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DISEO EN INGENIERA INDUSTRIAL

DOCENTE:ING. PEDRO FLORESALUMNA:PALMA PORTUGAL MELISSA XIOMARA2013ESCUELA PROFESIONAL DE INGENEA INDUSTRIALDISEO EN INGENIERA INDUSTRIAL

ContenidoTORNILLO SIN FIN4ENGRANES DE TORNILLO SIN FIN6ELEMENTOS7CLASIFICACIN7Transportadores a tornillo sin fin Helicoidal8APLICACIONES8Tornillo sin fin para mquina de colada continua8Tornillo sin fin para soldador de tuberas9Tornillo sin fin para prensa vulcanizadora de neumticos de caucho10Tornillo sin fin para prensa de polvo seco11Tornillo sin fin para mquina cortadora de papel12Tornillo sin para elevadores de obras de construccin13VENTAJAS Y DESVENTAJAS15Ventajas15Desventajas15EMBRAGUES Y FRENOS16INTRODUCCIN16CLASIFICACIN DE FRENOS Y EMBRAGUES16ANLISIS DE UN EJEMPLO SENCILLO17CONSIDERACIONES ENERGTICAS18EMBRAGUES Y FRENOS CON ZAPATAS INTERIORE20EMBRAGUES Y FRENOS DE TAMBOR CON ZAPATAS EXTERIORES23EMBRAGUES Y FRENOS DE CINTA O BANDA27EMBRAGUES CNICOS DE ACCIN AXIAL29Embrague nuevo: distribucin de presiones uniforme.30Embrague usado: desgaste uniforme31EMBRAGUES DE DISCO DE ACCIN AXIAL32Embrague nuevo: distribucin uniforme33Embrague usado: desgaste uniforme34MATERIALES DE FRICCIN35EJEMPLOS DE FRENOS Y EMBRAGUES36FRENO DE DISCO36EMBRAGUES HIDRULICOS36EMBRAGUES DE CONTACTO POSITIVO37EMBRAGUES UNIDIRECCIONALES37Embrague de resorte38Embrague de uas38EMBRAGUES Y FRENOS MAGNTICOS38

TORNILLO SIN FINLa rosca del tornillo sin fin se talla sobre una superficie cilndrica y se caracteriza por su nmero de entradas o filetes, generalmente de uno a cinco.

El perfil del filete correspondiente a su seccin normal tiene forma trapecial y coincidir con el de la herramienta de corte utilizada para tallar la rosca.

LONGITUD DEL TORNILLO (b): longitud de la parte roscada del tornillo sin fin, medida sobre una generatriz del cilindro primitivo.b5pxHELICE PRIMITIVA: interseccin de un flanco del filete con el cilindro primitivo.ANGULO DE LA HELICE (): ngulo agudo de la tangente a la hlice primitiva con la generatriz del cilindro primitivo. Generalmente se establece su valor entre 60 y 80.Tang =3,14d/pz

PASO HELICOIDAL (pz): distancia entre dos puntos de interseccin consecutivos de la hlice primitiva con una generatriz del cilindro primitivo.pz=pxz

tornillo de una entrada (z=1) tornillo de dos entradas (z=2)

El tornillo sin fin tiene su equivalente en una rueda dentada cilndrica con dentado helicoidal con un nmero de dientes (z) igual al nmero de entradas o filetes de la rosca del tornillo. Segn esto, los diferentes parmetros del dentado (filete), as como sus relaciones, se corresponden con los ya estudiados para el caso de una rueda dentada cilndrica con dentado helicoidal.pt=3,14d/zmt=d/zpn=ptcos mn=mtcos px=pt/tang mx=mt/tangha=mnhf=1,25mnh=ha+hfda=d+2hadf=d-2hf Como se puede observar en la siguiente figura, la representacin y acotacin del tornillo sin fin sigue los mismos criterios que los adoptados en el caso de la rueda dentada cilndrica con dentado helicoidal.

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Con la finalidad de centrar la atencin en la parte roscada del tornillo, en este ejemplo nicamente se han indicado las cotas correspondientes al roscado, incluyendo la tabla de datos. Los restantes detalles constructivos del tornillo se acotarn segn las normas del dibujo industria.

