della camma come coppia | Corsa allungata, contatto tardivo e debole, usura irregolare |
| Albero della camma a S e boccole | Ruotando la camma apre le due ganasce in modo uguale | Con la boccola consumata la camma devia lateralmente, il ferodo si consuma su un lato |
| Rulli della camma | Trasferiscono il profilo della camma alla ganascia senza attrito | Grippaggio o fuoriuscita dalla sede, apertura tardiva di una sola ganascia |
| Perno e boccola della ganascia | Sostiene l'estremità articolata della ganascia e ne consente la rotazione | In caso di bloccaggio la ganascia non si assesta, usura puntuale sull'estremità |
| Molle di richiamo | Richiamano la ganascia verso l'interno a freno rilasciato | Con la molla affaticata il contatto non si interrompe, vetrificazione e surriscaldamento |
| Tamburo | Fornisce la superficie d'attrito e la capacità termica | Ovalizzazione e svasatura, usura conica e ondulata |
Il messaggio della tabella è semplice: il difetto letto sulla ganascia raramente è un difetto della ganascia stessa; più spesso è un difetto della forza che le arriva o della geometria su cui si assesta.
Che differenza c'è tra ganascia freno e ferodo?
La ganascia freno è il corpo metallico che porta il materiale d'attrito e lo preme contro il tamburo; il ferodo è il materiale d'attrito fissato sulla superficie esterna della ganascia, quello che si consuma fino a esaurirsi. Nell'uso corrente le due parole vengono spesso confuse; quando in officina si dice "abbiamo cambiato i ferodi" si intende di solito il ricambio completo, ganasce comprese. Tecnicamente sono due componenti distinti: la ganascia è un elemento strutturale che, se mantenuta correttamente, può accompagnare più cicli di ferodo, mentre il ferodo è un materiale di consumo che si esaurisce a ogni intervento.
Questa distinzione ha due conseguenze pratiche. La prima riguarda l'acquisto: "kit ferodi", "ganasce con ferodo montato" e "ganascia nuda" sono prodotti diversi, e va precisato cosa si sta ordinando. La seconda riguarda la diagnosi: bisogna capire se l'anomalia nasce dal corpo o dal materiale d'attrito. Se la superficie è consumata in modo uniforme il problema è nel consumo normale; se è mangiata da un lato, incrinata o il corpo è deformato, il problema è nella geometria del corpo e la sola sostituzione del ferodo non lo risolve.
Da quali parti è composto il corpo della ganascia?
Il corpo della ganascia è una struttura curva ottenuta saldando lamiera o parti stampate. La superficie esterna rivolta verso il tamburo si chiama piattello; su di essa viene applicato il ferodo. Sotto il piattello si trovano una o due nervature che danno resistenza alla flessione; nelle ganasce per mezzi pesanti si preferisce spesso la doppia nervatura, perché la frenata tende a inflettere la ganascia più che ad aprirla. A un'estremità si trova la sede del rullo, all'altra quella del perno; tra i due punti la ganascia si flette leggermente per assestarsi.
La caratteristica critica del corpo non è un singolo valore, ma la geometria nel suo insieme: raggio del piattello, parallelismo delle nervature, allineamento delle sedi di rullo e perno, planarità del piattello. Quando anche uno solo di questi valori si altera, la ganascia non aderisce completamente, l'area di contatto si riduce, la pressione aumenta e il ferodo si consuma molto più in fretta. Un corpo surriscaldato, urtato o che ha lavorato a lungo con i rivetti a contatto è più esposto a questa geometria alterata.
Ferodo rivettato o incollato: che differenza c'è tra i due sistemi di fissaggio?
Il ferodo viene fissato alla ganascia con uno di due metodi. Nel fissaggio rivettato il ferodo presenta fori con svasatura; rivetti in rame, ottone o alluminio vengono inseriti e ribattuti sul piattello con un'apposita ribattitrice. La testa del rivetto resta sotto la superficie, quindi una parte dello spessore è inutilizzabile fin dall'origine. Nel fissaggio incollato il ferodo viene legato alla superficie preparata del piattello con un adesivo resistente al calore, polimerizzato sotto pressione controllata; non ci sono fori né rivetti.
I due metodi si comportano in modo diverso. Nel fissaggio rivettato il ferodo può flettersi leggermente tra un punto di ribattitura e l'altro; anche se il tamburo non è perfettamente rotondo, la superficie tende ad assestarsi e polvere e residui vengono espulsi dagli spazi attorno ai rivetti. Lo spessore utilizzabile, però, arriva solo fino alla testa del rivetto: quando il ferodo raggiunge quel punto inizia il contatto metallo su metallo e il tamburo può rovinarsi in poco tempo.
