República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de las uerzas !rmadas UNE!"Extensi#n$ !%uasa&
!'(P)!M*EN+( DE EMBR!,UE$ +R*N-UE+E. / REN(.
Profesor0 Ing. Miguel Ydrogo
Bac1iller0 Darismar Rondón
!%uasa&$ Noviembre del 23456
*ntroducci#n
Los acoplamientos tienen por función prolongar líneas de transmisión de ejes o conectar tramos de diferentes ejes, estén o no alineados entre sí. Si dos ejes se pudieran alinear perfectamente, podrían ser conectados con dos cubos con bridas o pernos. na !e" reali"ado se tiene la seguridad #ue ninguna de las dos m$#uinas se mo!er$ sobre la cimentación % #ue ésta no se asentar$. &s un 'ec'o real #ue siempre 'abr$ alguna desalineación entre un eje impulsor % un eje impulsado, por lo cual deben ocuparse (acoplamientos fle)ibles*. Los frenos % los embragues tienen como objeti!o el control del mo!imiento giratorio o de translación de sistemas mec$nicos +ma#uinas #ue son impulsados por motores. &l embrague es un dispositi!o #ue trabaja por fricción cu%a función principal es aceptar la cone)ión % descone)ión de dos ejes, %a sea cuando estén estacionarios o cuando e)ista una diferencia en las !elocidades giratorias de ellos. &l comportamiento de un freno es an$logo al de un embrague, con la diferencia #ue un embrague conecta una parte mó!il, mientras #ue el freno conecta una parte mó!il con una parte fija.
!'(P)!M*EN+( DE EMBR!,UE !coplamientos
-un#ue en esencia se trata de mecanismos de transmisión, se suele 'acer un grupo aparte con ellos, pues son elementos utili"ados para transmitir un giro de un $rbol motri" a otro conducido sin !ariación de !elocidad. &ntre los m$s comunes tenemos los acoplamientos %a sean rígidos o mó!iles, los embragues % el trin#uete.
!coplamientos R7%idos
&st$n constituidos por pie"as #ue fijan la posición relati!a de los dos $rboles, apret$ndose contra ellos por medio de tornillos. - !eces se intercalan c'a!etas +barras entre el acoplamiento % el $rbol en sentido longitudinal #ue impiden el giro.
!coplamiento de extensi#n
Se utili"an cuando es necesario absorber des alineamientos entre los $rboles #ue se unen, producidos por errores de construcción o atenuar los golpes bruscos de torsión entre el $rbol conductor % el conducido6
!coplamiento compensador el8stico e inel8stico
Se emplean cuando entre dos $rboles se 'an de transmitir esfuer"os #ue en ocasiones pueden ser bruscos, para esto se colocan dos elementos el$sticos en los dos lados el acoplamiento para #ue absorba parte de la energía producida por el co#ue de!ol!iéndola después. Los sistemas m$s sencillos emplean un acoplamiento de plato en el #ue los tornillos !an en!ueltos de cauc'o #ue comprimen los taladros donde !an alojados % eliminan cual#uier juego en la junta. &ste acoplamiento !iene limitado por el calentamiento #ue se produce, an cuando se fabrican sistemas #ue absorbes una rotación de /01. 2tro tipo de acoplamiento el$stico es el llamado 3erifle), #ue emplea una banda perimetral de cauc'o para la unión de dos platos, fijada a éstos por medio de tornillos. 4on este tipo se emplean des!iaciones de 561. &n particular si las ma#uinas acopladas est$n instaladas sobre soportes el$sticos, el acoplamiento el$stico es absolutamente necesario. -dem$s el acoplamiento el$stico, no tiene juego % por tanto, es silencioso, sin fricción % no necesita engrase.
!coplamiento de .e%uridad
&st$n constituidos por una serie de pie"as todas ellas acopladas sin juego formando un conjunto sólido. &sta unión se efecta por medio de unas arandelas con muelle especiales cu%a carga est$ controlada con una tuerca de paso fino. Durante la marc'a normal de la m$#uina la arandela7muelle especial ejerce una presión controlada al conjunto de bolas proporcionando por medio de las mismas al conjunto una capacidad de transmisión concreta ajustada en f$brica segn necesidades del sistema. &n el caso de colisión accidental, el cuerpo del acoplamiento montado en el eje de transmisión se para inmediatamente. La placa base sigue girando debido a las fuer"as centrifugas de los elementos de transmisión % del par de rotación del motor. &sto ocurre por#ue las bolas escapan de su encla!amiento !enciendo la fuer"a de las arandelas con muelle. La característica especial de estas arandelas muelle es #ue conlle!an una disminución de la potencia del muelle durante el proceso antes mencionado. &l acoplamiento esta desembragado, la potencia entre el eje transmisor % transmitido esta interrumpida. n fin de carrera o un detector de pro)imidad detectan el recorrido a)ial de la arandela de presión parando el motor. 4uando nue!amente se recupera la normalidad en la transmisión, el acoplamiento !uel!e a su posición inicial, es decir las bolas se encastran nue!amente en la placa base en la nica posición #ue puede 'acerlo después de un giro de 5869.
