Balazta

Balazta, galga edo frenoak ibilgailuak gelditzeko edo abiadura txikiagotzeko balio du (normalean ardatz, transmisio-ardatz edo danbor baten abiadura).. Energia mekanikoa, energia zinetikoa zehazki, beroan edo lanean transformatzen dutenez, makinak direla esan daiteke, energia eraldatzen baitute, baina beste makina baten parte izan ohi direnez, haien elementutzat hartzen dira.

Motor baten disko-balazta

Beste era batean esanda, balazta batek ardatz bat dezeleratzen du, biraketaren aurka doan momentu erresistene bat sartuz.^[1]

Balazta-motak

Aktuazio-metodoaren arabera

Nola aplikatzen den balaztatze-indarra galderari erantzuten diote.

• Mekanikoa
• Elektrikoa
• Pneumatikoa
• Hidraulikoa

Eragiketa-printzipioaren arabera

Tortsore erresistentea nola aplikatzen den galderari erantzuten diote.

• Mekanikoa
• Elektrikoa
• Magnetikoak

Marruskadura balaztak edo balazta mekanikoak

Ezagutzen ditugun balazta gehienak marruskadura balaztak dira, lasterketa auto batzuetan izan ezik, beste ibilgailu guztietan erabiltzen direnak baitira. Marruskadura indarrak erabiltzen dituzte objektu baten mugimendua moteltzeko edo guztiz gelditzeko, horrekin, beroa sortuz.

Motak

Uhal bidezko balazta bat, Rigi mendiko tren konpainiaren 1873ko lurrunezko tren-makina bati doitua.

Uhal bidezko balaztak:^[1]

Zinta malgu bat erabiltzen dute zilindro edo danbor birakari batean tentsioa sortu ahal izateko, eta zilindro hori gelditu nahi den ardatzari lotuta dago. Sortutako tentsioak marruskadura sortzen du, eta beraz objektuaren abiadura geldiarazten du. Beste era batean esanda, uhal bidezko balaztetan, palanka baten bidez eragindako uhal bat erabiltzen da tortsore erresistentea (Troz) sartzeko ardatzari solidario den diskoan. Tortsore hau, biraketaren kontrako norabidean agertuko da, balaztatzea eraginez.

1. Uhal bidezko balazta sinplea

Uhalaren mutur bat palankaren artikulazioari lotuta egongo da. Matematikoki aztertzerako orduan, ekuazioa, uhalaren oinarrizko ekuazioaren kasu berezi bat da non abiadura (v) = 0 den eta arku aktiboa, kontaktukoaren (α) berdina den.

Uhal diferentzial sinplea

${\displaystyle T_{1}A/T_{2}A=e^{\mu \alpha }}$

${\displaystyle T_{1}=b*r*p_{max}}$

${\displaystyle T_{roz}=(T_{1}-T_{2})*r}$

${\displaystyle F_{a}*a=T_{2}*m}$

${\displaystyle F_{a}*a=T_{1}*m}$

pmax, uhalaren banatze puntuan ematen da, T1 muturrean^[1]

Zintaren adarrek T1 eta T2 tentsioa dute.T1>T2 diskoa biratzean tiratzen duen adarrean geratzen da. Beraz, beste biraketa

norantzan, T1 eta T2 trukatu egiten dira.

Uhal bidezko balazta diferentziala

2. Uhal bidezko balazta diferentziala

Uhalaren muturrak ez dira lotzen palankaren artikulazioarekin.

${\displaystyle T_{1}/T_{2}=e^{\mu \alpha }}$

${\displaystyle T_{1}=b*r*p_{max}}$

${\displaystyle T_{roz}=(T_{1}-T_{2})*r}$

${\displaystyle F_{a}*a=T_{1}*m_{2}-T_{2}*m_{1}}$

${\displaystyle F_{a}*a=T_{2}*m_{2}-T_{1}*m_{1}}$

Uhaleko muturrek T1 eta T2 tentsioak dituzte. T1>T2 diskoak biratzean tira egiten dion muturrean ematen da. Kontrako biraketa norantzan trukatu egingo dira T1 eta T2.