Nel fissaggio incollato l'intero spessore è sfruttabile, la pressione si distribuisce in modo più uniforme e, non essendoci fori, l'integrità del materiale resta intatta anche quando è sottile. Il punto debole è il calore: l'adesivo è progettato per un intervallo di temperatura definito; in un freno che striscia o che ha subito più surriscaldamenti il legame si indebolisce, il ferodo può gonfiarsi e staccarsi. Inoltre l'incollaggio non si esegue sul campo: richiede forno, pressa e preparazione accurata della superficie.
| Criterio | Fissaggio rivettato | Fissaggio incollato |
|---|---|---|
| Tipo di fissaggio | Fissaggio meccanico con rivetti a testa svasata | Legame chimico con adesivo resistente al calore |
| Spessore utilizzabile | Fino alla testa del rivetto, una parte è spessore morto | Praticamente tutto lo spessore è utilizzabile |
| Cosa determina il limite di usura | Profondità della testa del rivetto e spessore minimo del costruttore | Solo lo spessore minimo indicato dal costruttore |
| Tolleranza ai difetti del tamburo | Un certo margine di flessione tra i rivetti, più adattabile | Superficie più rigida, l'allineamento geometrico è più critico |
| Comportamento in caso di surriscaldamento | Allentamento dei rivetti, cricche e sfaldamento del ferodo | Indebolimento del legame, rigonfiamento, rischio di distacco |
| Rigenerazione sul campo | Possibile in officina con ribattitrice e rivetti adeguati | Richiede forno e pressa, non eseguibile sul campo |
| Diffusione d'uso | Comune sui freni a tamburo con camma a S dei mezzi pesanti | Applicazioni leggere e medie, alcune soluzioni OE |
| Punto di attenzione | Sostituire prima di arrivare alla testa del rivetto, rivetto corretto | Non applicare su un corpo con precedenti di surriscaldamento |
Non esiste una risposta unica su quale sistema sia migliore; la risposta corretta è quella per cui è stato progettato il gruppo freno. Sui freni a tamburo con camma a S dei mezzi pesanti il fissaggio rivettato è diffuso perché consente sia ferodi più spessi sia la rigenerazione in officina. Il criterio di scelta non è l'abitudine, ma la definizione OE del gruppo freno.
Come si muove la ganascia nel meccanismo a camma a S?
La camma a S prende il nome dal suo profilo, che ricorda la lettera S. Mentre l'albero della camma ruota, i rulli posti alle estremità delle ganasce salgono su questo profilo e le due ganasce si allontanano tra loro aprendosi verso il tamburo. La caratteristica più importante del profilo è che, man mano che aumenta l'angolo di rotazione, cambia il rapporto tra forza e moto trasmessi alla ganascia: all'inizio si ha un recupero rapido del gioco, dopo il contatto si ottiene invece un incremento di forza.
La camma a S ha un effetto secondario determinante: apre le due ganasce con uno spostamento uguale. Entrambe le ganasce si aprono della stessa quantità, ma la forza di reazione che arriva dal tamburo non è la stessa per entrambe. Per questo, nel freno a camma a S, la ripartizione del carico tra le due ganasce non si separa in modo così netto come in alcune soluzioni con cilindro idraulico; una certa differenza resta comunque normale e si manifesta nell'usura.
Man mano che il ferodo si consuma, la camma deve ruotare di più perché la ganascia raggiunga il tamburo, cioè una corsa più lunga dell'asta di spinta. Questa corsa della camera è la misura pratica più diretta senza smontare il tamburo. Con l'allungarsi della corsa aumenta il tempo di risposta e cambia la zona di lavoro della camma; oltre un certo punto la forza generata non basta più. Il registro automatico esiste proprio per evitare questo: a ogni frenata rileva l'usura e mantiene il gioco al valore di progetto.
La leva di registro, le boccole della camma, la camera e il lato valvola formano una catena che lavora insieme; l'origine di uno squilibrio letto sulla ganascia sta spesso qui. La sequenza diagnostica dal sintomo alla causa, e come distinguere gli errori di valvola, camera e tubazioni, sono trattati nella diagnosi dei guasti dell'impianto frenante ad aria; è il primo punto da controllare quando l'usura risulta anomala.
