Cap 5 Embraiagens e Freios

ELEMENTOS DE MQUINAS II Cap. 5 - Embraiagens e Freios - 77

Cap. 5 Embraiagens e Freios

Embraiagens - rgos de mquinas destinados a ligar e a desligar suavemente, oportunamente, dois veios (motor e movido) de um sistema de transmisso.

Funes: Tornar mais cmodo o comando de um sistema permitindo a actuao/desactuao sem perturbao frequente do motor (arranque e paragens). As embraiagens aparecem associadas a mecanismos de inverso de marcha e de variao de velocidade.

Economia de energia, e dos mecanismos associados desligando do motor a parte utilizadora do sistema nas fases de interrupo de servio.

Melhorar a segurana de operao por permitir efectuar o isolamento muito rpido, para imediata paragem do mecanismo movido em caso de acidente.


Embraiagens e Freios (cont.)

Freios - rgos de mquinas que permitem controlar a velocidade ou parar um veio em movimento.

Actuam de forma semelhante s embraiagens, com a diferena que um dos veios substitudo por um membro fixo.

Funes:

Tornar mais cmodo o comando de um sistema.

Controlo da velocidade.

Melhorar a segurana de operao.


Classificao de Embraiagens e Freios

Modo Operativo

Instantneo embraiamento em velocidade relativa nula ou quase nula

Progressivo embraiamento em velocidade relativa no nula (escorregamento)

Arrastamento

EscorregamentoFluidoElctricoSlido (superfcies de atrito)

Forma Construtiva

DiscoCnicaCalosCinta

Comando Comandadas existncia de um mecanismo de comando

Automticas


Capacidade da Embraiagem / Frenagem

tta MKMMM =+= g

A Capacidade da Embraiagem/Frenagem, Ma, (tambm denominada Momento de Atrito) determinada pela soma do binrio nominal , designado por Momento de Transmisso, Mt, que o mecanismo movido impe durante o seu funcionamento normal e estabilizado, com o Momento de Acelerao, Mgg, devido s foras de inrcia das massas a acelerar/frenar durante o perodo de embraiamento/frenagem.

O factor de servio, K, comporta-se como um coeficiente de segurana da embraiagem/frenagem, funo das caractersticas de funcionamento.

(5.1)


Tipos de Embraiagens e Freios

Fig. 5.1. Vrios tipos de embraiagens (clutch) e freios (brake). [Fig. 17.1 Hamrock]

a) De calos interiores.(internal, expanding rim type)

b) Calos exteriores.(external, contracting rim type)

c) De Banda. (band brake)

d) De discos. (thrust disk)

e) Cnica. (cone disk)


Parmetros de Interesse

Fora de Actuao entre as superfcies de frico, para obteno da capacidade de embraiagem/frenagem. Limitada pelo valor da presso admissvel das superfcies em contacto.

Capacidade de Embraiagem/Frenagem o momento de atrito que possvel gerar pelas superfcies de atrito.

Quantidade de Calor e Aumento da Temperatura consequncia da energia consumida durante o escorregamento entre as superfcies.

Temperatura deve ser limitada de modo a no alterar o funcionamento do sistema. Calor deve ser dissipado, de modo a poder limitar a temperatura.


Embraiagem/Freio de Discos

Numa embraiagem/freio de discos as zonas de atrito movem-se paralelamente ao eixo.

As principais vantagens inclui a ausncia de efeitos devido fora centrfuga, possui uma rea de atrito muito grande, uma boa dissipao de calor e uma boa distribuio de presso.

Presso Uniforme Quando as superfcies de contacto so novas e rgidas.=> p = constante =pa (presso mxima)

Desgaste Uniforme Superfcies com desgaste (usadas) => p.r = constante =pa.ri

Fig. 5.2. Zonas de atrito de uma Embraiagem de discos. [Fig. 18.1 Juvinal]


Embraiagem/Freio de Discos

Fig. 5.3. Embraiagem de discos de um automvel. [Fig. 18.2 Juvinal]

Fig. 5.4. Esquema de uma embraiagem de discos. [Fig. 16.24 Shigley 2001]


Embraiagem/Freio de Discos (cont.)

Fig. 5.5. Embraiagem de vrios discos.[Fig. 18.3 Juvinal]

Fig. 5.6. Embraiagem/freio de vrios discos. [Fig. 16.13 Shigley]


Embraiagem/Freio de Discos (cont.)

Momento de atrito Ma(2)

Fora de actuao F

Relao entre Ma e F

0

F

Presso uniforme

0Fora de desacoplamento

Fdesac.

FFora de acoplamento

Facop.

