Frenos

FRENOS-TIPOS-FRENOS FRENOS-TI POS-FRENOS DE CINT CINTA A

FRENOS Su misión es reducir o detener el movimiento de un elemento mecánico cuando sea necesario, transformado la energía cinética en calorífica a través de la fricción de dos piezas de zapata de tambor de disco eléctricos Hidraulicos

FRENOS FRENOS DE ZAPATA En torno al eje de giro se coloca un disco que gira solidariamente a él. Sobre la periferia de dicho disco se hace incidir una pieza recubierta de un material con elevado coeficiente de fricción.

 FRENOS FRENOS DE DISCO Constan de un disco colocado en torno al eje de giro y de dos piezas denominadas pastillas que se aplican sobre ambas caras del disco para reducir su movimiento. Son los más utilizados en vehículos: motos, coches…

FRENOS FRENOS ELÉCTRICOS Consta un disco metálico que gira entre dos polos fijos de un electroimán. Para frenar, hacemos pasar la corriente eléctrica a través del electroimán de forma que se creará un campo magnético. Por tener un metal moviéndose en el seno de un campo magnético, se inducirán en él una serie de corrientes y aparecerá en él una fuerza que, si el sistema está bien diseñado, tenderá a detenerlo. Se emplea en vehículos pesados (camiones) como freno de apoyo

 FRENOS FRENOS ABS Consisten en un sistema gobernado el éctrico e hidr áulico q ue lo que hace es que al pisar el pedal, la zapata no presiona de forma constante al tambor, sino que frena a impulsos, como si se pisase y se soltase el freno muchas veces. De esta forma se evita el bloqu eo de las ruedas y di sminuye el calor disipado, garantiz ándose que la frenada se realiza por con tacto entre la pasti lla y el dis co y no entre la rueda y el suelo.

FRENOS HIDRAULICOS El sistema de frenos Hidráulicos consta de dos tipos de sistemas: Sistema Hidráulico y Materiales de Fricción. En el sistema hidráulico cuando presionas el freno de tu vehículo un cilindro conocido como cilindro maestro, que va colocado en el motor, se encarga de impulsar hidráulicamente el liquido de frenos por toda la tubería, hasta llegar a los frenos colocados en las llantas y lograr frenar el vehículo. Los materiales de fricción que se utilizan son conocidos como balatas y suelen ser piezas metálicas, semi-metálicas o de cerámica que soportan muy altas temperaturas y son los que crean la fricción contra una superficie fija; que pueden ser o tambores o discos; y así logran el frenado de el vehículo, las balatas son piezas que sufren de desgaste y se tienen que revisar y cambiar en forma periódica.

TIPOS DE FRENOS HIDRAULICOS Frenos de disco Los frenos de disco consisten de un Rotor de Disco que está sujeto a la rueda, y un Caliper, que sujeta las balatas de freno de Disco. La presión hidráulica desde el Cilindro Maestro causa que el pistón presione como una almeja las balatas por ambos lados del rotor. Esto crea fricción entre las balatas y el rotor, produciendo un descenso de la velocidad o que el vehículo se detenga.

PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LOS FRENOS DE DISCO Se calientan menos que los de tambor porque el disco va flotando y se mantiene mejor ventilado. Logras una frenada mucho más potente. Cuando se calienta el disco se mejora el frenado. Para tener un adecuado mantenimiento en frenos de disco se requiere de: Realizar periódicamente la revisión de las balatas para comprobar que no estén muy desgastadas Revisar que se cuente con la cantidad adecuada de líquido de frenos. Comprobar que los discos se encuentren en buen estado. Mantener las tuberías del líquido de frenos libres de aire. •

• •

•

•

• •

FRENO DE MANO La función del freno de mano es la de que un vehículo estacionado no se ponga en movimiento por si solo, recibiendo el nombre de freno de estacionamiento, aun cuando se puede utilizar como freno de emergencia si es necesario durante la marcha del vehículo. Es una palanca que se encuentra al alcance del conductor; la palanca va unida por unos cables a la leva de freno. Al accionar la palanca las levas ejercen presión sobre las balatas de las llantas traseras ocasionando un frenado que en caso de darse con el vehículo andando suele ser muy brusco. Palanca de freno de mano. Un automóvil tiene generalmente dos tipos de frenos: el freno de mano, o de emergencia, y el freno de pie o pedal. El freno de emergencia suele actuar sólo sobre las ruedas traseras o sobre el árbol de transmisión. El freno de pie de los automóviles modernos siempre actúa sobre las cuatro ruedas.

CONDICIONES DE LOS FRENOS Todos los tipos de frenos deben de reunir ciertos requisitos para garantizar que su funcionamiento sea el apropiado, algunas de las condiciones son: No deben de bloquearse las ruedas para evitar el deslizamiento sobre el pavimento. Los frenos paran las ruedas, y las ruedas detienen el vehículo. El frenado debe de ser progresivo, un frenado brusco ocasiona derramamiento. LIQUIDO DE FRENO La función de el liquido de frenos es transmitir la presión de la frenada desde el pedal hasta las balatas. Para que se pueda reconocer un buen líquido de frenos se debe de tomar en cuenta que el líquido debe de ser: Incompresible (Que no se comprima en lo mas mínimo) No debe de ocasionar fricción con la tubería del sistema de frenos. No debe ocasionar corrosión, para mantener en el mejor estado posible la tubería. Debe de tener un elevado punto de ebullición Debe de tener fluidez aun a bajas temperaturas.