Ganascia primaria e secondaria: cosa significa?
Le due ganasce premute contro un tamburo in rotazione non svolgono lo stesso lavoro. In base al verso di rotazione, la forza d'attrito preme ulteriormente una ganascia contro la superficie, mentre tende ad allontanare l'altra. La prima si chiama ganascia autoserrante, o primaria; la seconda secondaria. L'effetto autoserrante aumenta il guadagno di forza del freno, ma consuma più rapidamente la superficie di quella ganascia.
Quando il veicolo procede in retromarcia, i ruoli si invertono: la ganascia primaria in marcia avanti si comporta come secondaria in retromarcia. Per questo, in un veicolo che percorre la gran parte dei chilometri in marcia avanti, è normale attendersi una certa differenza di usura tra le due ganasce, e questo da solo non è un guasto. Diventa un guasto quando la differenza si accentua: se una ganascia si consuma decisamente più in fretta dell'altra, la causa non è la progettazione ma il meccanismo stesso.
Sul campo vanno tenuti d'occhio tre punti. In alcuni gruppi freno le due ganasce non sono identiche: lunghezza, spessore del ferodo o disposizione dei fori possono differire, quindi al montaggio non vanno scambiati verso e posizione. Le ganasce non vanno spostate da un lato all'altro per "pareggiare" l'usura: una superficie già consumata, montata al contrario, peggiora l'area di contatto. Infine, se si monta un kit nuovo senza individuare la causa della differenza, la stessa differenza torna in poco tempo.
Come influisce la geometria della ganascia sulla forza frenante?
Tre fattori determinano la forza frenante: la forza con cui la ganascia viene premuta contro il tamburo, il coefficiente d'attrito e il raggio a cui la forza viene applicata. La ganascia incide direttamente su due di questi. L'area di contatto e la distribuzione della pressione determinano quanta parte della stessa forza di spinta si trasforma davvero in lavoro utile; la corrispondenza del raggio determina dove questa area si forma.
Quando una ganascia nuova aderisce perfettamente al tamburo, si ottiene una pressione pressoché uniforme lungo tutto il ferodo. Se il raggio non corrisponde si presentano due situazioni tipiche: se è più piccolo il contatto inizia alle estremità e il carico si concentra in due strisce strette; se è più grande il contatto inizia al centro e restano scariche le estremità. In entrambi i casi la forza iniziale è ridotta e la temperatura locale elevata; la superficie si vetrifica e il periodo transitorio, finché la ganascia non si assesta, allunga lo spazio di frenata.
Il secondo fattore è la rigidità del corpo. Durante la frenata la ganascia non viene solo spinta verso l'esterno, ma tende anche a flettersi per il trascinamento del tamburo; le nervature limitano questa flessione. Se un surriscaldamento intenso ha lasciato una deformazione permanente, la ganascia assume sotto carico una forma diversa: un corpo regolare a freddo può, a caldo, appoggiarsi al tamburo da un solo lato. È un difetto difficile da rilevare con la sola misura, ma che si legge nel disegno di usura.
Normative e approfondimenti
Questo argomento è regolato dalle norme di equipaggiamento dei veicoli pesanti con freni ad aria. Negli Stati Uniti lo standard federale dei freni ad aria FMVSS 121 (49 CFR 571.121) definisce i serbatoi, la protezione e i tempi che un impianto conforme deve offrire, e l'Europa applica i limiti equivalenti del Regolamento UNECE n. 13. Per maggiori dettagli, vedere la guida di riferimento illustrata su airbrakecompressor.com. Verificare sempre i valori specifici con la normativa vigente e i dati di assistenza del costruttore del veicolo.
In Italia la materia è regolata dalla normativa nazionale: l'art. 79 del Codice della Strada impone che i veicoli in circolazione mantengano l'efficienza dei dispositivi di frenatura, mentre le prescrizioni di dettaglio si trovano nel D.P.R. 495/1992, regolamento di esecuzione del codice; i provvedimenti attuativi sono raccolti nell'archivio normativo del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti.
Cosa raccontano le tracce di usura? Come leggere la superficie della ganascia
Una ganascia smontata porta impressa su di sé la storia frenante del veicolo. Il modo in cui la superficie si è consumata indica, spesso prima ancora dello strumento di misura, quale componente sia difettoso. Per questo le ganasce non vanno gettate via appena smontate, ma vanno valutate mettendole l'una accanto all'altra e confrontandole con quelle della ruota opposta dello stesso assale.
