DUCTOS TEXTILES

UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO

FRENOS Y EMBRAGUES

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.

CONCEPTOS IMPORTANTES

Los embragues, frenos, coples y volantes de inercia se asocian con el movimiento rotatorio y comparten la funcin de almacenar y/o transferir energa cintica.

Los embragues transmite energa cintica .

Los frenos absorbe energa cintica.

El volante de inercia absorbe la energa mecnica cuando incrementa su velocidad angular y libera su energa cuando disminuye.

Para representar la dinmica de un embrague o freno de friccin:

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.

Tambin se produce una disipacin de energa lo que provoca aumento de temperatura.

(a) Tambor interno de expansin; (b) Tambor externo de contraccin; (c) Freno de banda; (d) Disco de empuje; (e) Disco cnico.

TIPOS DE FRENOS Y EMBRAGUES

DISCO CNICO

DISCO PLANO

ZAPATA O BALATA INTERNA

MANUAL

MECNICO

RESORTES Y/O MUELLES

CENTRIFUGA

NEUMTICO(PISTN O DIAFRAGMA)

HIDRULICO

ELECTROMAGNTICO

PRINCIPIO DE ACCIN

Estos 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.

FRENO DE TAMBOR CON ZAPATAS INTERNAS EXPANSIBLES

En el anlisis de todos los tipos de frenos y embragues de friccin se emplea el mismo procedimiento general:

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.

DISEO DE FRENOS Y EMBRAGUES DE FRICCIN

Mtodos para resolver el problema

Fuerza normal y presin:

Momento de friccin:

Momento de fuerza normal:

VIDEO FRENOS CON ZAPATAS

Mtodos para resolver el problema ( continuacin)

La fuerza de accionamiento debe equilibrar estos momentos:

La condicin de auto energizacin exige que :

Par de rozamiento transmitido:

Reacciones sobre el pasador:

FRENOS Y EMBRAGUES DE CONTRACCIN EXTERNA

Fuerzas a considerar:

Reacciones en el pasador

Fuerza de accionamiento F.

Fuerza norma N.

Fuerza de friccin fN.

Son vlidas la misma reacciones para el caso de zapata interna.

Momento de fuerza normal:

Momento de friccin:

Mtodos para resolver el problema ( continuacin)

Fuerza de aplicacin :

Reacciones:

Siendo :

Par de rozamiento:

Consideraciones el sentido de giro del tambor cambia:

Se invierte el signo del trmino de friccin en cada ecuacin.

Cambio en la relacin para hallar la fuerza de accionamiento.

En este caso se puede presentar el fenmeno de autoenergizado si se cumple que:

FRENOS Y EMBRAGUES DE BANDA

Consisten en una banda flexible recubierta con un material de friccin. Debido a la friccin y rotacin del tambor, la fuerza de accionamiento P2 es menor que la reaccin del pasador P1.

Anlisis del elemento diferencial

Sumatoria de fuerzas en la direccin vertical:

Sumatoria de fuerzas en la direccin Horizontal:

Relacin de fuerzas en los extremos:

Par de frenado:

Distribucin de presin:

Presin mxima:

EMBRAGUES AXIALES DE FRICCIN DE CONTACTO

En este tipo de embragues encontramos los cnicos y los de discos.

Los embragues de discos han desplazado a los cnicos puesto que:

Dan gran superficie de friccin en espacios reducidos.

La libertad de los efectos centrfugos.

Son ms eficaces al disipar el calor.

Tienen distribucin favorable de presin.

Mtodos para resolver el problema

Desgaste uniforme

Fuerza axial F:

Par torsin T:

una expresin ms conveniente del par de torsin.

Presin uniforme

Fuerza de accionamiento

Par torsin T:

Una nueva expresin para el par de torsin ya que:

Mtodo de Buckingham

Par de torsin durante desgaste uniforme.

Par de torsin durante Presin uniforme

Mtodo de Buckingham

FRENOS DE DISCO

El freno de disco no tiene autoenergizacin y por ende no es susceptible a cambios del coeficiente de friccin. Uno de los tipos de freno de disco es el freno de yugo flotante; El yugo soporta un solo mbolo flotante que se acciona mediante presin hidrulica.

Freno de frotador anular

Fuerza de accionamiento

Par torsin T:

El radio equivalente:

La coordenada de ubicacin r de la fuerza de activacin se calcula tomando momentos con respecto al eje x:

Mtodos para resolver el problema

Desgaste uniforme

Fuerza F como :

Par torsin T:

El radio equivalente:

Presin uniforme

Fuerza F :

Par torsin T:

El radio equivalente:

Freno de yugo de zapata circular

(de botn o de disco)

parmetros para este tipo de freno segn se determinaron por Fazekas.

El radio efectivo est dado por:

Fuerza de accionamiento:

Par de torsin:

EMBRAGUES Y FRENOS CNICOS

Los embragues se emplean para llevar dos ejes a la misma velocidad de giro. Este efecto se logra mediante un par de friccin.

Estos embragues son una solucin simple y eficaz.

El ngulo del cono vara entre 10 y 15.

ENERGA

Velocidad relativa a partir de velocidades

Angulares instantneas

Tiempo

Tasa de disipacin

Energa total disipada

AUMENTO DE TEMPERATURA

Aumento de temperatura del ensamble

de embrague o freno.

Modelo de enfriamiento de Newton

MATERIALES DE FRICCIN

Un coeficiente de friccin alto y reproducible.

Inalterabilidad ante condiciones del medio, como la humedad.

Capacidad para soportar altas temperaturas, junto con una buena conductividad y difusividad trmicas, as como calor especfico 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 desconexin por sobrecarga que utiliza un tope

Sencillo

Dentado

Tres quijadas

OTROS TIPOS DE ACOPLES

Diseo BOST-FLEX

VOLANTES DE INERCIA

GRACIAS