ENGRANES DE TORNILLO SIN FINEl engranaje de tornillo sinfn (fig. 1) se utiliza para transmitir la potencia entre ejes que se cruzan, casi siempre perpendicularmente entre s. En un pequeo espacio se pueden obtener satisfactoriamente relaciones de velocidad comparativamente altas, aunque quiz a costa del rendimiento en equiparacin con otros tipos de engranajes. El contacto de impacto en el engrane de los engranajes rectos y de otros tipos no existe en los de tornillo sinfn. En vez de esto, los filetes deslizan en contacto permanente con los dientes de la rueda, lo que da por resultado un funcionamiento silencioso si el diseo, la fabricacin y el funcionamiento son correctos. Como el deslizamiento es mayor, a veces se originan dificultades por el calor debido al rozamiento. En condiciones extremas de carga la caja o crter de engranajes se puede calentar.

FIG. 1 TORNILLO SINFN Y RUEDA DENTADA DE TORNILLO SINFN.

La seccin de una gua o filete de tornillo sinfn en un plano diametral axial es generalmente de flancos rectos, ya que es la seccin de un diente de cremallera envolvente. Si el tornillo sinfn se moviese sin girar en direccin de una lnea recta perpendicular al eje de la rueda, la accin de los dientes en un plano que contuviese al eje del tornillo y normal al eje de la rueda sera anloga a la accin del diente de una cremallera sobre una rueda. Los lados rectos de las guas del tornillo facilitan la produccin en cuanto a cantidad y exactitud. Las guas o roscas del tornillo pueden ser talladas en un torno o con matrices de estampar, o pueden ser fresadas con fresa de disco, talladas por generacin o por fresa madre, cepilladas o modeladas.ELEMENTOS

CLASIFICACIN Tornillo sin fin de hlice helicoidal. Tornillo sin fin de hlice Seccional. Tornillo sin fin de paletas cortadas. Tornillo sin fin de paletas tipo cinta. Tornillo sin fin con palas. Tornillo sin fin de paletas plegadas y cortadas. Tornillo sin fin de paso corto de paletas cortadas con palas. Tornillo sin fin de paletas de palas. Tornillo sin fin de paletas distribuidas formando un cono. Tornillo sin fin de dimetro escalonado. Tornillo sin fin de paso escalonado. Tornillo sin fin de paso largo. Tornillo sin fin de doble paleta.Transportadores a tornillo sin fin HelicoidalLos transportadores a tornillo sin fin son mquinas simples que se utilizan para transportar a distancia materiales slidos amorfos en forma de polvos, triturados y en general masas importantes de material compuestas de cuerpos slidos pequeos (por.ejm. Cereales) con flujo aproximadamente continuo. Tambin se utilizan para transportar sustancias en estado pastoso (por.ejm escoria de alto horno). Dado que el desplazamiento de material se produce a travs de un canal cerrado resulta particularmente til para desplazar materiales pulverulentos o que desprenden gases. No resultan efectivos en materiales muy abrasivos o con tendencia a adherirse a las superficies. Requieren mantenimiento permanente por alto desgaste. Su principio de funcionamiento consiste en el giro continuo de un tornillo helicoidal alojado con huelgo mnimo en un canal de seccin U o circular que recibe en el punto de entrada una alimentacin continua y dosificada de material que se interpone en el helicoide giratorio que lo empuja hasta el punto de salida. Pueden desplazar material horizontalmente o bien usarse como elevadores con ngulos de inclinacin del canal de transporte determinados, en general pequeas inclinaciones. No obstante existen aplicaciones verticales que requieren de recaudos particulares de diseo.Es una mquina de construccin sencilla, modular y de longitud de traslado modificable aunque no alcanza grandes longitudes comparada con otros sistemas como las cintas transportadoras.

APLICACIONESTornillo sin fin para mquina de colada continuaLa serie de tornillo sin fin para mquina de colada continua es una clase de maquinaria de transmisin especialmente diseada para las mquinas de colada continua.Nuestro tornillo sin fin para mquina de colada continua es diseado con la funcin de cierre automtico y se caracteriza por una estructura compacta, gran ndice de transmisin, ligera vibracin, bajo nivel de ruido y bajo consume de energa, etc.

Caractersticas

La serie de RD de reductores es una clase de equipo de transmisin de doble etapa diseado con tornillo sin fin y llanta. ste se caracteriza por poseer gran capacidad de carga, alta eficiencia, larga vida de servicio, etc. Su estructura es de ejes montados lo cual hace de sta fcil de conectar a maquinarias de trabajo. Su cubierta es de apariencia artstica, despus de procesado mediante el uso de fundicin de arena y revestimiento de resina.El tornillo sin fin RD-5.5-200 para mquina de colada continua puede ser proporcionado con sistema de enfriamiento de agua baja peticin del cliente.

