FRENOS Y EMBRAGUES FRENO EMBRAGUE. E. Mecánica E calor. E. Mecánica E. Mecanica + E. calor

FRENO

FRENOS Y EMBRAGUES

ω1 F

A B

Material de friccion

ω1 F ω1

EMBRAGUE

Material de friccion

A B

E. Mecánica E calor

E. Mecánica E. Mecanica + E. calor

MECANISMOS Y SISTEMAS DE AERONAVES MECANISMOS Y ELEMENTOS DE MAQUINAS

Tipos de FRENOS

Materiales de Fricción

Materiales de Fricción

Materiales de Fricción

 

s

f

t

T I    



TORQUE DE FRENADO

A.-Frenos industriales:

r a m

T    B.-Frenos de vehículos:

d s

t t a V

 

 s V d 

a V





 

0 2 0

^ó 2

a = tasa de desaceleración.

m = masa auto.

r = radio de la rueda.

t_d = t delay conductor + sistema de frenos

ENERGÍA DE DISIPACIÓN

A.-Frenos industriales:

B.-Frenos de vehículos:





2 1

I

E      





2 1

V

V m

E    

En ambos casos se disipa en forma de calor por conducción, convección y radiación.

Frenos de Tambor o campana o frenos de zapata larga

Frenos de tambor o campana

Zapata de fundición

Zapata de chapa

θ

No se conoce la distribución de presiones Hipótesis de Reye:

Volumen de desgaste en la unidad de tiempo es proporcional al trabajo de rozamiento realizado por las fuerzas de roce en el mismo tiempo.

 

t sen Vol_desgaste





 

 

 

sen

m  

 

sen a t

Vol_desgaste

 

   

t dA Vol

n

desgaste 



   ^ 

 ^sen

sen P P

máx

n





dA P







 dA P

 r



  dA k P dA r m

sen a

n

   





 

   



 

r m

sen k a

P_n









 



  









k

P_max  ´ 

es la fuerza tangencial (de roce)

es la velocidad tangencial

donde

K, a, μ, ω, r = ctes.

δ/m : velocidad de rotación como un rígido respecto de A.

si θ es mayor que 90º => P máx se dá para θ = 90º si θ = θ² menor que 90º => P máx se dá para θ = θ²

si θ = 0 , Pn = 0 => material en el talón contribuye muy poco ó nada al frenado es la fuerza normal

r dA

t P

rozamiento Trabajo

n    

  

_

 

m dA sen a t

Vol_desgaste

 

   

igualando II I y III

II III

r dA

t P

rozamiento Trabajo

n    

  

_

K´

Pn = K´ sen (θ)



d r b Pn

dN    



 ) ^{b r sen}  ^d

(sen dN P

max

max

   



si: dA = b. dS

dS = r . dθ

b = ancho de cinta.

dN f

df

 

dN = Pn dA

 





  







d sen sen

r b P

dN f f

r T

máx máx

2

1 2

 

 ^{cos }

^{cos }



 ^{ }





 

máx máx

sen

r b P

T f

df

r dT  

El par de frenado aplicado al tambor (respecto del centro “O” del tambor)

f

PAR o TORQUE de FRENADO

dN f

df

 

f o

Momento de la Acción de Frenado

c f M

 

Momento de Fricción

 ^{   }

 f dN ( r a cos  ) M







 ²

1

) cos (









 ^sen ^{r a d}

sen

r b P

M f

máx máx f

Momento de la Normal

  



 ²

1

2







 



sen

a r b sen P

dN a

M

máx máx

N

F

c M F M^N  ^f



 0





F

M M

M

Si M_N ≤ M_f => F ≤ 0

“condición de autobloqueo” Verificarlo siempre!!!