La causa comune alla maggior parte di questi disegni è il calore. Quando la temperatura sale, il legante del materiale d'attrito rilascia gas, si forma una sottile pellicola e l'attrito cala; la condizione in cui il pedale è a fondo ma la decelerazione diminuisce si chiama fading. Il surriscaldamento ripetuto indurisce e lucida la superficie, e nelle fasi avanzate produce cricche termiche e sfaldamento. Il calore nasce di solito dall'uso continuo del freno nelle lunghe discese; l'impiego corretto del freno motore e del rallentatore allunga la durata della ganascia.
| Disegno di usura | Cosa indica | Prima verifica |
|---|---|---|
| Usura uniforme e simile su entrambe le ganasce | Funzionamento regolare, ripartizione della forza equilibrata | Misurare lo spessore, controllare la superficie del tamburo |
| Una ganascia nettamente più consumata dell'altra | Grippaggio da un lato o squilibrio delle molle | Libertà di perno e boccola, molle di richiamo, rulli |
| Usura conica su tutta la larghezza del ferodo | Tamburo svasato o ganascia che appoggia storta | Superficie interna del tamburo, planarità del piattello, gioco cuscinetto |
| Usura alle estremità, centro lucido e senza contatto | Raggio della ganascia inferiore al tamburo, assestamento incompleto | Diametro interno del tamburo e corrispondenza del raggio, storico di lavorazione |
| Usura al centro, estremità senza contatto | Raggio della ganascia superiore o corpo che si flette sotto carico | Geometria del corpo, tracce di surriscaldamento, cricche nelle nervature |
| Superficie lucida, dura, vetrificata | Contatto leggero e continuo o surriscaldamento ripetuto | Regolazione del gioco, molle di richiamo, scarico del cilindro a molla |
| Cricche termiche, sfaldamento, rivetti allentati | Alta temperatura prolungata, frenata continua in discesa | Profilo d'uso, impiego del rallentatore, distribuzione del carico |
| Superficie scura, oleosa, macchiata | Grasso del paraolio del mozzo o altra perdita | Paraolio del mozzo, paraolio dell'assale, traccia sulla superficie interna del piattello |
Quando si trova un disegno anomalo, la sola sostituzione della ganascia non basta: se la causa non viene rimossa, lo stesso disegno si ripresenta sul kit nuovo.
Spessore del ferodo, limite di usura e quando sostituirlo
Non esiste un chilometraggio unico che stabilisca quando sostituire il ferodo. La sua durata dipende dal profilo del percorso, dal carico, dallo stile di guida, dall'uso del rallentatore e dall'aggiornamento della regolazione dei freni; su due veicoli che trainano lo stesso carico, uno può ottenere il doppio della durata dell'altro. Per questo il riferimento non è il calendario ma la misura.
Sul campo si usano insieme tre criteri. Il primo è la misura dello spessore, dal foro di controllo o dopo lo smontaggio del tamburo; il limite è dato, nel fissaggio rivettato, dalla profondità della testa del rivetto e dallo spessore minimo, nel fissaggio incollato solo dallo spessore minimo. Il secondo è la misura della corsa dell'asta della camera, base del controllo periodico. Il terzo è, dove presente, la posizione dell'indicatore di usura.
I sintomi arrivano dopo la misura, ma quando compaiono non vanno rimandati: rumore metallico in frenata, corsa del pedale che aumenta, tiro verso un lato, mozzo che si scalda e veicolo che non tiene più in pendenza. Cosa determina la durata del ferodo e come pianificare la sostituzione è approfondito nella guida su quando sostituire le pastiglie dei freni; questa guida tratta invece la decisione una volta raggiunto il limite di spessore.
Rigenerare il ferodo o sostituire la ganascia completa?
Quando il ferodo è esaurito ci sono due strade. La prima è la rigenerazione: usare il corpo metallico esistente, togliere il vecchio ferodo e ribattere quello nuovo. La seconda è la sostituzione con una ganascia completa, già fornita con il ferodo montato in fabbrica. Entrambe sono valide nelle condizioni giuste; l'errore è scegliere per abitudine senza valutare la condizione reale.