Especificaciones del Tornillo sin fin para mquina de colada contina

TipoC.D. (Mm.)ndicePotencia de entrada (Kw.)Velocidad de entrada (r/min.)Eficiencia de transmisin (%)Temperatura del aceite permitido ()Aplicacin

RD-11-4.5-III1254.51115009010~100*

RD-11-4.5-IIIA1254.51115009010~100

RD-11-7.51257.51117509010~100*

RD-11-10.512510.51117509010~100

RD-11-12.512512.51117508910~100

RD-4-240180240415006310~100*

RD-5.5-2002002005.515006610~100*

RD-5.5-802002805.515006010~100*

Dispositivos de vibracin Dispositivos de almacenamiento para gua-lingote-barra Maquinas por Tirones de enderezamiento

Consejos para los usuarios

1. Es mejor lubricar los reductores con aceite para engranajes de tornillo sin fin N320 o aceite de engranaje sinttico Mvil SHC634.2. Las dimensiones y especificaciones son sujetas a cambio sin previo aviso.

Tornillo sin fin para soldador de tuberasEl tornillo sin fin para soldador de tuberas es un reductor especialmente usado para el soldador de tuberas. Estos reductores de tornillo sin fin son diseados racionalmente y fabricados con material prima de alta calidad. Se caracterizan por poseer una estructura compacta, gran ndice de transmisin, funcionamiento estable, ligera vibracin y bajo nivel de ruido, etc.

Series 1Reductores para tuberas de 50, 70, 89, 114, 165, 219.

Caractersticas:Estas series de tornillos sin fin para soldador de tuberas adoptan un sistema planetario y tornillo sin fin el cual tiene las caractersticas de alta capacidad de carga, estructura compacta, gran ndice de transmisin y larga vida de servicio, etc.Tanto los estilos de inyeccin izquierda como derecha son disponibles y la velocidad de inyeccin es opcional. La superficie de estos tornillos sin fin son procesadas mediante el uso de fundicin de arena y revestimiento de resina, por lo tanto las mismas son de apariencia artstica.

Series 2Reductores para tuberas de 6", 8", 10", 12".

Caractersticas:Esta serie de tornillos sin fin para soldador de tuberas combina la estructura de transmisin y cubierta soldada. Posee alta capacidad de carga, alta eficiencia de transmisin, larga vida de servicio, etc.Cada Soldador de tuberas requiere de 11 tornillos sin fin, los tipos de reductores usados frecuentemente son enumerados en la siguiente tabla.Pueden ser satisfechas sus necesidades en ndices de transmisin y dimensiones de los reductores.

TipoB1B2B3B4S1S2F1F2.F3SH1.SH2

ndice2934.324.556.3524.524.524.524.536

Tornillo sin fin para prensa vulcanizadora de neumticos de cauchoCaractersticas:

EL Tornillo sin fin para prensa vulcanizadora de neumticos de caucho adopta el tornillo sin fin y corona plana toroidal, el cual hace de este superior a otras transmisiones de tornillo sin fin tales como alta capacidad de carga, estructura compacta, alta eficiencia, buen funcionamiento, largo servicio, entre otras.

Consejos para usuarios

1. Solo los aceites para tornillo sin fin N320 o el aceite de engranaje sinttico Mobil SHC634 pueden ser usado para lubricar los reductores.2. Las dimensiones y especificaciones son sujetas a cambio sin previo aviso.

Especificaciones del Tornillo sin fin para prensa vulcanizadora de neumticos de caucho

a (mm)IZ1Z2D1MotorTipoMotor

t/minkwhL1L2L3L4d1dbT

2508018080660113002002001082983210028106.4

32080180110660113202002002003003210528111.4

36093193958807.57527027020520526862591.4

1125022522526031024862493.2

791791008801175300300200200269628102.4

660

7501611232125

600

360104110495880111752702702032032082.519.387.4

45065165126.57502513502802802402403913236140.4

Tornillo sin fin para prensa de polvo secoEl tornillo sin fin para prensa de polvo seco es una clase de dispositivo de transmisin principalmente diseado para el uso en el mecanismo de formacin para prensa de polvo seco para facilitar el proceso de moldeado de materiales mecnicos, materiales de cermica y materiales magnticos, etc.

Caractersticas

Nuestro tornillo sin fin para prensa de polvo seco es caracterizado por tener una estructura compacta, elegante apariencia, gran fuerza de prensado, funcionamiento fiable, bajo nivel de ruido y alta eficiencia, etc.