'alculo de acoplamiento
&l par nominal es el factor principal de dimensionado de los acoplamientos de los ejes % de las m$#uinas directamente conectadas a ellos. &l par nominal a transmitir est$ en función de la potencia a transmitir % de la !elocidad de rotación:
La potencia nominal a transmitir es la #ue tiene la m$#uina impulsora e)presada en ;< ó 4aballos de potencia. Los acoplamientos elastómeros pueden transmitir potencias dentro de un rango de =, 'asta /666 ;<. La !elocidad de rotación e)presada en re!>m, es la #ue tiene la m$#uina motri" % debe ser inferior a la !elocidad m$)ima del acoplamiento. &n general, los acoplamientos pueden soportar !elocidad de 'asta =6666 re!>m, !alor superior a !elocidades de los motores eléctricos.
Embra%ue
&n esencia, se basa en poder unir % separar cuando #ueramos un $rbol motri" con otro $rbol conducido.
Embra%ue acople a distancia
&st$ constituido por un conjunto de pie"as situadas entre el motor % los dispositi!os de transmisión, % asegura un nmero de funciones: &n posición acoplado +o ?embragado? transmite la potencia suministrada. &n un automó!il, esta rueda % el motor est$n !inculados a la transmisión. &n posición desacoplada +o ?desembragado? se interrumpe la transmisión. &n un automó!il, las ruedas giran libres o est$n detenidas, % el motor puede continuar girando sin transmitir este giro a las ruedas. &n posición intermedia restablece progresi!amente la transmisión de potencia. &sta es la ra"ón principal del embrague en los automotores: permite moderar los c'o#ues mec$nicos e!itando, por ejemplo, #ue el motor se detenga o #ue los componentes de los sistemas se rompan por la brus#uedad #ue se produce entre la inercia de un componente #ue se encuentra en reposo % la potencia instant$nea transmitida por el otro.
'onstrucci#n neum8tica$ 1idr8ulica & electroma%nética 'onstrucci#n neum8tica0 el miembro #ue mue!e el embrague es un tubo refor"ado
o!alado de 'ule pegado a la superficie interior o e)terior del miembro propulsor o propulsado. &l est$ pegado al cubo del embrague, #ue a su !e" esta acoplado por estrías a la flec'a propulsora % se sujeta a la flec'a con un reten de anillo, esta de tal manera colocado #ue el pasaje de aire del cubo #ue conduce al tubo de aire en la flec'a propulsora. Los cojinetes de la "apatas del embrague est$n pegados al círculo e)terior del tubo al #ue las "apatas del embregue est$n articuladas por pasadores. &l miembro propulsor +tambor del embrague est$ colocado dentro del embrague de aire % est$ unido al cubo de la flec'a propulsora. 'onstrucci#n 1idr8ulica0 &mbragues 'idr$ulicos 4onstan de dos platos con alabes
enfrentados % mu% pró)imos entre sí % encerrados en una caja con un fluido. no de los platos est$ unido al motor % el otro a la caja de cambios, la transmisión de mo!imiento se reali"a por la presión #ue sobre uno de los platos ejerce el fluido lan"ado por el otro. &l fundamento es el mismo #ue 'ace girar un molinillo de papel cuando se le sopla: la corriente de aire incide en las aspas inclinadas, #ue se ponen a dar !ueltas r$pidamente. Incon!enientes de los embragues 'idr$ulicos Sólo funciona cuando la !elocidad es ele!ada @o sir!e para su acoplamiento a una caja de cambios normal, por eso este embrague se utili"a en cajas de cambio autom$tico de autocares % camiones Debido a la ine!itable pérdida de energía por desli"amiento los !e'ículos, e#uipados con este tipo de embrague, consumen algo m$s de combustible #ue los e#uipados con un embrague normal de fricción. 'onstrucci#n electroma%nética0 &l sistema
de embrague electromagnético esta
constituido por una corona de acero #ue se monta sobre el !olante de inercia del motor. &n el interior de esta corona !a alojada una bobina, #ue al pasar la corriente eléctrica a tra!és de ella produce un campo magnético en la "ona del entre'ierro formado entre la corona % el disco de acero. Dic'o disco !a montado en el primario de la caja de cambios por medio de un estriado, sustitu%endo al disco de embrague con!encional. &l espacio e)istente en el interior de la corona se cierra con c'apas de acero, % se rellena con pol!o magnético, #ue se aglomera en el entre'ierro por la acción del campo magnético creado por la bobina, 'aciendo solidarios a la corona con el disco. De esta forma, cuando pasa corriente por el arrollamiento de la bobina se produce la aglomeración del pol!o magnético consiguiendo el embragado del motor. 3or el
contrario, si no pasa corriente por la bobina el pol!o magnético no se aglomera en el entre'ierro, lo #ue permite girar en !acío a la corona sin arrastrar el disco. 4on lo cual el motor permanece desembragado. &n el instante en #ue comien"a a pasar corriente por la bobina se inicia la aglomeración del pol!o magnético, #ue tarda un cierto tiempo en completarse, adem$s del retardo a la aparición del flujo magnético #ue se produce en todas las bobinas. &ste efecto consigue #ue el embrague sea progresi!o.