La logica della rigenerazione sta nel fatto che il corpo è un elemento strutturale che, se controllato correttamente, può accompagnare più cicli di ferodo, ma ciò è vincolato al controllo del corpo. Prima di rigenerare vanno verificati: raggio e planarità del piattello, cricche nelle saldature delle nervature, ovalizzazione dei fori dei rivetti, usura delle sedi di perno e rullo, corrosione, scolorimento termico o deformazione da surriscaldamento. Se anche una sola verifica è negativa, la rigenerazione diventa un risparmio breve e rischioso.
| Criterio | Rigenerazione del ferodo | Sostituzione della ganascia completa |
|---|---|---|
| Contenuto dell'intervento | Si toglie il vecchio ferodo, si controlla il corpo, si ribatte quello nuovo | Si monta direttamente una ganascia nuova con ferodo già installato |
| Geometria del corpo | Dipende dal controllo eseguito dall'officina che rigenera | Corpo misurato e calibrato in fase di produzione |
| Qualità della ribattitura | Dipende dalla ribattitrice, dal tipo di rivetto e dalla forza di serraggio | Eseguita in condizioni di produzione controllate |
| Tempo di fermo del veicolo | Può allungarsi per l'andata e ritorno dei corpi in officina | Completata in un'unica operazione, se il kit è disponibile |
| Quando è indicata | Corpo controllato, officina attrezzata, con registrazione dei controlli | Corpo dubbio, precedenti di surriscaldamento, priorità sui tempi |
| Rischio principale | Montare ferodo nuovo su un corpo affaticato, mantenendo il difetto | Kit definito in modo errato, classe d'attrito non compatibile |
Il criterio pratico è questo: se la storia del corpo è nota, non ha subito surriscaldamento né urti e l'officina misura e registra i controlli, la rigenerazione ha senso. Se la storia non è nota, ha lavorato fino alla testa dei rivetti, ha scavato un solco nel tamburo o presenta scolorimento termico, la sostituzione completa è la scelta più sicura. In entrambi i casi vale lo stesso principio: la decisione riguarda la ganascia, ma il controllo va fatto sull'intero gruppo freno.
Diametro del tamburo, tornitura e abbinamento con la ganascia
Ganascia e tamburo lavorano come una coppia; rinnovare l'una e ignorare l'altro consuma entrambi in poco tempo. I tamburi sono definiti da diametro interno e larghezza, e ogni tamburo ha un limite massimo di diametro interno stabilito dal costruttore. Quando sulla superficie interna compaiono solchi, gradini, ovalizzazione o una leggera ondulazione, il tamburo può essere tornito fino a questo limite; superato il limite va rottamato.
La tornitura ha un costo. Con l'aumento del diametro si riduce lo spessore di parete; lo spessore ridotto abbassa due grandezze: la capacità di assorbire calore e la resistenza alla deformazione. Un tamburo assottigliato si scalda più in fretta e, scaldandosi, si dilata di più, compromettendo il contatto con la ganascia. La tornitura non è mai una riparazione neutra, ma sempre il consumo di una parte della vita utile del componente.
Sul lato dell'abbinamento due punti sono critici. Il primo: con il diametro aumentato dalla tornitura, una ganascia nuova a raggio standard non aderisce più perfettamente; il contatto si concentra alle estremità e l'assestamento si allunga. Per questa differenza alcune applicazioni prevedono ferodi di spessore maggiorato, ma vanno verificati sulla definizione OE. Il secondo: i tamburi vanno sempre torniti o sostituiti in coppia per assale; due tamburi con diametro diverso generano forze diverse e producono tiro.
Molle di richiamo e registro: come influiscono sulla durata della ganascia
I componenti più trascurati del freno sono anche i più economici. La molla di richiamo allontana la ganascia dal tamburo a freno rilasciato, in un gioco molto piccolo. Quando si affatica o si rompe, la ganascia non torna completamente indietro; il ferodo resta a contatto leggero e continuo con il tamburo. Questo contatto non è percepito dal conducente, ma genera calore, avvia la vetrificazione e consuma il ferodo prima del previsto; un secondo effetto è l'aumento silenzioso del consumo di carburante.
Il secondo elemento che determina il gioco è il meccanismo di registro. Il registro automatico avanza a ogni frenata quanto basta a compensare l'usura. Quando si inceppa, l'errore va in entrambe le direzioni: se registra poco la corsa si allunga e la forza cala, se registra troppo il gioco scompare e la ganascia striscia. Ruotare a mano in continuazione la leva per "regolarla" danneggia l'ingranaggio e nasconde il guasto; la regolazione manuale va usata solo in installazione. Il terzo fattore sono le boccole della camma: se consumate, l'albero devia e una ganascia si consuma da un lato.
Quali componenti si rinnovano insieme alla ganascia?
