Diseño sistema de freno

1. Freno de tambor con zapatas exteriores contráctiles
2. Cálculo y desarrollo del sistema de freno con zapatas exteriores contráctiles
4. Materiales de fricción

FRENO DE TAMBOR CON ZAPATAS EXTERIORES CONTRÁCTILES.

Estos tipos de embragues tienen elementos de fricción externos, accionados por los siguientes mecanismos de operación:

• De solenoide o bobina eléctrica
• De palanca, eslabonamiento o palanquilla de codo
• De eslabonamiento con carga de resorte
• De accionamiento hidráulico o neumático

En nuestro caso, utilizaremos un accionamiento hidráulico, cuyos cálculos no forman parte de nuestro diseño.

Comenzamos con realizar un diagrama de cuerpo libre de nuestro sistema de freno:

Una vez realizado el diagrama, procedemos a realizar los cálculos de momentos de las fuerzas de fricción y las fuerzas normales, para luego poder determinar la fuerza de trabajo, la cual debe ser lo bastante grande como para equilibrar ambos momentos.

Las ecuaciones para determinar los momentos son las siguientes:

Mf =

=

=

= (1.1)

Mn =

=

= (1.2)

Una vez obtenidos los respectivos momentos, determinamos la fuerza de trabajo mediante la siguiente expresión:

F = Mn + Mf (1.3)

C

El momento T aplicado al tambor por la zapata, es la suma de las fuerzas de fricción

f dN multiplicada por el radio de aquel:

T = = = (1.4)

Las reacciones horizontal y vertical en el centro de la articulación, se obtienen mediante las siguientes ecuaciones:

Rx = ∫ dN cosθ + ∫ f dN senθ – Fx

= (1.5)

Ry = ∫ f dN cosθ – ∫ dN senθ + Fy

= (1.6)

Las ecuaciones anteriores pueden simplificarse para facilitar su cálculo. Por consiguiente:

Rx = (1.7)

Ry = (1.8)

Donde

A = =

B = =

D =

NOTA: Todas las ecuaciones anteriores son validas solamente si la rotación es en sentido horario, en caso contrario, se invierte en cada ecuación el signo del termino de fricción.