Frenos y Embragues

PROCESOS DE MANUFACTURA

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TORNEADO FABRICACIÓN II

TECNOLOGÍA

DE

Elementos Diversos.

Frenos y Embragues


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TORNEADO

Objetivos: •Conocer los diferentes tipos de frenos y embragues.

•Determinar los diferentes tipos de cargas sometidos los frenos y embragues.

TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN II


TORNEADO

Contenido: •Introducción.

•Tipos de frenos

•Tipos de cargas para frenos.

TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN II

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PROCESOS DE MANUFACTURA TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN II

INTRODUCIÓN.

Los frenos y embragues son dispositivos mecánicos sometidos a movimientos rotacionales, utilizados para detener o disminuir el movimiento de algún cuerpo, generalmente, un eje, árbol o tambor.

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INTRODUCCIÓN.

En estos se debe tener presente los siguientes aspectos. Variación de la temperatura La fuerza aplicada Momento flector o capacidad de frenado Presión ejercida.

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INTRODUCCIÓN.

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Fuerza aplicada

Zapata Auto-Energizada (Dado que va en el mismo sentido del tambor)

Zapata Auto-Trabajo

Mt


INTRODUCCIÓN.

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La fuente de la fuerza puede ser hidráulica, neumática, mecánica.


TIPOS DE FRENOS

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Los frenos que se realizaran los respectivos estudios son los llamados frenos de fricción y son diseñados para actuar mediante fuerzas de fricción, siendo este el medio por el cual se transforma en calor la energía cinética del cuerpo a desacelerar. Siempre constan de un cuerpo fijo sobre el cual se presiona un cuerpo a desacelerar.


TIPOS DE FRENOS

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Entre los tipos de frenos de fricción tenemos: Freno de Tambor: El freno de tambor es un tipo de freno en el que la fricción se causa por un par de zapatas o pastillas que presionan contra la superficie interior de un tambor giratorio, el cual está conectado al eje o la rueda.


TIPOS DE FRENOS

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Entre los tipos de frenos de fricción tenemos: Existen dos tipos de freno de tambor, las cuales son: a. Freno de tambor de zapata interna. b. Freno de tambor de zapata externa.


TIPOS DE FRENOS

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Freno de tambor de zapata externa.


TIPOS DE FRENOS

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Existen otro tipos de frenos de fricción los cuales son: Freno de Cinta: Utilizan una banda flexible, las mordazas o zapatas se aplican para ejercer tensión sobre un cilindro o tambor giratorio que se encuentra solidario al eje que se pretenda controlar. La banda al ejercer presión, ejerce la fricción con la cual se disipa en calor la energía cinética del cuerpo a regular.


TIPOS DE FRENOS

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Freno de Cinta


TIPOS DE FRENOS

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Existen otro tipos de frenos de fricción los cuales son: Freno de disco: Un freno de disco es un dispositivo cuya función es detener o reducir la velocidad de rotación de una rueda. Hecho normalmente de acero, está unido a la rueda o al eje.


TIPOS DE FRENOS

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Freno de Disco


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FRENO DE TAMBOR DE ZAPATA INTERNA

y

x

F

Rotación del tambor

Para iniciar el estudio de la fuerza aplicada en un tambor con zapata interna, se debe visualizar la zapata auto-energizada y coincidir el eje X con la articulación de esta última.

Articulación

Recubrimiento


ϴ1: Angulo desde el eje X hasta inicio del recubrimiento.

ϴ2: Angulo desde el eje X hasta finalización del recubrimiento. a: Distancia del centro del tambor hasta la articulación. c: Distancia desde la articulación hasta donde esté aplicada la fuerza (esta debe ser perpendicular)

F: Fuerza aplicada r: Radio del tambor

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ϴ1

ϴ2

r a

c

x

y

F

w

En donde:



Cuando la zapata choca o toca el tambor o aro se producen dos fuerzas que son: • Fuerza de fricción. • Fuerza Normal Estas fuerzas producen un momento, las cuales se obtienen a través de:


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𝑀𝑓 =μ.Pa.b.r −𝑟𝑐𝑜𝑠𝜃 − 𝑎

2𝑠𝑒𝑛2𝜃

𝜃2

𝜃1

Momento de la fuerza de fricción

𝑀𝑁 =Pa.b.r.a𝜃

2− 1

4𝑠𝑒𝑛2𝜃

𝜃2

𝜃1

Momento de la fuerza normal

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La fuerza total de frenado en la zapata auto-energizada es:

𝐹 = 𝑀𝑓 − 𝑀𝑁

𝑐

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Donde: Pa: Presión Máxima b: Ancho de la zapata μ: Coeficiente de fricción. r: Radio del tambor.