Una volta smontato il tamburo, la parte più consistente della manodopera è già stata spesa; rimandare i piccoli componenti interni significa pagare la stessa manodopera di nuovo dopo pochi mesi. Per questo la sostituzione della ganascia va pianificata non come il cambio di un singolo pezzo, ma come il rinnovo di un intero gruppo.
- Molle di richiamo e di ritenuta: l'affaticamento non si vede a occhio; si rinnovano in kit a ogni sostituzione della ganascia.
- Perno, boccole ed elementi di fissaggio della ganascia: se la rotazione libera non è garantita, la ganascia non aderisce correttamente al tamburo.
- Rulli e rondelle della camma: in presenza di appiattimento o grippaggio si sostituiscono e si riposizionano correttamente nella sede.
- Boccole e paraoli dell'albero della camma a S: si misura il gioco assiale e radiale; se presente, il gruppo albero va revisionato.
- Tamburo: si controllano diametro interno, condizione della superficie e superficie di fissaggio; oltre il limite si sostituisce in coppia per assale.
- Paraolio del mozzo e ingrassaggio del cuscinetto: una perdita rovina il ferodo, quindi in caso di dubbio il paraolio va rinnovato e la regolazione del cuscinetto va eseguita secondo la procedura OE.
- Leva di registro: si verifica la funzione di registrazione del registro automatico; in caso di grippaggio si preferisce la sostituzione alla riparazione.
- Camera pneumatica e asta di spinta: si controllano diaframma, corpo, forcella e gioco del perno; se la corsa risulta anomala se ne ricerca la causa.
Sostituzione della ganascia: passaggi di montaggio e controllo finale
La sequenza seguente è un quadro generale per il freno a tamburo con camma a S dei mezzi pesanti. Le coppie di serraggio, i valori di gioco, la procedura di regolazione del cuscinetto e il metodo di rilascio della molla di stazionamento sono specifici del veicolo e vanno letti sul manuale di assistenza OE.
- Posizionare il veicolo su una superficie piana e solida, bloccare le ruote con i cunei, mettere in sicurezza l'impianto pneumatico secondo le indicazioni del costruttore e scaricare meccanicamente il cilindro a molla.
- Smontare la ruota ed esaminare a vista il gruppo freno e la superficie interna del piattello prima del lavaggio; tracce di grasso, distribuzione della polvere di usura e segni di sfregamento raccontano più cose prima dello smontaggio.
- Lavorare con i dispositivi di protezione individuale adeguati, senza soffiare la polvere del freno con aria compressa; usare un aspiratore dedicato o un metodo a umido.
- Smontare il tamburo, esaminare la superficie interna per solchi, gradini, macchie termiche e cricche; misurare il diametro interno e confrontarlo con il limite di lavorazione del costruttore.
- Smontare le molle e gli elementi di fissaggio con gli attrezzi adatti, togliere le ganasce e registrare il disegno di usura mettendo le due ganasce l'una accanto all'altra.
- Controllare la libertà, il gioco assiale e i cuscinetti dei rulli dell'albero della camma; verificare perno e boccole e rinnovarli se necessario. Se il paraolio del mozzo presenta una perdita, eliminarne la causa prima di montare il nuovo ferodo.
- Maneggiare le ganasce nuove con le mani pulite, senza contaminare la superficie d'attrito con grasso, olio o detergente; applicare solo nei punti previsti dal costruttore una piccola quantità del grasso ammesso.
- Posizionare le ganasce nel verso e nella posizione corretti, montare molle ed elementi di fissaggio nuovi, verificare che le estremità siano correttamente inserite nelle sedi di perno e rullo.
- Montare il tamburo, serrare il gruppo ruota secondo la coppia e la sequenza indicate dal costruttore; sui gruppi che lo richiedono, eseguire la regolazione del cuscinetto secondo la procedura OE.
- Regolare il gioco del freno secondo la procedura indicata dal costruttore; sul registro automatico non forzare a mano al di fuori della procedura di installazione.
- Mettere in pressione l'impianto, verificare l'assenza di perdite, riportare la molla di stazionamento in posizione normale e misurare e confrontare la corsa della camera per assale.
- Provare il veicolo a bassa velocità: verificare che il freno tenga in modo regolare, che non ci sia tiro, che non ci siano rumori di sfregamento e che la ruota giri libera quando il freno è rilasciato.
- Eseguire un rodaggio controllato, con frenate leggere e moderate senza frenate brusche ripetute, per favorire l'assestamento della superficie.