Troz garatzeko, Fa indar txikiagoa aplikatu behar da balazta diferentzialean sinplean baino, diferentzialaren palankaren momentuen orekan termino bat kentzen agertzen delako, eta ondorioz Fa-k balio txikiagoa izango du.

• Balazta diferentziala "autoaktuantea" da, balazta sinplean baino Fa txikiagoa behar delako Troz jakin bat garatzeko; hau da, Troz Fa txikiago bat aplikatuz lortzen da, balaztak gure alde jokatuko balu bezela.

Kenketa negatiboa bada, Fa negatiboa behar da Troz garatzeko. Kontua da balaztak bakarrik balaztatuko duela (ardatza gelditu arte) Fa aplikatu beharrik gabe. Honi "autoblokaje" deritzo, eta itzulerarik gabeko sistema gisa erabil daikete, ardatzak biraketa-norantza batean libreki biratzea eragotzi nahi denean.

Zapatazko balaztak:^[1]

Zapatazko balaztek marruskadura-zapata bat erabiltzen dute, palanka baten bidez eragiten dena, ardatzarekiko solidarioa den disko batean marruskadura-pare bat sartzeko. Momentu erresistente horrek ardatzaren biraketaren kontra egiten du, eta balaztatzea eragiten du. Zapatazko balaztak kanpokoak ala barrukoak izan daitezke.

1. Kanpo-zapatazko balazta

Kanpo-zapatazko balazta

Zapatak diskoaren kanpoaldean lan egiten duenean, zapata-balazta bat kanpokoa dela esaten da. Palankari Fa indar batekin eragiten zaionean, zapata diskoarekin kontaktuan jartzen da, Troz marruskadura-momentu bat sartuz, diskoa balaztatzen duena, eta, beraz, solidarioa duen ardatza.

Frogatzen da kontaktuko presioen banaketak forma sinusoidal bati jarraitzen diola (p/sinφ=konstantea), abiapuntutzat hartuta (φ=0º) palankaren artikulazioa eta ardatzaren zentroa lotzen diteun zuzena. Honela, presio maximoa disko-zapata kontaktu-puntuan agertzen da, non sinφ maximoa den, eta edozein punturen p presioa honela kalkula daiteke:

${\displaystyle p=p_{max}*{sin\varphi }/(sin\varphi )_{max}}$

Kontaktu-gainazaleko presio horiek dN indar normalak osatzen dituzte, eta hauek, aldi berean, μdN marruskadura-indarrak eragiten dituzte. Normalean, indar hauek adierazten dira, zapatak jasaten dituenak, zehazki; diskoak indar berak jasaten ditu, baina kontrako noranzkoan, akzio-erreakzio legearen arabera. Hain zuzen, μdN marruskadura-indar horiek dira diskoaren biraketaren aurka jartzen direnak, eta, beraz, diskoa balaztatzen duen marruskadura-momentu bat garatuz. Balaztatze-momentu horren balioa honakoa da:

${\displaystyle T_{roz}=\int r*\mu *p*dA=\int r*\mu *p_{max}*{sin\varphi \over (sin\varphi )_{max}}*b*r*d\varphi ={\mu *b*p_{max} \over (sin\varphi )_{max}}*\int r^{2}*sin\varphi *d\varphi =}$

${\displaystyle ={\mu *b*r^{2}*p_{max} \over (sin\varphi )_{max}}*(cos\varphi _{1}-cos\varphi _{2})}$

Ekuazio honetan, r diskoaren erradioa da, μ marruskadura-koefizientea, b zapata/diskoaren kontaktu-gainazalaren zabalera, eta φ1 eta φ angeluak dira zapata hasi eta amaitzeko, hurrenez hurren. Jakina, (sinφ)max-ek φ angelu bat izan behar du φ1 eta φ2 artean, eta angelu horrentzat izango da kontaktu-presio maximoa, aurrez aipatu bezala. Azaldutakoaren arabera, pmax balio horrek fabrikatzaileak emandako diseinu-datu bat izan behar du.