1. Solo los aceites para tornillo sin fin N320 o el aceite de engranaje sinttico Mobil SHC643 pueden ser usados para lubricar los reductores.2. Las dimensiones y especificaciones son sujetas a cambio sin previo aviso.

Series de tornillo sin fin para Prensa de polvo seco 18TU125TipoC.D. (mm)ndicePotencia de entrada (Kw.)Velocidad de entrada (r/min.)Eficiencia de transmisin (%)Temperatura de trabajo del aceite permitido()

18TU1251251037509210 ~100

Series de tornillo sin fin para Prensa de polvo seco 10TU200

TipoC.D. (mm)ndicePotencia de entrada (Kw.)Velocidad de entrada (r/min.)Eficiencia de transmisin (%)Temperatura de trabajo del aceite permitido()

10TU20020012157509110 ~100

Como un fabricante y vendedor profesional de reductores de tornillo sin fin en China, no solo podemos producir tornillo sin fin y corona plana toroidal, Sino tambin motor reductores helicoidales en lnea, operadores de puerta, actuadores de tornillo, acoplamientos y otros equipos de transmisin. Estos productos son amigables con el medio ambiente y poseen fcil instalacin, estructura compacta, rendimiento estable, etc. Estos son ampliamente usados en la industria de energa, minera, metalrgica, materiales de construccin, qumica, iluminacin y algunos otros campos. Por favor no dude en contactarnos si est en la necesidad de maquinaria de transmisin.

Tornillo sin fin para mquina cortadora de papelEl tornillo sin fin para la maquina cortadora de papel es muy adecuada para su uso en el mecanismo de inyeccin de trasquiladura de entrada de mquinas cortadoras de papel de control numrico.

Caractersticas

Desde que nuestro tornillo sin fin para maquina cortadora de papel adopta el tornillo sin fin y rueda dentada variable de alta precisin, posee las ventajas de gran fuerza de corte, bajo nivel de ruido, rpida velocidad de funcionamiento, alta eficiencia, larga vida de servicio y control sensible. Adems, nuestro tornillo sin fin para maquina cortadora de papel ahorra energa y es amistoso con el medio ambiente. El tornillo sin fin y corona toroidal plana puede ser usado en conjuncin con una amplia gama de mquinas cortadoras. Debido a su estructura compacta y rendimiento fiable, nuestro reductor para maquina cortadora de papel es exitosamente exportado a los Estados Unidos, Canad, Italia, Gran Bretaa, Alemania, Espaa, Australia y ms.



Tornillo sin fin para Maquina cortadora de papel 10TU100

TipoC.D. (Mm.)ndicePotencia de entrada (Kw.)Velocidad de entrada (r/min.)Eficiencia de transmisin (%)Temperatura de trabajo del aceite permitido()

10TU10010040316808010 ~100

Tornillo sin fin para Maquina cortadora de papel T109


T10912540416808010 ~100

Establecidos en el ano de 1976, Fixed Star Group Company es un fabricante y vendedor experimentado reductores en China. Producimos principalmente reductores de tornillo sin fin con cubierta de aluminio, reductores de engranaje, cajas reductoras helicoidales en lnea, reductores de velocidad cicloidal y otros equipos de transmisin. Estos productos son ampliamente usados por las industrias de energa, minera, metalrgica, materiales de construccin, qumica y otras industrias. Hemos obtenido la certificacin del sistema de gestin de calidad ISO901 y del sistema de gestin ambiental ISO14001, as que puede sentirse seguro en usar nuestros reductores de tornillo sin fin y otras maquinarias de transmisin. Bienvenidos a visitarnos, por favor no dude en contactarnos si tiene algn problema.

Tornillo sin para elevadores de obras de construccinComparado con otros transmisiones de tornillos, el tornillo sin fin para obras de construccin tiene muchas ventajas debido a la adopcin de la transmisin toroidal de tornillo sin fin de envolvimiento plano, tales como estructura compacta, gran capacidad de carga, suave funcionamiento, mayor eficiencia, bajo nivel de ruido, larga vida de servicio, etc. Esta serie de reductores es hecha de materia prima de la mejor calidad y es muy adecuada para usar en varias obras de construccin. Adems, nuestro tornillo sin fin para elevadores de obras de construccin es de peso ligero y es de alta fuerza debido a la cubierta de alta resistencia de aleacin de aluminio.