La trailing shoe es desenergizante M_f se opone a M_F. MF – Mn - Mf = 0

M_f ayuda a M_F AUTOENERGIZACION

Ff FN ω

F F

FN Ff

NO HAY AUTOENERGIZACION

La leading shoe es auto energizante c

f M_F _F 

Reacciones en A

 ^{ }  ^{  }

 dN cos  f sen  dN F

R

 ^{ }  ^{  }

 dN sen  f cos  dN F

R

Freno de zapata corta

μ

0 d

P - d P d

W 

   





Caso autoenergizante: (respecto a C)

 

1 3

4

d d

d W





 









  P r  r 

T

El par de frenado es:

μP

Sumatoria de momentos: (C)

P/A < Padmisible mat

VERIFICAR!!!!

También se puede despejar W P Fuerza Normal W

1 3

4

d d

d W





 

P 

Caso desenergizante: respecto a D

0 d

P d

P d

W

- 

   

 



2 3

4

d d

d W





  P 

2 3

4

d d

d W





 



  r 

T

Sumatoria de momentos respecto a D:

μP

Frenos de cinta o banda



 e

P P

2 1

 ^P

^P

 ^D ₂

T   

0 a

P C

P - l Q

M

 

 

 



D b

p P



 2 

 

 



 

 



 

a

e c l

P D

Q b

2

max

Embrague - Freno de Disco completo

F

F Hipotesis de Reye:

Vol/t = 2 π r dr δ

Trab Froce /t = p dA f r ω

p = (pmax . d / 2) . 1/r

Distribución de presiones (Desgaste Uniforme)

p = δ /f r ω = K / r

Evaluando Pmax Pmax = K / d/2

Freno de disco completo (también para multidisco)

Desgaste uniforme

 ^{D d} 

d

F   p

   2



 

máx

d D d N

p

T   f   



 8



 ^{D d}  ^N

f

T  F     4

N_p : número de pares de caras de contacto. dF = p dA

F = ∫ p dA

F = ∫ pmax d/2 1/r 2 π r dr

dFf = f dF dF^{f =} f p dA

dT = dFf r = f p dA r

T = ∫ f p dA r = f (pmax d/2 1/r) 2 π r dr r

VERIFICAR Pmax!!!!

Presión uniforme (p = pmax)

 ^{2 2} 

4 p D d F    ^máx  

  _p

máx D d N

p

T   f   ³  ³  12



Donde:

N_p : número de pares de caras de contacto.

N

d D

d D

f

T F 



 

 

3

Freno Por Cono de Roce

α óptimo 10° < α < 15°

El par de frenado es:

 ^{  }

 



2 /

2

dr r

p sen f

T 



 

sen r  dr























 f dP r f r p dA f r p 2

dT

r d p p



  2





8 D d

sen

d p

T f

 







 









 ^/2

2 / 2

/

2 /

D

d D

d

dA sen

p dP

sen

F  



 ^/2

2 / D 2

d

sen dr sen r F p







^ 

^{ }

2 / D

d

dr r p F

 ^{D d} 

d

F  p

  

 2



 ^{D d} 

sen f

T F  



 

 4

Integrando:



La fuerza actuante es: dF = dP sen α

Desgaste uniforme

+

Desgaste uniforme





8 D d

sen

d p

T f

 







 





 ^{D d} 

d

F   p

   2



Presión uniforme (p = pmax)

 ^{D d} 

sen f

T F  



 



4





4 p D d F   

 





12 D d

sen p

T f

 





 





2 2

3 3

3 D d

d D

sen f T F



 



 



Aplicación freno de disco completo multidisco

Freno de Disco a Calipper

Freno de Disco

A Calipper

Freno de disco a pastilla o cáliper

Desgaste uniforme Re

f F T   





i

máx

R R R

p

F     



Presión uniforme

2 2

0

3 3

0

3 Re 2

i i

R R

R R



 

 R  R

 





2 Re 1

2

2 2

0 i

prom

R p R

F     

max

max

max

dF = p dA F = ∫ p dA

dT = dFf r = f p dA r T = ∫ f p dA r

EMBRAGUES