Sistemas Mecánicos Automotrices PDF

SISTEMAS MECÁNICOS AUTOMOTRICES Hermenegildo Santiz Gómez 3. Sistema convencional de frenos automotrices Introducción La misión del sistema de frenado es la de crear una fuerza regulada para reducir la velocidad o para detener un vehículo en movimiento, así como para tenerlo estacionado....

SISTEMAS MECÁNICOS AUTOMOTRICES Hermenegildo Santiz Gómez 3. Sistema convencional de frenos automotrices Introducción La misión del sistema de frenado es la de crear una fuerza regulada para reducir la velocidad o para detener un vehículo en movimiento, así como para tenerlo estacionado. Obtenido de: https://www.segurmaniazurekin.eus/a/2019/06/segurmania-frenos-640-320x240.jpg Introducción Esta acción de frenado se consigue por medio de un rozamiento, es decir, mediante la resistencia al movimiento relativo entre dos superficies en contacto, haciendo que una de ellas, estacionaria, entre en contacto con otro móvil, lo que traerá consigo la disminución de velocidad de esta última, sistema utilizado para conseguir el frenado de los vehículos automóviles. Introducción La acción de frenado consiste, por tanto, en absorber la energía calorífica, al hacer rozar una parte móvil solidaria a las ruedas, (los tambores y discos) contra una parte fija en el vehículo (las zapatas y pastillas). La energía calorífica generada en los elementos frenantes, es transmitida a la atmósfera. Obtenido de: https://static7.depositphotos.com/1041343/681/i/950/depositphotos_6814617-stock-photo-abs-emergency-braking-tracks.jpg  3.1. Principios básicos de un sistema de frenos El sistema de frenos está formado por: Sistema de mando Sistema de frenos Elemento frenante 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos El sistema de mando de frenos lo constituye el conjunto de elementos empleados para crear la fuerza que le dará movimiento a la leva, a los pistones o bien a la membrana, según el sistema de frenos utilizado. Tanto los frenos de disco como los de tambor utilizan los mismos sistemas de mando: Sistema mecánico Sistema hidráulico Sistema neumático Sistema hidroneumático 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Los requisitos de un sistema de frenos son los siguientes: Eficacia: Con un esfuerzo sobre el pedal lo suficientemente débil, conseguir un tiempo y distancia mínima. Estabilidad: El vehículo debe conseguir su estabilidad sin derrape, desviaciones ni reacciones del volante. Comodidad: De manera progresiva, con un recorrido de pedal razonable, sin ruidos ni trepidaciones. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Teóricamente, el esfuerzo de frenado se distribuye entre las ruedas delanteras y traseras en función del peso que soportan, el cual varía según la disposición del motor, número y ubicación de pasajeros y de la carga. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Así como al arrancar o acelerar el vehículo tiende a encabritarse, en el momento del frenado hay una transferencia de la carga: el tren trasero se aligera y el delantero se sobrecarga, se aplastan los neumáticos delanteros y aumenta la superficie y la fuerza de adherencia. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Los frenos están diseñados para que actúen más intensamente en las ruedas delanteras, ya que su mayor adherencia aleja el punto de blocaje. Los frenos paran las ruedas, pero los neumáticos detienen el vehículo. Si un exceso de frenado paraliza el elemento giratorio, la cubierta resbalará sobre el pavimento, el agarre será mucho menor, y se perderá el control. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Un vehículo puede disminuir su velocidad debido a: Acción de las fuerzas retardadoras Si se rueda en punto muerto o desembragado, las fuerzas retardadoras (rozamientos de los órganos de transmisión, resistencia a la rodadura, y resistencia al aire), provocan la disminución de Obtenido de: https://www.youtube.com/watch?v=uf2saiKpGYQ velocidad del vehículo. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Un vehículo puede disminuir su velocidad debido a: Frenado con el motor Cuando uno levanta el pie del acelerador, el motor tiende a caer en ralentí de modo que su giro forzado frena y disminuye la velocidad. Es el uso del motor como freno y es muy continuo en Obtenido de: https://cdn.club-magazin.autodoc.de/uploads/sites/11/2021/07/freno-motor.jpg la marcha Normal. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Un vehículo puede disminuir su velocidad debido a: Frenos mecánicos Estos frenos actúan por rozamiento de guarniciones apropiadas sobre los tambores solidarios de las ruedas Obtenido de: https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTsmA9h5tgkUBRhzrSjKSkfto3H82kmnz-v4g&s 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Fuerzas de frenado La energía cinética que posee un cuerpo de masa “𝑚”, y que lleva una velocidad “𝑉”, tiene por expresión: 1 𝐸𝐶 = 𝑚𝑉 2 2 La acción de frenado desarrolla en las bandas de rodadura de un vehículo una fuerza de frenado “F”, desde su entrada en acción hasta su parada, un trabajo igual a la energía cinética a absorber. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Fuerzas de frenado El trabajo de frenado se denota mediante la siguiente relación: 𝑊 =𝐹∙𝑑 Si designamos por “d” la distancia recorrida durante el frenado y suponiendo “F” constante, se tiene: 1 𝑚𝑉 2 = 𝐹 ∙ 𝑑 2 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Fuerzas de frenado Si designamos por “d” la distancia recorrida durante el frenado y suponiendo “F” constante, se tiene: 𝐹 =𝑚∙𝑎 Estas fórmulas permiten calcular: 1. La desaceleración, conociendo la fuerza de frenado: 𝐹 𝑎= 𝑚 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Fuerzas de frenado 2. La distancia de parada conociendo la deceleración: 1 𝑚𝑉 2 𝑉 2 𝑑𝑓 = 2 = 𝑚∙𝑎 2𝑎 3. El tiempo de frenado: 𝑉 𝑡𝑓 = 𝑎 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Fuerzas de frenado El automóvil que pesa 1200 𝑘𝑔 está viajando a 100 𝑘𝑚/ℎ , detiene su vehículo con una deceleración de 5 m/s2. Calcular: a) Tiempo transcurrido entre el comienzo del frenado y la parada. b) Distancia recorrida durante el frenado c) Velocidad del vehículo a los dos segundos d) Energía cinética que llevaba antes de pisar los frenos 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Distancia de frenado La distancia de frenado “D”, es el espacio recorrido por el vehículo desde el momento que se actúa sobre los frenos hasta que queda completamente detenido. Depende de los siguientes factores: Presión ejercida sobre el pedal del freno Velocidad del vehículo Estado de los neumáticos Adherencia 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Distancia de frenado La distancia de frenado “D”, es el espacio recorrido por el vehículo desde el momento que se actúa sobre los frenos hasta que queda completamente detenido. Depende de los siguientes factores: Presión ejercida sobre el pedal Fuerza y dirección del viento del freno Peso del vehículo Velocidad del vehículo Naturaleza y estado del Estado de los neumáticos pavimento Adherencia 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Distancia de frenado Teóricamente se dice que la máxima eficacia de los frenos (100%) se consigue cuando la fuerza de frenado es igual al peso del vehículo. Normalmente se considera un buen sistema de freno es aquel que consigue el 80% de la eficacia, aceptable del orden del 40%, y de este valor para abajo deben considerarse malos. 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Distancia de frenado Experimentalmente se ha determinado que para calcular la distancia de frenado “D”, en metros, para una velocidad “𝑉” en km/h, con buenos neumáticos, sobre piso de hormigón o asfalto rugoso, y suponiendo una eficacia de 80%, se puede aplicar la siguiente fórmula: 𝑉2 𝐷= 200 Donde: 𝐷 esta en 𝑚 y 𝑉 en 𝑘𝑚/ℎ 3.1. Principios básicos de un sistema de frenos Distancia de frenado A continuación se muestra un cuadro experimental para distancias de frenado con diversos estados de frenos: Referencias Norton, R.L. (2013) “Diseño de maquinaria. Análisis y síntesis” McGrawHill Jazar, R. N. (2008). Vehicle Dynamics: Theory and Applications. Springer-Verlag. ¿Qué es la cremallera de dirección? (s. f.). Piezas MOOG. https://www.moogparts.com/es-es/blog/rack-and-pinion-system- with-power-steering.html