2. Barne-zapatazko balazta (danbor balazta)

Kasu honetan, zapatak diskoaren barnean egiten du lan. ^[1]

Disko-balazta:^[1]

Disko moduko zilindro bat gurpilen ardatzetan lotzen da, hauekin batera biratuz, horrez gain, pintzak finkatuta daude, biratu gabe, eta pintza hauek diskoaren aurka ixtean, marruskadura sortzen dute, diskoaren ardatzaren abiadura gutxituz eta ondorioz, ibilgailuarena. Beste modu batean esanda, ardatzari axialki eragiten dioten pastillak erabiltzen dituzte marruskadura tortsorea sartzeko ardatzari solidario zaion diskoan. Tortsore honek ardatzaren biraketari kontra egiten dio, ardatza balaztatuz.

Bizikleta baten danbor-balazta

• Hagun-balazta edo zapata bidezko balazta: Palanka bidez eragiten den zapata erabiltzen dute marruskadura tortsorea sartzeko ardatzari solidario zaion diskoari. Tortsore honen noranzkoa biraketaren kontrakoa izango da, ardatza balaztatuz. Zapata bidezko balaztak, kanpokoak edo barnekoak izan daitezke.

 

Eragite-printzipioaren arabera

• Balazta pneumatikoa: Balazta mota honetan presiopean dagoen airearen bitartez eragiten dute indarra pastillek. Autoetan ez dira oso ohikoak, autobusetan, trenetan edo kamioietan erabiltzen dira gehienbat.
• Balazta mekanikoak: Kable, palanka edo beste edozein modu mekanikoz eragiten du indarra balazta mota honek, bizikletetan erabiltzen dira maiz. Ez da motarik egokiena zeren askotan errebisatu behar dira, eragiten den indarra gurpilera behar bezala heltzen dela ziurtatzeko.
• Balazta hidraulikoak: Likido baten bitartez eragiten da presioa balazta mota honetan. Autoetan erabiltzen den metodoa da, pneumatikoaren antzekoa da, baina likido bat erabilita.
• Balazta elektrikoak: Balazta elektriko moteltzailea gehienbat auto elektrikoetan erabiltzen da, baina ez du zertan horrela izan. Zirkuitu elektriko baten bidez eragiten diote indarra gurpilei, beraz, edozein akats mekaniko desagertzen da.

Atalak

• Balazta pedala (mota guztietan). Mekanismo eragilea da. Gidariak eragiten dio indarra balaztatu nahi duenean. Bizikleta edo motorretan pedal baten ordez helduleku bat dago, eta eskuarekin eragiten zaio indarra.
• Serbobalazta (mota guztietan). Pedalaren gainean eragin dugun indarra handitzen du.
• Balaztatze-likidoa duen balazta-ponpa.
• Hodien zirkuitua edo kableak (hidraulikoak edo mekanikoak)
• Balazta bonbinak (danbor-balaztetan). Danbor-balaztetan balazta bonban eragin den indarra transmititzen die zapata edo pastillei.
• Balazta pintza (disko-balaztetan). Pastillak edo zapatak dituen zatia da, diskoaren aurka estutzen dira likidoa bertara heltzean.
• Pastillak edo zapatak (mota guztietan). Marruskadura eragiten duten gomak dira.
• Balazta danborra (danbor-balaztetan): Honen aurka egiten dute indarra zapatek.
• Diskoak (disko-balaztetan):  Gurpilaren ardatzean itsatsita doaz, eta berarekin batera biratzen dute, beraz honi indarra eragitean , gurpilak geldiarazten dira.^[2]

Ezaugarri orokorrak

Balazten kalitatea markatzen duten ezaugarriak hurrengokoak dira.