Series de Tornillo sin fin para elevadores de obras de construccin T015


T015c125141015008510 ~100

T015d125161015008510 ~100



Series de Tornillo sin fin para elevadores de obras de construccin TU64


TU64125141015008510 ~100



Series de Tornillo sin fin para elevadores de obras de construccin TO65b


T065b125161015008510 ~100

Consejos para los usuarios1. Solo los aceites para tornillo sin fin N320 o el aceite de engranaje sinttico Mobil SHC634 pueden ser usados para lubricar los reductores.2. Las dimensiones y especificaciones son sujetas a cambio sin previo aviso.

Series de Tornillo sin fin para elevadores de obras de construccin INU125


INU1251256.2517.8413638510 ~100



Series de Tornillo sin fin para elevadores de obras de construccin 2TU144


2TU14414416/20/251315008510 ~100



VENTAJAS Y DESVENTAJASVentajas Son compactos Diseo modular: fcil instalacin Soportes y apoyos simples Altas temperaturas Fcil hermeticidad Extremadamente verstiles: dosificador y mezcladores o agitadores Varias zonas de carga y descargaDesventajas No grandes tamaos Materiales no frgiles o delicados Materiales no abrasivos Mayores requerimientos de potencia Contaminacin del material Volumen de material bajo Distancia de hasta 50m

EMBRAGUES Y FRENOSINTRODUCCINLos frenos y embragues constituyen una parte fundamental del diseo de elementos de mquinas, es comn ver estos dispositivos en cualquier tipo de mquinas, automviles, maquinas-herramientas, mecanismos mviles, aparatos elevadores, turbinas, etc. Freno: Un freno es un dispositivo que se usa para llevar al reposo un sistema en movimiento, para bajar su velocidad o para controlar su velocidad hasta un cierto valor en condiciones cambiantes. Embrague: Son acoplamientos temporales, utilizados para solidarizar dos piezas que se encuentran en ejes coaxiales, para transmitir a una de ellas el movimiento de rotacin de la otra a voluntad.CLASIFICACIN DE FRENOS Y EMBRAGUESANLISIS DE UN EJEMPLO SENCILLOSea la zapata de la figura articulada en un punto fijo B, de corta longitud. La fuerza F presiona el material de friccin -cuya rea es A- sobre una superficie plana que est en movimiento; f es el coeficiente de friccin.

Zapata corta actuando sobre un plano

Siguiendo los pasos antes enunciados para el anlisis a), b) y c):

a) Como la zapata es corta suponemos una presin uniformemente distribuida sobre la superficie de friccin.b) Llamando N a la fuerza normal al plano en movimiento, teniendo en cuenta la hiptesis que se ha hecho en a) se calcula la presin mxima y la presin en un punto cualquiera (que en este caso coinciden):

c) Para el clculo de la fuerza N se plantea el equilibrio de los elementos del freno

Equilibrio de zapata corta actuando sobre un planoM=0 (en la articulacin):

y por tanto,

Esta ecuacin relaciona F y p, ahora bien si b=f.a entonces F=0. Se produce un fenmeno de auto trabado del freno. Por lo general no interesa este efecto y se suele coger f'=0,75 a 0,8 del valor de f "auto trabante".

Pueden hallarse tambin las reacciones en la articulacin:

Analizando este caso se pueden hacer dos comentarios: i) respecto al uso del material de friccin: p es constante, luego si se quiere hacer un aprovechamiento mximo del material de friccin se calcular para que p=pmax.

ii) si b=f.a, se produce frenado aunque la fuerza F=0, se habla de auto trabado.

CONSIDERACIONES ENERGTICASCuando se detienen los elementos rotatorios de una mquina con un freno, ste debe absorber la energa cintica de rotacin calor. De igual forma durante un deslizamiento el embrague absorbe energa calor.La capacidad de un embrague (o freno) est limitada por: caractersticas del material de friccin. capacidad de disipacin de calor; si el calor se genera ms rpido de lo que se disipa Temperatura.Para tener una idea de lo que sucede en un embrague o freno, consideremos un modelo matemtico: T es el momento aplicado por el embrague que se supone constante, los ejes son rgidos, 1 y 2 son las velocidades iniciales:

Esquema de un embrague

Integrando las dos ecuaciones anteriores:

La velocidad relativa

De la ecuacin anterior se puede deducir el tiempo t1 para el que se produce la igualdad de velocidades

Puede hallarse tambin la potencia que se est disipando en funcin de t:

Esta potencia es mxima para t=0 (justo en el momento en el que se produce el embraguado). La expresin anterior permite calcular la energa total disipada:

del anlisis de la ecuacin anterior se deduce fcilmente que la energa total disipada, E, es independiente del momento o par de tensin del embrague y proporcional al cuadrado de la diferencia de velocidades.