+R*N-UE+E. / REN(. +rin9uetes
Son los mecanismos #ue permiten el giro en un sentido % lo impiden en el otro, para ello utili"an un sistema similar al de los embragues de garras, mediante pie"as #ue 'acen efecto de cuAa % se cla!an en un sentido, resbalando en el sentido opuesto.
+ipos dentados & fricci#n Dentados0 La rueda dentada posee unos dientes inclinados especialmente diseAados
+denominados dientes de trin#uete para despla"ar a la uAeta durante el giro permitido % engranarse con ella cuando intenta girar en el sentido no permitido. La uAeta 'ace de freno, impidiendo el giro de la rueda dentada en el sentido no permitido.
!plicaciones$ la utili"ación de este tipo de trin#uete #ueda limitada a !elocidades medias %
bajas, pues a !elocidades ele!adas es preciso un resorte de recuperación de fuer"a considerable #ue disminu%e el rendimiento del mecanismo. ricci#n0 es un mecanismo de transmisión constituido por dos o m$s ruedas #ue est$n en
contacto a una cierta presión, de modo #ue, cuando una de ellas gira, la #ue est$ en contacto con esta gira también por efecto del ro"amiento, &l material empleado en las ruedas de fricción suele ser cauc'o o similar con coeficiente de fricción ele!ado. Las formas m$s 'abituales de las ruedas de fricción son: cilíndrica, troncocón ica % esférica. .us aplicaciones pr$cticas son mu% limitadas debido a #ue no puede transmitir grandes
esfuer"os entre los ejes, pues todo su funcionamiento se basa en la fricción #ue se produce entre las dos ruedas. Lo podemos encontrar en las dinamos de la bicicletas, sistemas de transmisión de mo!imiento a norias % balancines, tocadiscos.
'alculo de trin9uete
renos
&l freno es un dispositi!o #ue se usa para lle!ar al reposo un sistema en mo!imiento, para bajar su !elocidad o para controlar su !elocidad 'asta un cierto !alor en condiciones cambiantes. La función del freno consiste en con!ertir energía mec$nica en calor. &l diseAo de frenos depende de incertidumbres sobre el !alor del coeficiente de fricción, el cual se debe usar necesariamente. &ntre los tipos de frenos e)istentes, destacan el freno de tambor, de disco % de banda.
uerzas & momentos de aceleraci#n
n !e'ículo en mo!imiento dispone de una energía cinética o trabajo #ue es e#ui!alente a la fuer"a de impulsión por la !elocidad media del despla"amiento. &ste automó!il sufre una aceleración negati!a o desaceleración cuando se aplica una fuer"a igual % de sentido contrario a la fuer"a #ue produce mo!imiento. &s decir, se debe aplicar una fuer"a de frenado #ue anule a la fuer"a de impulsión. &l efecto de frenado consiste en transformar la energía cinética producida por el !e'ículo mo!imiento en calor producido por el ro"amiento entre los elementos mec$nicos de los frenos. La fuer"a de frenado tiene el mismo !alor #ue la fuer"a de ad'erencia o ro"amiento % por lo tanto se calcular$ mediante el producto entre el peso #ue gra!ita sobre una rueda % el coeficiente de ad'erencia entre ella % el suelo, % tiene sentido contrario a la fuer"a de impulsión. 4omo la fuer"a de impulsión est$ determinada por la resistencia #ue oponen las ruedas a su despla"amiento, la fuer"a de frenado #ue 'a% #ue aplicar para detener el !e'ículo est$ también en función de la resistencia obtenida en las ruedas.