• Muturreko indarra: Muturreko indarra balaztak eragin dezakeen balaztatze efektu maximoari deritzo. Askotan, gurpilen trakzio-limitea baino handiagoa denez, efektu honek balaztak gurpilak irristatzea eragin dezake, hori gerta ez dadin, ABS sistemak erabiltzen dira.
• Potentzia etengabeko xahutzea: Marruskaduraren eraginez, balaztek tenperatura oso altuak hartzen dituzte. Balazta-sistemak huts egin gabe xahutu daitekeen potentzia kantitate handiena denbora unitate bakoitzeko da balazten potentzia etengabeko xahutzea.
• Itzaldura: Beroaren eraginez, denborareki, huts egin gabe, denborarekin balazta-sistemaren eraginkortasuna gutxitzen da. Diseinuaren eta materialaren arabera handiagoa edo txikiagoa izan daiteke efektu hau.
• Leuntasuna: Leuntasun ezak balaztatze indarraren aldaketak eragiten ditu, beraz, askotan, autoak laprast egin dezake edo balazta galtzea, istripu bat sortuz. Hori kontrolatzeko modu bakarra askotan errebisatzea da. Gehienetan trenetan gertatzen da leuntasun falta.
• Potentzia: Gidariak eragiten duen indarraren eta balaztak gurpilari eragiten dion indarraren arteko erlazioa da.
• Pedal sentsazioa: Oso subjektiboa da, pedalean eragin behar den indarra eta duen ibilbidea kontuan hartzen dira ezaugarri honetan.
• Arrastea: Nahiz eta pedala bultzatu, ibilbidearen hasierako tartean ez da indarrik eragiten gurpiletan, horri arrastea deritzo.
• Iraunkortasuna: Marruskadura erabiltzen duten balazta guztiek gainazal higadurak dituzte, beraz iraunkortasuna balazten erabilera egokiaren eta material egokien erabileraren arabera aldatzen da.
• Pisua: Autoaren pisuak ere eragina du balaztatze distantzian, beraz, balaztak ere ezin dira pisutsuak izan. Gurpiletan muntatuta daudenez, pisu honek marruskadura txikitzea eragin dezake gidatze egoera batzuetan.
• Zarata: Normala da balaztatzean zarataren bat egotea, baina balaztek diseinu desegokia dutenean edo higaduraren ondorioz, zarata gehiegizkoa izan daiteke.^[3]

Berezitasunak

ABS edo "Anti-lock Braking System": Autoetan eta beste ibilgailu askotan erabiltzen den sistema bat da non egoeraren araberabalaztatze indarra aldakorra bihurtzen duena, gurpilek errepidearekiko marruskadura galdu ez dezaten.

Balaztatze sistemarekin batera funtzionatzen du, bonba bat sartzen da sistema hidraulikoan eta gurpiletan jarritako sentsoreek gurpilen biraketan balaztatze zakar bat detektatzean, martxan jartzen da gurpilak blokeatu daitezkeela interpretatzen duelako, eta beraz, balaztatzea hobetuz.^[4]

"Balazta birsortzaile" edo KERS batek balaztatzean energia zinetikoa energia elektriko bihurtzen du, eta energia elektriko hau bateria edo kondentsadore batean gordetzen da, momentuan edo aurrerago erabili ahal izateko.

Trenetan, trena beraren energia iturri bihurtzen da, auto elektriko zein hibridoetan, aldiz, bateria zein kondentsadoreetan gordetzen da.

Ohiko balaztatze sistemekin batera erabiltzen da abiadura txikian ez duelako ibilgailua balaztatzeko eraginkortasun handirik.

Balaztak diseinatzean kontuan hartu beharreko aspektuak

• Zenbat eta handiagoa izan marruskadura tortsorea (Troz), orduan eta txikiagoa izango da balaztatze-denbora.

${\displaystyle T_{roz}={I*(w_{o}-w_{f}) \over {t_{balaztatze}}}}$ non I, ardatzaren inertzia baliokidea den

• Balaztatze-prozesuan beroa sortzen da marruskaduraren eraginez, ardatzaren energia zinetikoaren galeraren baliokidea dena.

${\displaystyle W_{roz}=\Delta {Ezinetikoa}={1 \over 2}*I*(w_{o}^{2}-w_{f}^{2})}$

• Marruskadura-materialek honako ezaugarriak izan behar dituzte: tenperatura altuei aurre egiteko gaitasuna, bero eroankortasun eta disipibitate handia, higadurarekiko erresistentzia handia, erresilentzia handia, ingurumen-baldintza kaltegarrien aurrean (hezetasuna adibidez) portaera ona...

Balazten ukipen-propietateen balio tipikoak

	Estalki ehunduna	Estalki moldeatua	Bloke zurruna
Konpresiopean erresistentzia (MPa)	70-100	70-125	70-100
Trakziopean erresistentzia (MPa)	17-21	27-35	21-27
Tenperatura max. (ºC)	200-260	260	400
Abiadura max. (m/s)	38	25	38
Presio max. (kPa)	340-690	690	1000
Frikzio koefizientea	0.45	0.47	0.40-0.45