PRACTICA MEC3263

FRENOS Y EMBRAGUES 1. Tres pares de embragues de disco de empuje están montados sobre un eje. Cada uno tiene un par de

superficies de fricción. Los embragues de acero endurecido son idénticos, con un diámetro interior de 100 mm y un diámetro exterior de 245 mm. ¿Cual es la capacidad del par de torsión de estos embragues con base en a) desgaste uniforme y b) presión uniforme?

2. Un par de embragues de disco tienen un diámetro interior de 250 mm y un diámetro exterior de 420 mm. Se aplica una fuerza normal de 18,5 kN y el coeficiente de fricción de las superficies de contacto es de 0,215. Suponiendo que hay un desgaste uniforme y una presión uniforme, determine la presión máxima que actúa sobre los embragues ¿cuál de estas superficies dará resultados mas reales?

3. Un embrague de disco hecho de hierro fundido tiene un par de torsión máximo de 210 N-m. Dadas las limitaciones de espacio el diámetro exterior se debe minimizar. Suponiendo un desgaste uniforme y un factor de seguridad de 1,3, determinar: los radios interior y exterior del embrague y la fuerza máxima de accionamiento que se necesita.

4. Un embrague cónico con revestimiento de cuero debe transmitir un par de torsión de 1200 lbf-pulg. El ángulo de la mitad del cono es α=10º, el diámetro medio de la superficie de fricción es de 12 pulg, y el ancho de la cara b es 2 pulg. Para un coeficiente de fricción µ=0,25 encuentre la fuerza normal P y la presión de contacto máxima p usando los modelos de presión uniforme y de desgaste uniforme.

5. El embrague de sincronización para la segunda velocidad de un automóvil tiene un diámetro mayor del cono de 50 mm y un diámetro menor de 40 mm. Cuando la palanca de velocidades se mueve a la segunda velocidad, el embrague sincronizado se acciona con una fuerza axial de 100 N y el momento de inercia de 0,005 kg-m2 se acelera 200 rad/s2 en 1 s para que sea posible accionar la velocidad. El coeficiente de fricción del embrague cónico es de 0,09. Determine el ancho mas pequeño del embrague cónico que aún proporcione un par de torsión lo suficientemente grande. Suponga que los embragues están gastados.

6. Un embrague cónico tiene un diámetro mayor de 328 mm y un diámetro menor de 310 mm, un ancho de 50 mm y transfiere un momento de torsión de 250 N-m. El coeficiente de fricción es de 0,31. Suponiendo presión uniforme y desgaste uniforme, determinar la fuerza de accionamiento y la presión de contacto.

7. El coeficiente de fricción de un embrague cónico es de 0,25 . Puede soportar una presión máxima de 410 kPa al tiempo que transfiere un par de torsión máximo de 280 N-m. El ancho del embrague es de 65 mm. Minimice el diámetro mayor del embrague; determinar las dimensiones del embrague y la fuerza de accionamiento.

8. El tambor de un freno con radio de 14 pulg hace contacto con una zapata corta sencilla, como se muestra en la figura, y mantiene un par de torsión de 2000 lbs-pulg a 500 rpm. Suponga que el coefi- ciente de fricción para la combinación de tambor y zapata es de 0,3. Determine: a) La fuerza normal que actúa sobre la zapata. b) La fuerza de accionamiento W que se requiere

cuando el tambor tiene una rotación en el sentido de las manecillas del reloj.

c) La fuerza de accionamiento W cuando el tambor gira en sentido contrario a las manecillas del reloj.

d) El cambio que se requiere en la dimensión de 1,5 pulg (fig.) para que ocurra el autobloqueo si las otras

dimensiones no cambian.

9. En la figura 1 se presentan cuatro zapatas largas en un freno de tambor de expansión interno. El tambor de freno tiene un diámetro de 400 mm. Cada perno de bisagra (A y B) soporta un par de zapatas. El mecanismo de accionamiento se dispondrá para la producción de la misma fuerza actuante W en cada zapata. El ancho de la cara de la zapata es de 75 mm. El material de la zapata y del tambor produce un coeficiente de fricción de 0,24 y una presión de contacto máxima de 1 MPa Las dimensiones son: d=50 mm, b=165 mm y a=150 mm. Hallar:

- ¿Que zapatas son autoenergizantes y cuales son desenergizantes.? - ¿Cuales son las fuerzas de accionamiento y los pares de torsión totales para las cuatro zapatas? - ¿Cuales son las reacciones del perno de la bisagra y cuál es la reacción resultante?

10. El freno de la rueda trasera de un automóvil es de tipo interno de zapata larga . Las dimensiones del

freno de acuerdo a la figura 2 es: θ1=10º, θ2=120º, r =95 mm, d7=73 mm, d6=120 mm, y d5=30 mm. El recubrimiento de la zapata del freno es de 38 mm de ancho y la presión de contacto maxima permisible es de 5MPa. Calcule el par de torsión de frenado y la fracción del par de torsión que se produce por cada zapata del freno cuando su fuerza es 5000 N. También calcule el factor de seguridad para la presión de contacto que es demasiado alta.

Nota.- De aclaración para resolver los problemas:

Zapata autoenergizante * 0f nP a M M− − + =

Zapata desenergizante * 0f nP a M M− + + = Entrega en el examen de segundo parcial miércoles 17 de Diciembre.

Oruro, 01 de diciembre 2003

FIGURA 2

FIGURA 1