Embrague de fricción (Consideraciones de diseño) INGENIERO HUGO L. AGUERO ALVA

Transcripción

1 Embragu d fricción (Considracions d disño)

2 Embragus 1. Plato conductor 2. Plato conducido Son acoplamintos tmporals utilizados para solidarizar dos pizas qu s ncuntran n js coaxials, para transmitir l moviminto d rotación y torqu d uno (plato conductor) a otro (plato conducido), a voluntad dl oprador.

3 En automotriz, l tipo d mbragu qu mas s utiliza stá basado n l fnómno físico d fricción o rozaminto. El rozaminto s la acción qu s opon al dsplazaminto rlativo d dos curpos n contacto, qu s hallan bajo la acción d una furza normal a la suprfici común.

4 Coficint d fricción El coficint d rozaminto s la rlación ntr la furza d rozaminto y la furza normal a dos suprficis d contacto. Fr F N dond: F F r N, Furza d rozaminto, Furza normal Su valor dpnd d los matrials, naturalza y stado d las suprficis d contacto.

5 Cuando l mbragu no s capaz d transmitir todo l par dl motor, s produc dslizaminto ntr las suprficis d contacto, con rozaminto y gnración d calor, qu dtriora rápidamnt l matrial adhrnt dl disco.

6 Cada tipo d vhículo dispon d un mbragu idal, calculado n función d: -Caractrísticas dl motor (potncia, torqu y rpm) - Tipo d caja d vlocidads (rlacions d transmisión) - PBV - Tipo d aplicación; - Rlación dl difrncial; Estos factors dtrminarán l diámtro y l pso dl plato d aprit y l tipo d disco qu dbrá utilizars.

7 En la práctica s considra otro factor qu influy n su valor: -La tmpratura, ya qu podría modificar la naturalza d la suprfici, al provocar la carbonización o la dscomposición d algunos componnts qu intgran la fórmula dl matrial d fricción, spcialmnt los d naturalza orgánica. La tmpratura tin un fcto ngativo sobr l coficint d fricción d algunos matrials.

8 Matrial orgánico Kvlar

9 Disño dl disco d mbragu d fricción -Función qu cumpl -Forma y parts -Matrial d la guarnición (caractrísticas, coficint d fricción, rsistncia a la tmpratura, tc.) -Dimnsions (Radio xtrior intrior) -Esfurzos qu soporta -Procso d fabricación

10 El disco d mbragu El procso d transmisión d par n los mbragus d fricción stá controlado n gran mdida por las cualidads dl matrial d fricción n l disco d mbragu, qu roza con la volant y l plato d prsión. El mbragu s un sistma qu db sr capaz d transmitir pars qu n ocasions pudn sr muy grands, y hacrlo d modo adcuado bajo condicions muy advrsas, cumplindo admás svros rquisitos.

11 Parts dl disco d mbragu 3 2 1, Disco mtálico 2, Matrial d fricción 3, Mulls 4, Cubo striado 5, Rmachs 5 4

12 Caractrísticas dl comportaminto tribológico d los matrials n contacto -Los matrials n contacto dbn tnr un alto coficint d fricción. -Rsistncia al dsgast. -El valor dl coficint d fricción db sr constant sobr un rango d tmpraturas y prsions adcuado. -Los matrials dbn sr rsistnts a las condicions atmosféricas y ambintals (humdad, prsión, contaminación, partículas d polvo ). -Los matrials dbn posr bunas propidads térmicas: alta conductividad térmica, baja inrcia térmica y adcuada rsistncia a las altas tmpraturas.

13 -Capacidad para soportar lvadas prsions d contacto. -Buna rsistncia a sfurzos cortants transmitidos por la fricción d los lmntos. -Matrials d fabricación y uso sguros, y acptabls para la salud y l mdio ambint. -Db tnr una vida útil d hasta cintos d mils d kilómtros

14 Matrials para l disco d mbragu Primros matrials: - Curo - Corcho - Amianto, introducido por Dion-Boutton (fibromatosis pulmonar)

15 Matrials para l disco d mbragu

16 Nuvos matrials -Aglomrado d rsina y moldado bajo prsión a altas tmpraturas. Coficint d fricción: D 0,3 a 0,4 pudindo bajar a 0,2 con l calntaminto. S alcanzan tmpraturas normals d 150º C y n casos límit hasta 300º C. -Matrials compustos (crámica, cobr y staño), Coficint d fricción: 0,5. -Matrials orgánicos

17 -Fibras d mtal ntr tjido compactado d aramida (poliamida aromática), con bunas propidads mcánicas y muy tnaz. -Fibra d vidrio y aglutinado mdiant rsinas poliméricas. -Thrmofibr, Matrials orgánicos

18 Thrmofibr 2020 Los forros con st matrial soportan usos intnsos, si bin son intolrants al uso abusivo rptido (sobrcalntaminto). Rtornan a condicions óptimas d funcionaminto tras sufrir sobrcalntaminto.