- Se possibile, eseguire una misura della forza frenante per assale al banco prova e registrare l'intervento nella scheda del veicolo: kit montato, condizione del tamburo, corsa misurata e chilometraggio.
Disciplina di manutenzione: il posto della ganascia nella catena frenante
La ganascia è il componente che mostra il risultato dell'intero sistema frenante a tamburo. La forza generata nel lato pneumatico, il moto trasmesso nel lato meccanico e la geometria mantenuta nel gruppo ruota confluiscono tutti, alla fine, nel modo in cui il ferodo preme contro il tamburo. Per questo ogni sintomo letto sulla ganascia racconta in realtà lo stato dell'intera catena, e il programma di manutenzione corretto va costruito sulla catena, non sul singolo componente.
Sul campo la disciplina che funziona è semplice. A ogni tagliando la corsa della camera viene misurata per assale e registrata. Lo spessore del ferodo viene controllato dal foro di ispezione o allo smontaggio, confrontando i due lati dello stesso assale. La superficie del tamburo viene controllata a ogni sostituzione. Paraoli, boccole della camma e molle vengono revisionati ogni volta che il tamburo viene aperto, e l'uso del rallentatore in discesa entra nella formazione dei conducenti. Soprattutto, davanti a un disegno anomalo non si sostituisce il pezzo e si va avanti: si cerca la causa.
Va ricordato, infine, il limite comune a tutti i criteri di questa guida: due veicoli dello stesso costruttore, con assale e gruppo freno diversi, possono richiedere valori di gioco, spessore e coppia completamente diversi. Il riferimento resta sempre la documentazione di assistenza OE aggiornata, corrispondente al codice di telaio e assale del veicolo; questo testo non la sostituisce, ma fornisce il quadro necessario per leggerla correttamente.
Un fattore di usura precoce è lo stato della lamiera che separa il gruppo ganasce dallo sporco della strada; per questo componente consultate la guida al paraspruzzi freno.
Categoria prodotto: Sistema frenante
Guida principale: Freni a Disco o a Tamburo? Confronto per Veicoli Pesanti
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Domande frequenti
- Cos'è la ganascia del freno e che differenza c'è con il ferodo?
- La ganascia freno è il corpo metallico curvo che porta il materiale d'attrito e lo preme contro il tamburo; il ferodo è invece il materiale d'attrito fissato sulla superficie esterna di quel corpo, quello che si consuma con l'uso. La ganascia è un elemento strutturale e, se la geometria viene mantenuta, può accompagnare più cicli di ferodo, mentre il ferodo è un materiale di consumo. Sul campo le due parole vengono spesso confuse; quando si ordina va precisato se serve la ganascia nuda, il kit ferodi o la ganascia completa con ferodo già montato.
- Come si muove la ganascia nel freno a tamburo dei mezzi pesanti?
- Quando si preme il pedale, la valvola del freno invia aria alla camera pneumatica, l'aria spinge il diaframma, l'asta di spinta fa ruotare la leva di registro, la leva fa girare l'albero della camma a S e la camma con profilo a S posta all'estremità dell'albero apre verso l'esterno i rulli delle due ganasce. Le due ganasce si allontanano tra loro e aderiscono alla superficie interna del tamburo. Quando si rilascia il pedale, l'aria si scarica e le molle di richiamo riportano le ganasce verso l'interno. La camma a S apre le due ganasce con uno spostamento uguale, ma la forza di reazione del tamburo non è la stessa per entrambe, quindi una certa differenza di usura è normale.
- È meglio il ferodo rivettato o quello incollato?
- Entrambi hanno una loro collocazione; a decidere è per quale sistema è stato progettato il gruppo freno. Nel fissaggio rivettato il ferodo può flettersi leggermente tra i punti di ribattitura, quindi tollera meglio i difetti del tamburo e si può rigenerare in officina, ma lo spessore utilizzabile arriva solo fino alla testa del rivetto. Nel fissaggio incollato è utilizzabile l'intero spessore e la distribuzione della pressione è più uniforme, ma con il surriscaldamento il legame può indebolirsi e l'operazione non si può eseguire sul campo. Sui freni a tamburo con camma a S dei mezzi pesanti il fissaggio rivettato è diffuso.
- Quando va sostituito il ferodo del freno a tamburo?
