Presentacin de PowerPoint

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICADE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANASAN TOME - ESTADO ANZOTEGUI

EMBRAGUES Y FRENOSDISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINA IIJunio 2011Ing. Vicente Daz P2INTRODUCCINLos frenos y embragues constituyen una parte fundamental del diseo de elementos de mquinas, es comn ver estos dispositivos en cualquier tipo de mquinas, automviles, maquinas-herramientas, mecanismos mviles, aparatos elevadores, turbinas, etc.

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 rotacin de la otra a voluntad.

CLASIFICACIN DE FRENOS Y EMBRAGUES

EMBRAGUES Y FRENOS DE FRICCINSon los de uso comn. Dos o ms superficies son oprimidas entre s mediante una fuerza perpendicular o normal, para crear un par de torsin por friccin.

Estn constituidos por una parte motriz, que transmite el giro a una parte conducida, utilizando la adherencia entre los dos elementos y una presin aplicada que los une fuertemente entre si.

Est compuesto por el disco de embrague y el plato de presin.EMBRAGUES DE FRICCIN DE DISCO SIMPLE O MONODISCO

Partes

Denominada campana. Unida al volante de inercia del motor mediante tornillos, encierra entre ella y el volante al resto de las piezas, y gira solidaria con l.

Tapa metlica

Es un disco metlico sobre el cual, en su parte perifrica, van unidas mediante remaches dos coronas circulares denominadas forros de embrague, constituidos por amianto, resinas sintticas e hilos de cobre o latn, que constituyen un material altamente resistente a la friccin. En su parte central lleva un manguito estriado en su interior, dentro del cual se aloja un extremo del eje primario de la caja de cambios, que est estriado exteriormente con un diseo acoplable al que el disco de embrague lleva en su interior.

Disco de embragueForros del embrague

61.- Disco de embrague.2.- Corte radial.3.- Platillo.4.- Muelles.5.- Manguito estriado.6.- Forro de amianto.7.- Remache.1763254

Tipo Massey

Metlico, con forma de corona circular del mismo tamao que los forros de embrague, lleva unos soportes sobre los cuales actan las patillas.

Plato de presin

Embrague de muellesEn este embrague la presin se efecta por medio de una serie de muelles repartidos uniformemente sobre la periferia del plato opresor, para que la presin sea igual en toda la corona circular.

Generalmente 9 12. Se apoyan por uno de sus extremos sobre la campana y por el otro sobre el plato de presin.Diafragma: Por su menor nmero de componentes reduce la friccin y el desgaste, garantiza un mejor funcionamiento, buen rendimiento y aumenta la durabilidad. La fuerza de apriete aumenta con el desgaste del disco, lo que evita que el embrague patine prematuramente. No requiere de ningn ajuste. Su accionamiento es ms suave y fcil montaje.

Muelles o Diafragma

Generalmente 3 4. Actan como palancas de primer gnero y tienen un punto de apoyo y giro unido a la campana. Por uno de sus extremos las patillas actan sobre el soporte del plato opresor y por el otro sobre el anillo de patillas.

Patillas

Formado por un rodamiento axial con un orificio central por el que pasa el eje primario. Este collarn se apoya por un lado en el anillo de patillas y por el otro recibe el empuje de la horquilla.Collarn

1243567CarcasaDisco de embragueForroDiafragmaCollarn de empujeEje primarioEje intermediarioEmbrague de Diafragma

FRENOS DE TAMBOR CON BANDA

Son posiblemente el dispositivo de frenado ms sencillo de concebir. Se utilizan en aparatos elevadores, mquinas excavadoras, en montacargas y otra maquinaria. Una de las desventajas que tiene este tipo de freno es el momento flector que produce en el eje.

FRENO DE TAMBOR CON ZAPATAS INTERNAS EXPANSIBLESEstos dispositivos estn constituidos por una zapata, la cual esta recubierta de un material de friccin que calza perfectamente sobre el tambor y es empujada por un cilindro contra el tambor para crear el par de torsin por friccin.Se utilizan en automviles, maquinaria textil, excavadoras y mquinas herramientas.

Transmiten un torque elevado, a un a bajas velocidades y requieren fuerzas de conexin y desconexin intensas.

DISEO DE FRENOS Y EMBRAGUES DE FRICCIN Estimar o determinar la distribucin de la presin sobre las superficies de friccin.