'alculo del momento del freno
reno de zapata
&ste tipo de freno es mu% sensible a los cambios de coeficientes de frenados producidos por el sobrecalentamiento o la inclusión de pol!o o agua, lo cual lo 'ace inestable cuando trabajan
en pares. &l tipo m$s popular de "apata para los sistemas pe#ueAos de frenos es la "apata de acero prefabricada, en los sistemas ma%ores se usan aleaciones de 'ierro fundido, o de 'ierro maleable, fuera de estas diferencias, las "apatas tanto en los sistemas ma%ores o pe#ueAos son mu% parecidos. !flo:ador de freno
'alculo de freno de zapata
reno de disco$ de cono & de cinta reno de disco0 es un dispositi!o cu%a función es detener o reducir la !elocidad de
rotación de una rueda, 'ec'o normalmente de acero, est$ unido a la rueda o al eje. reno c#nico0 al igual #ue los frenos de discos mltiples los frenos cónicos surgieron
como una optimi"ación de los frenos de disco normales, es decir, estos frenos aumentan la superficie de contacto entre el cono % el tambor #ue !a a ser frenado, mejorando las condiciones de frenado. Bambién se optimi"a por#ue disminu%e la fuer"a de despegue 3D respecto a la #ue tiene un disco normal plano. reno de cinta0 utili"an una banda fle)ible, las morda"as o "apatas se aplican para ejercer
tensión sobre un cilindro o tambor giratorio #ue se encuentra solidario al eje #ue se pretende controlar. La banda al ejercer presión, ejerce la fricción con la cual se disipa en calor la energía cinética del cuerpo a regular.
renos especiales
Se pueden clasificar dentro de este grupo de frenos especiales a#uellos #ue no son tan usuales en su manejoC utili"an métodos alternati!os para ejercer la presión necesaria de frenado, o #ue por sus características propias no encajan dentro de los frenos estudiados anteriormente. -lgunos de ellos no son tiles para frenar propiamente dic'o sino mas bien para ralenti"ar o mantener en unos ciertos m$rgenes la !elocidad #ue se precisaC otros sólo tienen la propiedad de frenar en un sólo sentido. Se inclu%en dentro de esta clasificación a los frenos de trin#uetes, frenos airfle) % los frenos centrífugos. renos de trin9uetes
renos de trin9uete de dentado exterior0 Los dos trin#uetes
+d engranan bajo la
influencia de resortes con la rueda +f #ue es solidaria al tambor. 4uando el tambor gira en el sentido de ele!ación la rueda pasó bajo los trin#uetes. &n el descenso los trin#uetes se engranan en los dientes de la rueda impidiendo el mo!imiento. renos de trin9uete de dentado interior0 Se encuentran frecuentemente en combinación
con otros frenos. &n el pro%ecto de un trin#uete se debe considerar #ue la disposición del trin#uete % el perfil del dentado deben garanti"ar el engranaje a fondo del gatillo de retención, an en el caso en #ue sólo 'a%a mordido de punta. Se dispone de un resorte #ue aumenta la acción engranadora de su propio peso. Durante la ele!ación de la carga, el paso de los dientes bajo el gatillo produce un ruido mu% desagradable, #ue se puede e!itar empleando gatillos con perfiles susf"ados. reno airflex0 Los frenos de este tipo est$n pro%ectados de tal forma #ue el miembro #ue
reali"a el mo!imiento es un tubo o!alado refor"ado de 'ule pegado a la superficie interior o e)terior del miembro propulsor o fijo. Los cojines de las "apatas del freno est$n pegados al círculo e)terior del tubo. &n el miembro fijo +tambor de freno est$ colocado el tubo de aire. 4uando se 'a agotado la presión del tubo del aire la energía in'erente del 'ule !uel!e el tubo a su forma original. &n consecuencia, los forros de la "apata del freno se retiran de la superficie del eje % no se transmite potencia. reno centr7fu%o0 4onsta esencialmente de tres elementos: las superficies friccionantes #ue
entrar$n en contacto, los medios para transmitir momento de rotación entre ellas % el mecanismo de operación. &stos frenos utili"an la fuer"a centrífuga de las "apatas en re!olución alrededor de un eje % se emplean para estabili"ar la !elocidad a un !alor determinado. &n la parada no e)iste fuer"a centrífuga % por tanto tampoco 'a% frenado. 3or ello estos frenos no se usan como freno de parada.
'onclusi#n
n acoplamiento o cople es un dispositi!o #ue se utili"a para unir dos ejes en sus e)tremos con el fin de transmitir potencia. &)isten dos tipos generales de acoplamientos rígidos % fle)ibles, los acoplamientos son sistemas de transmisión de mo!imiento entre dos ejes o $rboles, cu%as misiones son asegurar la transmisión del mo!imiento % absorber las !ibraciones en la unión entre los dos elementos.
Los frenos % embragues constitu%en una parte fundamental en cual#uier tipo de automó!iles, incluso su simple mención est$ relacionada con ellos. Sin embargo, cabe mencionar #ue a pesar de la enorme aplicación #ue tienen en la industria automotri", los frenos % los embragues son también componentes fundamentales en partes de ma#uinas 'erramientas, mecanismos mó!iles, aparatos ele!adores, turbinas, etc.
