UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO FRENOS Y EMBRAGUES UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO

CONCEPTOS IMPORTANTES Freno: Un freno es un dispositivo que se usa para llevar al reposo un sistema en movimiento, para bajar su velocidad o para controlar su velocidad hasta un cierto valor en condiciones cambiantes. Embrague: Son acoplamientos temporales, utilizados para solidarizar dos piezas que se encuentran en ejes coaxiales, para transmitir a una de ellas el movimiento de rotación de la otra a voluntad.

Los embragues, frenos, coples y volantes de inercia se asocian con el movimiento rotatorio y comparten la función de almacenar y/o transferir energía cinética. Los embragues transmite energía cinética . Los frenos absorbe energía cinética. El volante de inercia absorbe la energía mecánica cuando incrementa su velocidad angular y libera su energía cuando disminuye.

Para representar la dinámica de un embrague o freno de fricción: Se presentan dos inercias I1 y I2 a velocidades angulares W1 y W2 respectivamente. Para el caso del freno una puede ser cero. Se presenta deslizamiento al accionar el freno o embrague debido a que giran a velocidades diferentes. También se produce una disipación de energía lo que provoca aumento de temperatura.

TIPOS DE FRENOS Y EMBRAGUES (a) Tambor interno de expansión; (b) Tambor externo de contracción; (c) Freno de banda; (d) Disco de empuje; (e) Disco cónico.

DISCO CÓNICO

DISCO PLANO

ZAPATA O BALATA INTERNA

PRINCIPIO DE ACCIÓN MANUAL MECÁNICO RESORTES Y/O MUELLES CENTRIFUGA NEUMÁTICO(PISTÓN O DIAFRAGMA) HIDRÁULICO ELECTROMAGNÉTICO

FRENO DE TAMBOR CON ZAPATAS INTERNAS EXPANSIBLES Estos dispositivos están constituidos por una zapata, la cual esta recubierta de un material de fricción que calza perfectamente sobre el tambor y es empujada por un cilindro contra el tambor para crear el par de torsión por fricción. Se utilizan en automóviles, maquinaria textil, excavadoras y máquinas herramientas. Transmiten un torque elevado, a un a bajas velocidades y requieren fuerzas de conexión y desconexión intensas.

DISEÑO DE FRENOS Y EMBRAGUES DE FRICCIÓN En el análisis de todos los tipos de frenos y embragues de fricción se emplea el mismo procedimiento general: Estimar o determinar la distribución de la presión sobre las superficies de fricción. Hallar una relación entre la presión máxima y la presión en un punto cualquiera. Aplicar condiciones de equilibrio estático para determinar la fuerza, el torque y las reacciones en los apoyos.

Métodos para resolver el problema Fuerza normal y presión: Momento de fricción: Momento de fuerza normal:

VIDEO FRENOS CON ZAPATAS

Métodos para resolver el problema ( continuación) La fuerza de accionamiento debe equilibrar estos momentos: La condición de auto energización exige que : Par de rozamiento transmitido: Reacciones sobre el pasador:

FRENOS Y EMBRAGUES DE CONTRACCIÓN EXTERNA Fuerzas a considerar: Reacciones en el pasador 𝑅 𝑋 𝑦 𝑅 𝑌 . Fuerza de accionamiento F. Fuerza norma N. Fuerza de fricción fN. Son válidas la misma reacciones para el caso de zapata interna. Momento de fuerza normal: Momento de fricción:

Métodos para resolver el problema ( continuación) Fuerza de aplicación : Reacciones: Siendo : Par de rozamiento: Consideraciones el sentido de giro del tambor cambia: Se invierte el signo del término de fricción en cada ecuación. Cambio en la relación para hallar la fuerza de accionamiento. En este caso se puede presentar el fenómeno de autoenergizado si se cumple que:

FRENOS Y EMBRAGUES DE BANDA Consisten en una banda flexible recubierta con un material de fricción. Debido a la fricción y rotación del tambor, la fuerza de accionamiento P2 es menor que la reacción del pasador P1.

Análisis del elemento diferencial Sumatoria de fuerzas en la dirección vertical: Sumatoria de fuerzas en la dirección Horizontal: Relación de fuerzas en los extremos: Par de frenado: Distribución de presión: Presión máxima:

EMBRAGUES AXIALES DE FRICCIÓN DE CONTACTO En este tipo de embragues encontramos los cónicos y los de discos. Los embragues de discos han desplazado a los cónicos puesto que: Dan gran superficie de fricción en espacios reducidos. La libertad de los efectos centrífugos. Son más eficaces al disipar el calor. Tienen distribución favorable de presión.

Métodos para resolver el problema Desgaste uniforme Fuerza axial F: Par torsión T: una expresión más conveniente del par de torsión. Presión uniforme Fuerza de accionamiento Par torsión T: Una nueva expresión para el par de torsión ya que:

Método de Buckingham Método de Buckingham Par de torsión durante desgaste uniforme. Par de torsión durante Presión uniforme Método de Buckingham

FRENOS DE DISCO El freno de disco no tiene autoenergización y por ende no es susceptible a cambios del coeficiente de fricción. Uno de los tipos de freno de disco es el freno de yugo flotante; El yugo soporta un solo émbolo flotante que se acciona mediante presión hidráulica.

Freno de frotador anular Fuerza de accionamiento Par torsión T: El radio equivalente: La coordenada de ubicación r de la fuerza de activación se calcula tomando momentos con respecto al eje x:

Métodos para resolver el problema Desgaste uniforme Fuerza F como : Par torsión T: El radio equivalente: Presión uniforme Fuerza F : Par torsión T: El radio equivalente:

Freno de yugo de zapata circular (de botón o de disco) parámetros para este tipo de freno según se determinaron por Fazekas. El radio efectivo está dado por: Fuerza de accionamiento: Par de torsión:

EMBRAGUES Y FRENOS CÓNICOS Los embragues se emplean para llevar dos ejes a la misma velocidad de giro. Este efecto se logra mediante un par de fricción. Estos embragues son una solución simple y eficaz. El ángulo del cono varía entre 10º y 15º.

ENERGÍA Tiempo Velocidad relativa a partir de velocidades Angulares instantáneas Tiempo Tasa de disipación Energía total disipada

AUMENTO DE TEMPERATURA Aumento de temperatura del ensamble de embrague o freno. Modelo de enfriamiento de Newton

MATERIALES DE FRICCIÓN Un coeficiente de fricción alto y reproducible. Inalterabilidad ante condiciones del medio, como la humedad. Capacidad para soportar altas temperaturas, junto con una buena conductividad y difusividad térmicas, así como calor específico elevado. Buena resiliencia. Alta resistencia al desgaste, rayado y raspadura. Compatibilidad con el entorno. Flexibilidad

OTROS TIPOS DE EMBRAGUES Embrague de quijadas cuadradas Embrague con desconexión por sobrecarga que utiliza un tope

OTROS TIPOS DE ACOPLES Sencillo Dentado Diseño BOST-FLEX Tres quijadas

VOLANTES DE INERCIA

GRACIAS