Hallar una relacin entre la presin mxima y la presin en un punto cualquiera.

Aplicar condiciones de equilibrio esttico para determinar la fuerza, el torque y las reacciones en los apoyos.En el anlisis de todos los tipos de frenos y embragues de friccin se emplea el mismo procedimiento general:

FRENO DE CINTAGeometra y fuerzas que actan en un freno de cinta.Debido al sentido de giro mostrado en la figura P1>P2.Planteando el equilibrio de un diferencial de cinta, F=0:

De las ecuaciones anteriores se deduce:

Sustituyendo el valor de dN e integrando se tiene:

Expresin para el par de frenado:

La presin que acta sobre la cinta, p, puede deducirse del supuesto que sobre el diferencial de longitud rd y ancho b acta una fuerza dN:

Por lo tanto:De la ecuacin anterior se deduce directamente que el punto en el que la presin es mxima es:

EMBRAGUE CNICOEMBRAGUE DE DISCOEl embrague cnico es uno de los tipos de embrague ms antiguo, tan slo se emplea en aplicaciones sencillas, es simple y eficaz.En muchas aplicaciones los embragues de disco han desplazado a los cnicos, debido a que presentan una gran superficie de friccin en un espacio reducido, adems la superficie disipadora de calor es ms efectiva. Embrague de cnico.Embrague de disco.Una desventaja que presenta es que tiende a bloquearse.

DISEODistribucin de presin uniforme (embrague nuevo).Desgaste uniforme (embrague usado).Para hallar una relacin entre la fuerza de trabajo F y el momento de torsin transmitido, dos hiptesis son posibles segn se considere el embrague nuevo o usado:

CONSIDERACIONES ENERGETICAS Expresando la ecuacin de movimiento para la inercia 1 y 2 se tiene:

Tiempo total para la operacin de embragado.Energa total disipada.Velocidad relativa.Rapidez o intensidad de disipacin de calor.Representacin dinmica de un embrague o freno.

MATERIALES DE FRICCIN Coeficiente de friccin alto y uniforme.

Propiedades poco dependientes de condiciones externas (p.ej. humedad).

Buena conductividad trmica y capacidad de resistir altas temperaturas.

Alta resistencia al desgaste, rayado y raspadura.Las propiedades de un material de friccin para freno o embrague deben ser las siguientes:

Materiales de friccin para embragues.Algunas propiedades de revestimientos para frenos.

FRENO DE DISCOVentajas:

Cuando el disco se calienta y se dilata, se hace ms grueso, aumentando la presin contra las pastillas.

Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el polvo por accin centrfuga.

Disipan mas calor que los de tambor, pues los discos pueden ser ventilados,

Desventajas:

No poseen la accin autoenergizante.Las pastillas son mas pequeas y se desgastan mas rpido que las de los frenos de tambor.Freno de disco.

EMBRAGUES HIDRULICOSEs un embrague automtico que permite que el motor transmita el par cuando llega a un determinado rgimen de giro.Se basa en la transmisin de energa de una bomba centrfuga a una turbina por medio de un aceite.

Est constituido por dos coronas giratorias, que tienen forma de semitoroide, provistas de unos tabiques planos llamados labes. La corona motriz va unida al rbol motor y constituye la bomba centrfuga, la otra, unida al primario de la caja constituye la turbina o corona arrastrada.

Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y estn separadas por un pequeo espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas.

1234567Eje MotrizVolante de InerciaTurbinaAlabesRotorDeflectorEje Primario

Ventajas

Ausencia de desgaste.Gran duracin.Es muy elstico.Es muy progresivo.Bajo coste de mantenimiento, no exigiendo ms atencin que el cambio peridico del aceite.La capacidad de transmisin de potencia de estos embragues es directamente proporcional al cubo de la velocidad de giro y a la quinta potencia de su dimetro.

EMBRAGUES DE CONTACTO POSITIVO

Embrague de quijadas cuadradas.Embrague de dientes de sierra.Entre sus caractersticas se distinguen:No tienen deslizamiento.

Transmiten grandes torques.

Son acoplados a velocidades relativamente bajas (60 rpm mximo para embragues de quijada y 300 rpm mximo para embragues de dientes).

Su conexin es ruidosa.Estos embragues se acoplan mediante interferencia mecnica, y este acoplamiento se obtiene con quijadas de forma cuadrada o de dientes de sierra, o con dientes de formas diversas.

