Informe de freno tambor

Vista previa del material en texto

INFORME DE FRENOS DE TAMBOR Y LA RELACION ENTRE LA FUERZA DE ACCIONAMIENTO Y LA REACCION EN EL SISTEMA (MOMENTOS DE FUERZA, ZAPATAS Y TORSION DE FRENADO).
ENTREGADO POR:
FERNANDO MIGUEL SOLAR DORIA
CAMILO MEDRANO PATRON
RONAL ALVAREZ RODRIGUEZ
ENTREGADO A:
ING. VALÉRY LANCHEROS SUAREZ
FACULTAD DE INGENIERIAS
INGENIERIA MECANICA
UNIVERSIDAD DE CORDOBA
MONTERIA – CORDOBA
COLOMBIA 
AÑO 2023
INTRODUCCIÓN 
Los frenos de tambor funcionan según el mismo principio que los frenos de disco: dos elementos que actúan como componentes de fricción (zapatas) y un pistón que las empuja contra un área que gira de forma solidaria a la rueda (tambor) gracias a un circuito hidráulico. Pero también tiene un mecanismo de ajuste, el del freno de estacionamiento y muchos muelles. Cuando pisas el pedal del freno, el pistón empuja las zapatas contra el tambor. 
Muchos frenos de tambor se activan automáticamente. Es decir, cuando las zapatas contactan con la superficie metálica, se produce una especie de acción de acuñamiento que tiene el efecto de presionar las zapatas con más fuerza. Esa fuerza de frenado adicional permite utilizar un pistón más pequeño que los frenos de disco, pero las zapatas deben separarse de la superficie cuando se suelta el pedal. Esta es la razón de estar de los muelles recuperadores, ayudando a mantenerlas en su lugar y devolverlas a su posición de reposo tras cumplir con su función.
MARCO TEORICO 
Los frenos de tambor modernos los inventó Louis Renault en 1902, aunque un tipo de freno similar pero menos sofisticado ya había sido usado por Wilhem Maybach un año antes. En los primeros diseños las zapatas eran dirigidas mecánicamente; a mediados de los años 1930 se introdujo un sistema hidráulico que usaba un aceite especial, aunque el sistema clásico se siguió utilizando durante décadas en algunos modelos.
Las zapatas eran un elemento que había que ajustar regularmente hasta que en los años 1950 se introdujo un sistema de autoadaptación que hacía innecesario el ajuste manual. En los años 1960 y 1970 se empezó a dejar de fabricar coches con frenos de tambor en el eje delantero. En su lugar se fue introduciendo el freno de disco al igual que en las motos, y actualmente todos los vehículos los incorporan al menos en el eje delantero.
APLICACIONES 
 Normalmente, encontraremos los frenos de tambor en el eje trasero de vehículos urbanos o berlinas compactas. Vehículos más modestos o con mayor edad en los que desempeñan perfectamente su función.
Ejercicio 16-3 
16–3 In the figure for Problem 16–1, the inside rim diameter is 11 in and the dimension R is 3.5 in. The shoes have a face width of 1.25 in. Find the braking torque and the maximum pressure for each shoe if the actuating force is 225 lbf, the drum rotation is counterclockwise, and f = 0.30.
Modificación del ejercicio 16-3 
En la figura del problema 16-1, el diámetro interior del tambor es de 11 pulgadas y la dimensión R de 3.5 pulgadas. Las zapatas tienen un ancho de cara de 1.25 pulgadas. Calcule el par de torsión de frenado y la presión máxima de cada zapata si la fuerza de accionamiento es de 225 lbf, la rotación del tambor es en dirección contraria al de las manecillas del reloj y f = 0.30.
Modificación del ejercicio para informe de laboratorio
En el laboratorio de ingeniería mecánica de la Universidad de Córdoba hay un sistema de motor-rueda el cual se puede acelerar hasta 900 RPM por medio de un acelerador de pie. El sistema de frenado consta de un freno de tambor para disminuir su velocidad hasta el punto de dejarlo completamente inmóvil. El diámetro interior del tambor es de 11 pulgadas y la dimensión R de 3.5 pulgadas. Las zapatas tienen un ancho de cara de 1.25 pulgadas. Calcule el par de torsión de frenado y la presión máxima de cada zapata si las fuerzas de accionamiento son de 25, 50, 100, 200, 400 lbf, la rotación del tambor es en dirección contraria al de las manecillas del reloj y f = 0.30. Además, cronometrar el tiempo en el que con cada fuerza de accionamiento la rueda tarda por completo en dejar de girar, para esto repetir el ensayo 3 veces con cada valor para la fuerza de accionamiento.
RESULTADOS
De la ecuación 16-2 El momento de las fuerzas de fricción es:
De la ecuación 16-3 el momento de las fuerzas normales por 
La coordenada de la aplicación de la fuerza está dada por 
De ecuación 16-13:
De la ecuación 16-6 tenemos al par de torsión T que aplica la zapata de frenado al tambor:
Para la zapata tenemos, De ecuación 16-13:
El par de torsión de frenado será:
· Código de Matlab
% Solución del ejercicio 16-3
clc
close all
clear all
% En la figura del problema 16-1, el diámetro interior del tambor es de 11
% pulg y la dimensión R de 3.5 pulg. Las zapatas tienen un ancho de cara de
% 1.25 pulg. Calcule el par de torsión de frenado y la presión máxima de
% cada zapata si la fuerza de accionamiento es de 225 lbf, la rotación del
% tambor es en dirección contraria al de las manecillas del reloj y f =
% 0.30
 
teta1 = 0;
teta2 = 120;
tetaa = 90;
R = 3.5;
b = 1.25;
F = 225;
D = 11;
r = D/2;
f = 0.3; 
 
syms Pa
 
Mf = ((f*Pa*b*r)/(sind(tetaa)))*((r*(1-cosd(teta2)))-((R/2)*((sind(teta2))^2)));
MN = ((Pa*b*r*R)/(sind(tetaa)))*(((teta2*pi)/(2*180))-((sind(2*teta2))/(4)));
 
c = 2*r*cosd((180-teta2)/2);
 
eq1 = F == (MN-Mf)/c;
Pa1 = solve(eq1,Pa);
 
TL = ((f*Pa1*b*r^2)*(cosd(teta1)-cosd(teta2)))/(sind(tetaa));
 
eq2 = F == (MN+Mf)/c;
Pa2 = solve(eq2,Pa);
 
TR = ((f*Pa2*b*r^2)*(cosd(teta1)-cosd(teta2)))/(sind(tetaa));
 
% El par de torsión de frenado será:
T =double(TL+TR)
· Excel
ANÁLISIS Y CONCLUCIONES
Se logra interpretar los datos de forma correcta, el análisis numérico, como en Excel y Matlab arrojan resultados similares, logrando así que la resolución del ejercicio sea la correcta. 
	Elemento finito
	Presión en las zapatas (PSI)
	Par de torsión
(kip*in)
	Excel
	47,932
	3,081
	Matlab
	47,889
	3,065
	Análisis numérico
	47,932
	3,090
	Promedio
	47,918
	3,078
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[3] Budynas, R. G., & Nisbett, J. K. (2018). Diseño en ingenieria mecanica de Shigley. En Diseño en ingenieria mecanica de Shigley (págs. 261 - 323). Ciudad de Mexico: Mc GrawHill Education.
https://www.motor.es/noticias/conoces-la-diferencia-frenos-de-disco-vs-frenos-de-tambor-201212483.php.
Motor (2017). ¿Discos o campanas?