EMBRAGUES Y FRENOS CON ZAPATAS INTERIOREEn este caso se pretende estudiar el freno de la figura siguiendo los mismos pasos que en el apartado anterior.

a) Zapata larga: la distribucin de las fuerzas normales no puede suponerse constante. Se hace la hiptesis de que la presin p en un punto definido por es proporcional a la altura sobre el punto de la articulacin.b) de la hiptesis a) se deduce por tanto que la presin p, en un punto cualquiera definido por , se puede relacionar con el punto de presin mxima, pa, definido por a:

la presin mxima se producir a=90 (en caso de que el material de friccin llegue hasta este punto) y la presin es cero para =0.Un buen diseo de zapata por tanto concentrara ms material de friccin donde hay ms presin, y lo omitira en el taln (=0).c) siendo b el ancho de la zapata, se determinar la fuerza F mediante la condicin MA=0. Se plantea el equilibrio sabiendo que:

llamando Mf al momento de las fuerzas de friccin, y MN al momento de las fuerzas normales:

se calculan a continuacin MN y Mf: Mf (momento de las fuerzas de friccin)

la ecuacin se integrar entre 1 y 2, puntos entre los que se encuentra el material de friccin:

y por tanto,

MN (momento de las fuerzas normales)

y por tanto,

Volviendo de nuevo a la ecuacin en la que F se relaciona con MN y Mf se observa que existe en este caso una condicin de F = 0, sera el caso en el que se dara un efecto de auto trabado del freno. En el caso que hemos estudiado se produce un efecto auto energizante puesto que el momento de las fuerzas de rozamiento ayuda a la fuerza de frenado F. Si se invierte el sentido de la rotacin del tambor se cambia el sentido de las fuerzas de friccin y entones se pierde el efecto auto energizante.Puede calcularse tambin el par de frenado,

Para su posterior aplicacin prctica, debe tenerse en cuenta que las ecuaciones anteriores se basan en las siguientes hiptesis: la presin en un punto de contacto en la zapata es proporcional a la altura sobre el taln. el efecto de la fuerza centrfuga es despreciable. se considera la zapata rgida y se desprecia el efecto de la deformacin. se considera que el coeficiente de rozamiento es constante e independiente de las condiciones de contacto (temperatura, desgaste, etc..).

EMBRAGUES Y FRENOS DE TAMBOR CON ZAPATAS EXTERIORESLa notacin y las hiptesis que se emplearn en este apartado son las mismas que las del apartado anterior.

Esquema de un freno con zapata exteriorTomando momentos en la articulacin se pueden hallar las siguientes expresiones para los momentos de las fuerzas de rozamiento y las fuerzas normales:

El equilibrio de la zapata (MA=0) proporciona la relacin entre estos momentos y la fuerza sobre la zapata, F:

Las reacciones horizontal y vertical se obtienen haciendo F=0,

sustituyendo,

donde,

Si la rotacin del tambor fuese en sentido contrario, existira auto energizacin y la fuerza F tendra la siguiente expresin:

Cuando se emplean elementos con zapatas exteriores como embragues el efecto de la fuerza centrfuga es reducir la fuerza normal, al aumentar , hay que aumentar F.Caso especial a estudiar es cuando la articulacin (o pivote) est situado de tal forma que el momento de las fuerzas de friccin en este punto es nulo

Freno con zapata exterior aticulada simtricaSe hace la hiptesis de desgaste "cilndrico", x=constante, es decir (ver figura 6.7):r=x.cospuesto que la presin es proporcional al desgaste radial, la relacin entre la presin en un punto cualquiera y la mxima ser:

La presin es mxima, pa, para =0. Pasando al anlisis de fuerzas, se elige a de modo que Mf=0. Se toma en este caso 1=2:

puesto que,

sustituyendo, se halla el valor de a para el que Mf es nulo:

Las reacciones horizontales, Rx, y vertical, Ry, tienen las siguientes expresiones:

El momento de frenado (teniendo en cuenta la simetra de la zapata la deduccin es sencilla), T:

EMBRAGUES Y FRENOS DE CINTA O BANDAEste tipo de frenos funciona mediante una cinta o banda flexible de friccin. Se utiliza en excavadoras mecnicas, montacargas, etc. Su funcionamiento puede explicarse a partir de la figura.