- La sostituzione è determinata dalla misura, non dal calendario. Sul campo si usano insieme tre criteri: la misura dello spessore dal foro di controllo o dopo lo smontaggio del tamburo, la misura della corsa dell'asta della camera e, dove presente, la posizione dell'indicatore di usura. Il limite è dato, nel fissaggio rivettato, dalla profondità della testa del rivetto e dallo spessore minimo del costruttore, mentre nel fissaggio incollato solo dallo spessore minimo. Rumore metallico di sfregamento, corsa del pedale più lunga, tiro verso un lato e mancata tenuta in pendenza sono avvisi da non rimandare.
- Perché le due ganasce non si consumano allo stesso modo?
- Una piccola differenza nasce dalla progettazione: in base al verso di rotazione del tamburo, una ganascia viene premuta ulteriormente dalla forza d'attrito, l'altra viene invece allontanata. Questa differenza misurata non è un guasto. Diventa un guasto quando la differenza si accentua: perno o boccola della ganascia grippati, molla di richiamo affaticata o rotta, rullo della camma uscito dalla sede, boccola dell'albero della camma consumata, leva di registro inceppata o diaframma della camera lacerato. La differenza tra i due lati dello stesso assale è invece quasi sempre uno squilibrio di forza lato camera, valvola o registro.
- Cosa indica il disegno di usura della ganascia?
- Un'usura conica su tutta la larghezza del ferodo indica che il tamburo si è svasato o che la ganascia appoggia storta; usura alle estremità con centro senza contatto indica un raggio della ganascia più piccolo del tamburo; usura al centro con estremità senza contatto indica un raggio più grande o un corpo che si flette sotto carico. Una superficie lucida e vetrificata indica un contatto leggero e continuo o surriscaldamenti ripetuti, le cricche termiche indicano un'alta temperatura prolungata, mentre una superficie scura e oleosa indica una perdita dal paraolio del mozzo.
- È meglio rigenerare il ferodo o sostituire la ganascia completa?
- Se la storia del corpo è nota, non ha subito surriscaldamento né urti e l'officina che rigenera misura e registra i controlli, la rigenerazione ha senso. Prima di rigenerare vanno verificati il raggio e la planarità del piattello, le eventuali cricche nelle saldature delle nervature, l'ovalizzazione dei fori dei rivetti, le sedi di perno e rullo e la corrosione. Se la storia del corpo non è nota, ha lavorato fino alla testa dei rivetti, ha scavato un solco nel tamburo o presenta scolorimento termico, la sostituzione con una ganascia completa già fornita con ferodo montato è più sicura.
- Il tamburo si può tornire? Si può montare una ganascia nuova su un tamburo tornito?
- Il tamburo può essere tornito fino al limite massimo di diametro interno stabilito dal costruttore; oltre quel limite va rottamato. La tornitura ha un costo: con la riduzione dello spessore di parete calano sia la capacità di assorbire calore sia la resistenza alla deformazione. Poiché il diametro interno del tamburo tornito è maggiore, una ganascia nuova a raggio standard non aderisce subito alla superficie, il contatto si concentra prima alle estremità e il periodo di assestamento si allunga. In alcune applicazioni esistono ferodi di spessore maggiorato per questa differenza; la loro utilizzabilità va verificata sulla definizione OE. I tamburi vanno sempre torniti o sostituiti in coppia per assale.
- Quali altri componenti vanno rinnovati insieme alla ganascia?
- Una volta smontato il tamburo, la parte più consistente della manodopera è già spesa; rimandare i componenti piccoli significa pagare di nuovo la stessa manodopera in poco tempo. Si rinnovano in kit le molle di richiamo e di ritenuta; si controllano perno, boccole ed elementi di fissaggio della ganascia, i rulli della camma e le boccole e i paraoli dell'albero della camma a S. Si misurano diametro interno e superficie del tamburo, si sostituisce il paraolio del mozzo se sospetto e si controllano la funzione di registro della leva e il gioco di diaframma e asta di spinta della camera.
- Dopo il montaggio della ganascia nuova serve un rodaggio?
- Sì. Finché il ferodo nuovo non aderisce completamente alla superficie del tamburo, l'area di contatto resta inferiore al valore di progetto; in questo periodo la pressione per unità di superficie e la temperatura locale sono elevate. Frenate brusche ripetute vetrificano la superficie e ne riducono la durata fin dall'inizio. L'approccio corretto è eseguire un rodaggio controllato con frenate leggere e moderate, poi misurare e confrontare la corsa della camera per assale ed eseguire, se possibile, una misura della forza frenante al banco prova. Per la procedura di rodaggio fa fede il manuale di assistenza OE del veicolo.
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