19 Kvlar Las fibras d st compusto prsntan altas prstacions mcánicas: rsistncia a tracción y a cizalladura, por la orintación prfcta d las moléculas dl polímro, rango d tmpraturas suprior.

20 Carbocrámicos -Usualmnt ncontrados n sistmas multidisco, dond s producn lvados dslizamintos. -Soportar tmpraturas muy lvadas. -Soportan potncias por ncima d los 500 caballos. -Erosionan l matrial dl volant motor y disco d prsión más rápidamnt. -El carbono, n forma d fibras prsnta una durabilidad ligramnt mayor, mnor pso y mnor capacidad d rosión, mintras qu l matrial crámico soporta tmpraturas mayors y prsnta mayor rigidz. -Coficint d rozaminto: 0,50

21 Matrial sintrizado -Los sgmntos dl forro s fabrican mdiant sintrización, s dcir, comprsión n prnsa, d polvo dl mtal n l intrior d un mold con la forma adcuada, y l postrior trataminto n horno d la piza gnrada. -Es usual añadir al polvo d mtal polvo d zinc, latón (n l caso d sgmntos d acro) o polvos crámicos (matrials cramtálicos) para mjorar la conductividad térmica y la rsistncia a abrasión.

22 Par transmitido por l disco: Sa p la prsión admisibl, supusta constant n toda la suprfici dl disco. Ara dl anillo: S 2 rd Furza normal: F S. p 2 rd. p Furza d rozaminto: F = F. 2 rd. p. Par transmitido por una cara: M F. r 2 rd. p.. r Par transmitido por z N r N r r r r caras: M 2 rd. p.. r. z r r

23 Intgrando la cuacion para dtrminar l par total qu pud transmitir dos caras d un disco d radios r y r s: i r r r 4.. r r r M p r d p r d i 4...( 3 3 i ) M p r r 3 i

24 Cálculo aproximado: S supond qu la rsultant d las furzas d rozaminto stá aplicada al radio mdio 2 2 Ara dl disco: S ( r ri ) 2 2 Furza normal: N. ( i ). F S p r r p dl disco: 2 2 Furza d rozaminto: F. F ( r r ). p. Par: M F. r, dond r r Rmplazando s tin: ( i )( i ) ri r ri M ( r ri ). p.. 2 Para un mbragu d dos caras: M p r r r r r r N i r

25 Para obtnr l mjor rndiminto dl matrial qu constituyn los discos, l valor óptimo d la r rlación i 0,7 r Al adoptar sta rlación, s calculará l diámtro dl mbragu a partir d la siguint fórmula: M p r 2... (1 0,7 )(1 0,7) d dond: r 3 M 0,867 p.

26 Prsión d contacto Cálculo dl ára d contacto ( A ) A r r 2 2 c =.( i ) c ri r La prsión ntr l disco y la volant (P ), s P c c dond: F F A, Furza d mpuj d los mulls (diafragma) c

27 Considracions y límits n l proycto d un mbragu 1. Por sguridad ri El M M, s calcula por la siguint rlación:. M m r ß, s l coficint d sguridad, tambin dnominado "rsrva dl mbragu" 1,3... 1,75 (turismos) 1,6... 2,5 (vhiculos somtidos a cargas bruscas, como industrials, todo trrnos)

28 2. Por inrcia El diámtro dl disco d mbragu stá limitado por la inrcia qu pud alcanzar l conjunto n su moviminto, lo qu daría lugar a dificultad n los cambios d marcha Diámtros admisibls: Máximo: 430 mm. Mínimo: 160 mm ri r En caso d ncsidad, s rsulv con un bidisco.

29 3. Por tmpratura El valor d la tmpratura stá n función dl valor d la furza d rozaminto qu a su vz dpnd dl valor d la prsión spcífica p. S db cumplir la siguint rlación: k p D dond;, kg/cm 2 p, prsión spcífica D, Diámtro xtrior, n cm k, s una constant qu dpnd d la vntilación dl mbragu En l mjor d los casos: k 11,8 En l por d los casos: k 10 ri r

30 4. Progrsivo Una cualidad d un mbragu s sr progrsivo. Esto s consigu utilizando prsions spcíficas: p 1,0...2,0 para vhículos d turismo p 2, 0...3, 0 para vhículos industrials ri r

31 Solución bidisco En la rlación qu liga la prsión con l diámtro xtrior, los valors d k, n l mbragu bidisco, stán comprndidos ntr: K 7 y 8 n razón a la dificultad n la vntilación para k 7 7 p 1,06 kg / cm 43 para k 8, y p 1, 75 kg / cm 16 8,7 8,7 p 1,3 kg / cm y p 2,17 kg / cm ri r