Debido a la friccin (y con el sentido de giro sealado en la figura), la fuerza de trabajo P2 es menor que la fuerza en el punto de retencin, P1. Planteando el equilibrio de un diferencial de cinta, F=0:

de las dos ecuaciones anteriores se deduce:

sustituyendo el valor de dN en la ecuacin e integrando entre P1 yP2:

y por tanto la relacin entre las fuerzas es:

y la expresin para el par de frenada, T:

La presin que acta sobre la cinta, p, puede deducirse de la puesto que sobre el diferencial de longitud rd y ancho b acta una fuerza dN:

y por tanto

De la ecuacin anterior se deduce directamente que el punto en el que la presin es mxima es:

EMBRAGUES CNICOS DE ACCIN AXIALLos embragues se emplean para llevar dos ejes a la misma velocidad de rotacin; el efecto se produce por un par de rozamiento T.El embrague cnico es uno de los tipos de embrague ms antiguo, tan slo se emplea en aplicaciones sencillas, es simple y eficaz.Un embrague se llama de accin axial si los elementos de friccin que entran en contacto se mueven paralelamente al eje de rotacin

Embrague cnico de accin axial

El cono puede deslizarse axialmente, un resorte mantiene la conexin (o cierre) del embrague. El embrague se desconecta (o abre) mediante un mecanismo que ajusta en la ranura de cambios.El ngulo del cono , dimetro y ancho, son los parmetros de diseo (valores normales para entre 10 y 15).Para hallar una relacin entre la fuerza de trabajo F y el momento de torsin transmitido se parte del esquema de la figura 6.10. Dos hiptesis son posibles segn se considere el embrague nuevo o usado:a) distribucin de presiones uniforme (embrague nuevo).b) desgaste uniforme (embrague usado).

Embrague nuevo: distribucin de presiones uniforme.

Fuerzas actuantes en un embrague cnicoPartiendo de la figura 6.10 se puede integrar la presin en la superficie de contacto para obtener la fuerza F, se supone p=pm:

De igual forma puede deducirse el momento de torsin transmitido en funcin de pm:

Embrague usado: desgaste uniformeEn esta hiptesis se supone que el desgaste en la direccin del eje de rotacin es constante, =constante:

Desgaste radial y axial de un embrague cnicoEl desgaste radial, r, es proporcional al trabajo de las fuerzas de rozamiento en este punto, y si queremos que el desgaste sea uniforme se tiene que cumplir que:

Conocida la distribucin de presiones se pueden calcular la fuerza F y el par transmitido, T:

EMBRAGUES DE DISCO DE ACCIN AXIALEn muchas aplicaciones los embragues de disco han desplazado a los cnicos: presentan una gran superficie de friccin en un espacio reducido, adems la superficie disipadora de calor es ms efectiva.

1. eje cigueal. 2. segundo eje (al cambio) 3. cojinete de friccin. 4. volante de inercia. 5. tapa (unida al volante). 6. anillo presor. 7. muelles helicoidales. 8. disco del embrague. 9. forros. 10.cubo (unido al disco) encaja con el segundo eje

Embrague de disco de accin axial

Los muelles helicoidales obligan al anillo presor a separase de la tapa, as el disco del embrague queda aprisionado entre los forros.En la figura el embrague est en posicin de no transmitir el movimiento (desembragado), para ello es necesario separar del disco del embrague el anillo de presin comprimiendo los muelles (en un automvil normalmente esto se realiza mediante un pedal).

Embrague de disco en posicin desembragadoEn el clculo de la relacin existente entre la fuerza de trabajo, F, y el par transmitido por rozamiento, T, se emplean las mismas hiptesis que en el apartado anterior.

Embrague nuevo: distribucin uniformeCon el embrague nuevo supondremos una distribucin uniforme de la presin en el disco. p=pm:

Esquema disco de embrague o freno

Embrague usado: desgaste uniformeLa hiptesis de desgaste uniforme supone:

y por tanto,

MATERIALES DE FRICCINLas propiedades de un material de friccin para freno o embrague deben ser las siguientes: coeficiente de friccin alto y uniforme. propiedades poco dependientes de condiciones externas (p.ej. humedad). buena conductividad trmica y capacidad de resistir altas temperaturas. alta resistencia al desgaste, rayado y raspadura.La Tabla 1 recoge una variedad amplia de materiales de friccin, algunos pueden trabajar en hmedo, sumergidos en aceite o rociados (esto reduce algo el coeficiente de friccin pero permite emplear presiones mayores).La Tabla 2 recoge algunas propiedades de revestimientos tpicos de frenos (fibras de asbesto que proporcionan fuerza y capacidad de resistir altas temperaturas, partculas de friccin y materiales aglutinantes).TABLA 1

TABLA 2

EJEMPLOS DE FRENOS Y EMBRAGUESFRENO DE DISCO

Ventajas: Cuando el disco se calienta y se dilata, se hace ms grueso, aumentando la presin contra las pastillas. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el polvo por accin centrfuga. Disipan ms calor que los de tambor, pues los discos pueden ser ventilados.