Embrague de dientes de sierra.

EMBRAGUE CENTRIFUGO.

EMBRAGUES UNIDIRECCIONALES

Operan automticamente con base en la velocidad relativa entre los dos elementos. Actan sobre la circunferencia y permiten la rotacin relativa slo en una direccin. AplicacionesSon utilizados en gras para impedir que la carga se caiga si, por ejemplo, se interrumpe la potencia en el eje.Otra aplicacin comn de estos embragues es la masa trasera de una bicicleta.Transportadores inclinados.Ventiladores.Bombas.Embrague de rampa y bolas.

Embrague de resorte Contiene un resorte enrollado con firmeza alrededor del eje. La rotacin en una direccin aprieta el resorte con ms fuerza sobre el eje, para transmitir el par de torsin. La rotacin contraria afloja ligeramente el resorte, lo que provoca que se deslice. Embrague de uasConsta de una pista interior y una exterior, el espacio entre las pistas est lleno con uas de forma rara, que permiten el movimiento en una sola direccin pero en la otra se traban y bloquean las pistas. Embrague de resorte [2]. Embrague de uas [3].

EMBRAGUES Y FRENOS MAGNTICOSEl espacio o entrehierro entre superficies esta lleno de un fino polvo ferroso. Al energizarse la bobina, las partculas de polvo forman cadenas a lo largo de las lneas de flujo del campo magntico, acoplando el disco a la carcaza, sin deslizamiento. Partculas magnticas

Embrague de partculas magnticas.

Corrientes parsitas (o de eddy)

Son similares a los dispositivos de histresis, en el hecho que no tienen un contacto mecnico entre rotor y polos. La bobina establece corrientes parsitas o de eddy, que acoplan de manera magntica el embrague.Embrague de corrientes de eddy.

Histresis magnticaNo tienen un contacto mecnico entre los elementos en rotacin y, por lo tanto, al desacoplarse tiene una friccin cero. El rotor es arrastrado (o frenado) por el campo magntico establecido por la bobina de campo. Embrague de histresis magntica [5].

Embrague de friccin de operacin magntica [4].

VENTAJAS DE LOS EMBRAGUES Y FRENOS MAGNTICOSPermiten un control preciso del torque.

Respuesta rpida.

Vida til bastante prolongada.

Son silenciosos y suaves.AplicacinEstos dispositivos se utilizan para controlar el par de torsin en ejes, en aplicaciones como mquinas bobinadoras, donde deba aplicarse una fuerza constante a una trama o hilo de material, conforme se va embobinando.

Nunca consideres el estudio como una obligacin, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber.- Albert EinsteinEl cerebro no es un vaso por llenar, sino una lmpara por encender. - Plutarco

M

r

F

Otros tipos de embragues de inters en Agricultura.

Clculo de un embrague de garras

El embrague de garras es usado en mecanizacin agraria como elemento de seguridad de las transmisiones.

Calcular un embrague de garras supone calcular la fuerza F1 necesaria para transmitir un par M.

Sea SMBOLO 97 \f "Symbol" el ngulo del diente, si suponemos que empuja un slo diente la accin F1 debida al par M ser:

Las componentes normal y tangencial al diente de F y F1 son:

Normal: F1.cos SMBOLO 97 \f "Symbol" + F sen SMBOLO 97 \f "Symbol"Tangencial:F1.sen SMBOLO 97 \f "Symbol" - F cos SMBOLO 97 \f "Symbol"Siendo SMBOLO 109 \f "Symbol" = tg SMBOLO 114 \f "Symbol" (SMBOLO 114 \f "Symbol" ngulo de rozamiento) el coeficiente de rozamiento, habr deslizamiento de un diente sobre otro cuando:

Dividiendo por cos SMBOLO 97 \f "Symbol":

Como:

De donde la fuerza de empuje F para transmitir un par M viene dada por:

cdg

r

M

m/2

m/2

R

K

Clculo de un embrague centrfugo

Sea r el c.d.g. de los contrapesos y R el radio interno de la carcasa.

La fuerza tangencial que origina:

El par motor transmitido es:

Ecuacin que permite calcular en funcin de las caractersticas de los contrapesos m, R y r la SMBOLO 119 \f "Symbol" mnima necesaria para transmitir un par motor M.