APLICACION DE FUERZAS EN LOS FRENOS

Fuerzas en un disco cónico

Freno de bloque o de zapata corta

Aqui podemos observar dos configuraciones diferentes, relativa a la posición del pasador.

Ejercicio Datos: zapata corta. T= 2000lb pulg a 500 rpm. μ= 0.3 Se pide: - Fuerza normal sobre la zapata. - Fuerza de accionamiento, sentido horario. - Fuerza de accionamiento, sentido anti horario. - Dimensión de autobloqueo.

Frenos de tambor de zapata larga FRENO INTERNO DE EXPANSIÓN

Fuerzas y dimensiones.

Fuerzas y dimensiones de un freno de tambor de zapata larga interno de expansión.

Ejercicio Se pide: - Zapatas auto y no auto blocantes. - Fuerzas de accionamiento y pares torsores. - Reacciones en los pasadores.

Frenos de tambor de zapata larga FRENO EXTERNO DE CONTRACCIÓN

Fuerzas y dimensiones del freno.

Frenos de pivote, cargados simétricamente

Frenos de banda

(a) Fuerzas sobre el freno; (b) Fuerzas sobre un elemento diferencial.

Ejercicio Se pide: - Momento torsor. - Fuerza de accionamiento. - Valor de d10 cuando la fuerza del freno bloquea.

FORMULAS FRENOS DE BANDA

APLICACIONES

PROBLEMA - 1

El freno que se muestra es igualmente efectivo, si la fuerza de accionamiento es de 13.7 kgr y para los datos que se indican en la figura. Calcular los brazos a y b.

PROBLEMA - 2

Un freno diferencial de cinta , tiene una fuerza de 25 kgf aplicada en el extremo de la palanca, como se muestra en la figura. El coeficiente de rozamiento es de0.4 a) Si se aplica al tambor un momento torsor de 45000 kgf-mm en el sentido de movimiento de las agujas del reloj, determinar las fuerzas máxima y mínima de la cinta. b) Cual es el momento máximo que puede soportar el freno si la rotación del tambor es en sentido contrario al movimiento de las agujas del reloj

PROBLEMA - 3

El esquema corresponde a un freno normal de cinta para accionamiento. El material friccionante tiene como capacidad máxima 10.5 kgf/cm 2 con un factor de fricción de 0.3 y un ancho de banda de 50 mm ¿ Calcular la fuerza de accionamiento del freno para ambos sentidos de giro. También hallar el torque de freno y la potencia a 63 RPM.

PROBLEMA - 4

En el eje mostrado se quiere instalar un freno de tipo de cinta autobloqueo, para detener el descenso de la carga cuando hay problema en el suministro de energía eléctrica del sistema. ¿Calcular los parámetros principales del freno, se dispone de un tambor de 400 mm de diámetro

PROBLEMA - 5

La figura muestra un freno de cinta diferencial a diseñarse de tal manera que cuando se aplique una carga P desarrolle por lo menos un torque de 7500 lb-pulg, con coeficiente de fricción (f=0.35), sin que la máxima presión de contacto exceda a 150 PSI cuando f aumenta a 0.40 Calcular a) Los brazos a y b b) La magnitud de la mencionada carga P c) El máximo torque de frenado que puede obtenerse.

PROBLEMA - 6

A fin de detener el descenso ( a velocidad constante) de una carga máxima de 350 kgf, se pretende instalar un freno de cinta que se muestra en la vista lateral derecha. Los diámetros del tambor que se enrrolla son D 1 = 500 mm , D2 = 400 mm, suponer que no hay perdidas por fricción en los apoyos. Se conoce : El coeficiente de fricción 0.4 y ancho de la cinta = W= 80 mm. Se pide: a) Hallar las fuerzas que actúan en los extremos de la cinta en Kgf b) La presión máxima c) El torque que se puede absorber d) Las fuerzas actuantes en el pin A e) El freno es igualmente efectivo. f) En caso de no ser igualmente efectivo ¿ Que modificaciones habría que hacer para que lo sea? g) El freno es capaz de detener la carga P h) En caso de no detener a P, que modificaciones habría que hacer para que esto ocurra.

PROBLEMA - 6

PROBLEMA - 7

Un freno de bloque largo con una zapata corta debe proyectarse para un valor de (P.V= 1155) f=0.2 . El área de la zapata vale 116.1 cm2 y el diámetro del tambor del freno 40.6 cm. Un tambor de enrrollamiento de cable de 30.4 cm de diámetro se une al tambor de freno mediante engranajes. El tambor de freno gira con velocidad triple que la del tambor de enrrollamiento (ver figura). Encontrar la velocidad uniforme a la que desciende un peso de 454 kgf fijado al extremo del cable. -Determinar el valor de la presión de la zapata.

PROBLEMA - 8

Un freno permite que un montacarga baje una masa de 250 kg a una velocidad de 3 m/s como se indica en la figura. El tambor del cable tiene 400 mm de diámetro pesa 1.40 KN y su radio de giro es de 180 mm a) Calculese la energía del sistema b) ¿Qué momento de torsión de frenado tiene que aplicarse para detener la carga en 0.5 segundos