FRENO DE TAMBOR DE ZAPATA INTERNA La fuerza de frenado en la zapata auto-trabajo es:

𝐹 = 𝑀𝑓 + 𝑀𝑁

𝑐

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El momento o capacidad de frenado:

𝑇 =μ.Pa.b.r 2 𝑐𝑜𝑠𝜃1 − 𝑐𝑜𝑠𝜃2


FRENO DE TAMBOR DE ZAPATA EXTERNA

Esta se calculan utilizando las mismas expresiones que la anterior, lo único que debemos tener presente es que las distancias son mayores ya que estas se encuentran por fuera del tambor.

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Ejercicio: El freno de mano del tipo bloque que se ilustra en la figura tiene un

ancho de cara de 30 mm y un coeficiente de fricción de 0,25. La fuerza de trabajo estimada es de 400 N. Determine la presión máxima en la zapata y el momento de frenado.

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F 200 300

15

0

Dimensiones en mm

45° 90°

w

Articulación


Ejercicio: La figura muestra un tipo de tambor (zapata interna), que tiene un diámetro

interno de 12 pulgadas y una dimensión de R= 5 pulg. Las zapatas internas tienen un ancho de cara de 11/2 pulgadas y ambas actúan por efecto de una fuerza F= 500 Lb. El coeficiente medio de fricción es 0.28.

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R

F

120°

30°

30°

Sen

tid

o d

e gi

ro


Ejercicio: Determine: • Presión máxima e indique la zapata en la cual

ocurre. • Momento de frenado que produce cada zapata

y obtenga el momento de frenado total. • Calcule las reacciones resultantes en la

articulación.

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FRENO DE CINTA

Esta se utilizan en máquinas excavadoras y montacargas, donde las velocidades son bajas. Esta tienen una parte fija y una móvil. La tensión de la parte fija se denotará P1 y la móvil o floja como P2 . Tal como se muestra en la figura:

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FRENO DE CINTA

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P1

P2

ϴ

Sen

tid

o d

e gi

ro

ϴ: Ángulo de contacto

d: Diámetro del tambor

b: Ancho de la cinta


FRENO DE CINTA

La relación entre P1 y P2 esta dada por una ecuación exponencial de la manera siguiente:

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P1

P2 = 𝑒𝜇𝜃

Donde: 𝜇: Coeficiente de fricción. 𝜃: Ángulo de contacto. P1: Tensión lado fijo P2: Tensión lado flojo.

P1 > P2


FRENO DE CINTA

La capacidad de frenado se obtiene:

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T=(P1 –P2) d2

La Presión Máxima:

Pa=2𝑃

1

𝑏.𝑑


Ejercicio: El freno que se ilustra tiene un coeficiente de fricción de 0.30 y ha de operar con una fuerza máxima de F= 400 N. Si el ancho de la cinta es de 50 mm. Determine las tensiones en la banda y el momento de frenado.

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250

20

0

125 275

F

ϴ= 270°

Dimensiones en mm.

Sen

tid

o d

e g

iro


FRENO DE DISCO

En este tipo de dispositivo, se obtiene a través de dos teorías que son: por desgaste uniforme y por presión uniforme, que a través de estos se puede obtener la fuerza de frenado y la capacidad de frenado.

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D d F


FRENO DE DISCO

Desgaste uniforme

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F=𝜋.𝑃𝑎.𝑑(𝐷−𝑑)

2 T=

𝜇.𝜋.𝑃𝑎.𝑑(𝐷2−𝑑2)

8

Presión uniforme

F=𝜋.𝑃𝑎(𝐷2−𝑑2)

4 T=

𝜇.𝜋.𝑃𝑎(𝐷3−𝑑3)

12


FRENO DE DISCO

Estas expresiones son válidas para un solo para de superficie de contacto, se debe multiplicar por el número de superficie cuando son mayores a uno.

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