Desventajas: No poseen la accin auto energizante. Las pastillas son ms pequeas y se desgastan ms rpido que las de los frenos de tambor.

EMBRAGUES HIDRULICOS

Es un embrague automtico que permite que el motor transmita el par cuando llega a un determinado rgimen de giro.Se basa en la transmisin de energa de una bomba centrfuga a una turbina por medio de un aceite.Est constituido por dos coronas giratorias, que tienen forma de semitoroide, provistas de unos tabiques planos llamados labes. La corona motriz va unida al rbol motor y constituye la bomba centrfuga, la otra, unida al primario de la caja constituye la turbina o corona arrastrada.Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y estn separadas por un pequeo espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas.Ventajas: Ausencia de desgaste. Gran duracin. Es muy elstico. Es muy progresivo. Bajo coste de mantenimiento, no exigiendo ms atencin que el cambio peridico del aceite. La capacidad de transmisin de potencia de estos embragues es directamente proporcional al cubo de la velocidad de giro y a la quinta potencia de su dimetro.

EMBRAGUES DE CONTACTO POSITIVOEstos embragues se acoplan mediante interferencia mecnica, y este acoplamiento se obtiene con quijadas de forma cuadrada o de dientes de sierra, o con dientes de formas diversas.Entre sus caractersticas se distinguen: No tienen deslizamiento. Transmiten grandes torques. Son acoplados a velocidades relativamente bajas (60 rpm mximo para embragues de quijada y 300 rpm mximo para embragues de dientes). Su conexin es ruidosa.

Embrague de quijadas cuadradas.Embrague de dientes de sierra.

Embrague de dientes de sierra.

EMBRAGUES UNIDIRECCIONALES

Operan automticamente con base en la velocidad relativa entre los dos elementos. Actan sobre la circunferencia y permiten la rotacin relativa slo en una direccin.Aplicaciones Son utilizados en gras para impedir que la carga se caiga si, por ejemplo, se interrumpe la potencia en el eje. Otra aplicacin comn de estos embragues es la masa trasera de una bicicleta. Transportadores inclinados. Ventiladores. Bombas.

Embrague de resorte

Contiene un resorte enrollado con firmeza alrededor del eje. La rotacin en una direccin aprieta el resorte con ms fuerza sobre el eje, para transmitir el par de torsin. La rotacin contraria afloja ligeramente el resorte, lo que provoca que se deslice.

Embrague de uas

Consta de una pista interior y una exterior, el espacio entre las pistas est lleno con uas de forma rara, que permiten el movimiento en una sola direccin pero en la otra se traban y bloquean las pistas.

EMBRAGUES Y FRENOS MAGNTICOS

Partculas magnticas El espacio o entrehierro entre superficies esta lleno de un fino polvo ferroso. Al energizarse la bobina, las partculas de polvo forman cadenas a lo largo de las lneas de flujo del campo magntico, acoplando el disco a la carcasa, sin deslizamiento.

Corrientes parsitas (o de eddy)Son similares a los dispositivos de histresis, en el hecho que no tienen un contacto mecnico entre rotor y polos. La bobina establece corrientes parsitas o de eddy, que acoplan de manera magntica el embrague.

Histresis magnticaNo tienen un contacto mecnico entre los elementos en rotacin y, por lo tanto, al desacoplarse tiene una friccin cero. El rotor es arrastrado (o frenado) por el campo magntico establecido por la bobina de campo.

Ventajas de los embragues y frenos magnticos Permiten un control preciso del torque. Respuesta rpida. Vida til bastante prolongada. Son silenciosos y suaves.AplicacinEstos dispositivos se utilizan para controlar el par de torsin en ejes, en aplicaciones como mquinas bobinadoras, donde deba aplicarse una fuerza constante a una trama o hilo de material, conforme se va embobinando.FACULTAD DE PRODUCCIN Y SERVICIOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAL

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