Sistemas Mecánicos Automotrices PDF

SISTEMAS MECÁNICOS AUTOMOTRICES Hermenegildo Santiz Gómez 3.4. Frenos de disco  Introducción Los frenos de disco son los frenos más utilizados en los vehículos actuales. De hecho, en el eje delantero prácticamente siempre se montan este tipo de frenos. Los frenos de disco pres...

SISTEMAS MECÁNICOS AUTOMOTRICES Hermenegildo Santiz Gómez 3.4. Frenos de disco  Introducción Los frenos de disco son los frenos más utilizados en los vehículos actuales. De hecho, en el eje delantero prácticamente siempre se montan este tipo de frenos. Los frenos de disco presentan las siguientes ventajas con respecto a los frenos de tambor: – Mayor poder de frenado, ya que la – Menor pérdida de rendimiento del distancia de frenado es inferior con frenado con el aumento de la respecto a los frenos de tambor. temperatura de sus componentes. – Mayor estabilidad en las frenadas. – Mayor facilidad de montaje, lo que reduce los costes. Introducción Frenos sobredimensionados En los vehículos de cierta potencia se puede observar la sobredimensión de los elementos de fricción y del pistón de accionamiento de los frenos, ya que cuanto más superficie de rozamiento posea un sistema de freno, más eficaz será el mismo. Obtenido de: https://www.ckctuning.com/DISCOS-DE-FRENO-BTR-SOBREDIMENSIONADOSObte 3.4.1. Partes del freno de disco Está compuesto por: Un disco de freno solidario al buje del cual toma movimiento. Una pinza de freno. Un actuador hidráulico instalado en la pinza. Pastillas de freno. 3.4.1. Partes del freno de disco Discos de freno Los discos de freno están fabricados normalmente en fundición gris nodular de grafito laminar, que contiene entre un 92 % y un 93 % de hierro Además del hierro, contiene, entre otros componentes, silicio y manganeso que garantizan una alta Disco de freno macizo. calidad. 3.4.1. Partes del freno de disco Discos de freno En ocasiones especiales se fabrican a base de carbono. Pueden ser macizos o autoventilados. Estos últimos se utilizan cuando van a estar sometidos a grandes presiones de frenada. Disponen de unas ranuras radiales a lo largo de todo su perímetro para Disco de freno ventilado. facilitar la evacuación del calor. 3.4.1. Partes del freno de disco Discos de freno Los discos ventilados, a su vez, pueden estar perforados para mejorar su refrigeración y aligerar el peso. Es en su superficie exterior donde van a rozar las pastillas para producir la frenada del vehículo. Disco de freno ventilado y perforado. 3.4.1. Partes del freno de disco Pinzas de freno Las pinzas de freno abrazan las pastillas y es en ellas donde se monta el actuador hidráulico. Tienen practicada una entrada para la tubería de presión y un orificio donde se aloja el purgador. Las pinzas más habituales son del tipo deslizante o flotante y fijas, ambas con distintas variedades. Pinza deslizante de un pistón. 3.4.1. Partes del freno de disco Pinzas de freno Las pinzas deslizantes más habituales disponen de uno o dos actuadores hidráulicos que inciden sobre una de las pastillas de frenos. Durante la frenada, cuando el actuador ejerce presión sobre la pastilla, se produce el deslizamiento de la pinza que provoca que la otra pastilla se desplace contra el disco con la misma presión. Pinza fija de dos pistones. 3.4.1. Partes del freno de disco Pinzas de freno Las pinzas fijas disponen de uno o más actuadores que inciden sobre cada pastilla. Las más habituales disponen de dos actuadores (uno para cada pastilla), aunque en vehículos de altas prestaciones, las pinzas pueden tener cuatro, seis e incluso ocho actuadores hidráulicos. Están sometidas a vibraciones y altas temperaturas entre otros esfuerzos, por lo que su diseño debe contemplar estas condiciones de trabajo. Pinza de cuatro pistones. 3.4.1. Partes del freno de disco Pastillas de freno Son los elementos que rozan sobre el disco para reducir su velocidad. Disponen de una superficie metálica que les sirve de soporte al forro de frenos y de apoyo en la pinza. La superficie del forro se adapta perfectamente a la superficie del disco. Pastillas de freno.  3.4.1. Partes del freno de disco Pastillas de freno Al igual que las zapatas, deben reunir una serie de cualidades para ser efectivas durante su funcionamiento, tales como: Equilibrio entre resistencia a la abrasión y al desgaste. Resistencia al cizallamiento y golpe. Estabilidad térmica. Permitir una cierta compresibilidad (menor del 2% en frío y del 5% en caliente). Coeficiente de fricción adecuado. Dilatación de materiales prácticamente nula. Durabilidad razonable. Despiece de una pinza de frenos y pastillas de freno 3.4.1. Partes del freno de disco Actuador hidráulico Está alojado en la pinza y como Actuador se ha comentado anteriormente hidráulico pueden existir uno o varios en una sola pinza. Su función consiste en presionar a las pastillas de freno contra el disco para frenar la rueda cuando se pisa el pedal. 3.4.2. Fuerza de frenado en el sistema de freno de disco Los frenos de disco aplican la fuerza de frenado, a través de los émbolos, directa- mente sobre las pastillas. Esta fuerza se multiplica por el coeficiente de rozamiento (𝜇) que existe entre las pastillas y el disco para obtener la fuerza de rozamiento real que el conjunto produce. 𝐹𝑓𝑟 = 𝐹𝑓 ∙ 𝜇 3.4.2. Fuerza de frenado en el sistema de freno de disco La fuerza se aplica directamente sobre el disco de freno para transformar la energía cinética del vehículo y frenarlo. El par de frenado (𝐶𝑚𝑓 ) que se produce en el disco es igual a la fuerza de rozamiento real (𝐹𝑓𝑟 ) por la distancia, que es el radio del disco (𝑅1 ), medido en el centro de las pastillas de freno. 𝐶𝑚𝑓 = 𝐹𝑓𝑟 ∙ 𝑅1 3.4.3. Distancia de parada o detención La distancia de parada o detención es el espacio que recorre un vehículo desde que se activa el sistema de frenado hasta que el vehículo se detiene por completo. La distancia que el vehículo recorre depende principalmente de: Fuerza de frenado (𝐹𝑓 ). Adherencia (𝜇𝑎 ). Velocidad del vehículo. 3.4.3. Distancia de parada o detención Para calcular, aproximadamente, la distancia que recorre el vehículo hasta detenerse, se emplea la siguiente formula: 𝑣2 𝑒= 𝐸 ∙ 254 Donde: 𝑒 − la distancia de detención en metros 𝐸 − la eficacia del sistema de frenos en % 𝑣 − velocidad en 𝑘𝑚/ℎ 3.4.3. Distancia de parada o detención Ejercicio 1 Calcula la fuerza de rozamiento real que produce en un freno de disco con un coeficiente de rozamiento (𝜇) de 0.45 y con una fuerza de frenado de 3.000 N que el conductor transmite a las pastillas. 3.4.3. Distancia de parada o detención Ejercicio 2 Conociendo la fuerza de frenado real que se produce en el freno de disco del ejercicio anterior y teniendo en cuenta que el punto medio de aplicación de la fuerza de frenado es R, = 150 mm, calcula el par de frenado que se produce al frenar. 3.4.3. Distancia de parada o detención Ejercicio 3 Calcula la distancia que necesita un automóvil que circula a 95 km/h para detenerse. El vehículo está equipado con sistema de freno con una eficacia del 85%.