Relao entre p(1) e pa(presso mxima)

Desgaste Uniforme

app =

( )22a dD4

pF -

p=

( )33aa dD24fp2

M -p

=

--

=22

33

a dD

dD

3

FfM

2

dppr a=

( )dD2

dpF a -

p=

( )22aa dD8dfp

M -p

=

( )dD4

FfMa +=

(1) p presso num ponto qualquer(2) Ma designado por T no Shigley(3) f coeficiente de atrito

Nota: As frmulas referem-se a 1 par de atrito. Se houver vrios discosMatot = Ma*NPNP n de pares de atrito


Freio de Disco

Fig. 5.9. Esquema de um freio de disco de um automvel.[Fig. 16.18 Shigley 2001]

Fig. 5.8. rea de contacto de um freio de disco. [Fig. 16.19 Shigley 2001]

Fig. 5.7. Freio de disco de um automvel.[Fig. 18.4 Juvinal]

Nos anos recentes, os freios de tambor das rodas diateiras dos automoveis tm sido substitudos pelos freios de disco, pela sua boa capacidade de arrefecimento. O aquecimento pode provocar a diminuio do atrito, o que implica diminuio da capacidade de travagem.


Freio de Disco (cont.)


Fora de actuao F

Localizao da fora de actuao

Presso uniforme Desgaste Uniforme

( ) ( )2i20a12 rrp21

F -q-q=

( ) ( )3i3ea12a rrfp31

M -q-q=

( ) ( )i0a12 rrpF -q-q=

( ) ( )2i20ia12a rrrfp21

M -q-q=

12

212i

20

3i

30 coscos

rr

rr

3

2r

q-qq-q

--

=2

rrcoscosr i0

12

21 +q-q

q-q=

(1) Ma designado por T no Shigleyf coeficiente de atrito



Embraiagem/Freio de disco cnico

Fig. 5.10. a) Freio de disco cnico. b) rea de contacto de um freio de disco cnico [Fig. 18.5 Juvinal]

Funciona do mesmo modo que uma embraiagem/freio de discos, mas com a90.

A construo da embraiagem/freio de disco cnico impede que tenha mais que um par de atrito.


Embraiagem/Freio de disco cnico (cont.)


Fora de actuao F

Relao entre Ma e F

0

F

Presso uniforme

0Fora de desacoplamento

Fdesac.

FFora de acoplamento

Facop.

Relao entre p(1) e pa(presso mxima)

Desgaste Uniforme

app =

( )22a dD4

pF -

p=

( )33aa dDsen12fp

M -a

p=

--

a=

22

33

a dD

dD

sen3

FfM

r2

dppr a=

( )dD2

dpF a -

p=

( )22aa dDsen8dfp

M -a

p=

( )dDsen4

FfMa +a

=

(1) p presso num ponto qualquer(2) Ma designado por T no Shigley

f coeficiente de atrito



Embraiagem/Freio de Calos Interiores

As embraiagens de calos interiores so normamente usadas em mquinas texteis e escavadoras, onde a embraiagem est localizada na roda motora.

Os freios de calos interiores so normalmente utilizados em aplicaes automveis. So denominados por discos de tambor.

Fig. 5.11. Embraiagem de trs calos interiores. [Fig. 16.3 Shigley]

Fig. 5.12. Esquema de um freio de calos interiores. [Fig. 16.3 Shigley]


Embraiagem/Freio de Calos Interiores (cont.)

Fig. 5.13. Freio de dois calos interiores. [Fig. 17.7 Hamrock]

Fig. 5.14. Freio de quatro calos interiores. [Fig. 17.9 Hamrock]

c

a



Fig. 5.15. Esquema de um freio de calos interiores. [Fig. 17.8 Hamrock]

Se o calo for curto (q1 q2 p/2), a presso mxima ocorre no fim do calo, qa= q2.

Se o calo for longo (q1 p/2 q2), a presso mxima ocorre em qa= 90.

qa ngulo onde est localizada a presso mxima, pa.

a

c



Momento de atrito Ma

Fora de actuao F

Calo da frente Calo de trs

Calo da Frente Movimento do tambor com sentido entre o fim do calo e o apoio do calo.

Calo de Trs Movimento do tambor com sentido entre o apoio do calo e o fim do calo.

( )[ ]aCrBfaAc

rbpF a --=

( )aCrBfaABcrfF

Ma --=

( )[ ]aCrBfaAc

rbpF a -+=

( )aCrBfaABcrfF

M a -+=

( )1221 21

4

2sen2senA q-q+

q-q= 21 coscosB q-q= 4

2cos2cosC 21

q-q=

b largura do calo (perpendicular ao papel)


Embraiagem/Freio de Calos Exteriores

Fig. 5.16. Esquema de um freio de calos exteriores. [Fig. 17.10 Hamrock]

c

a

O clculo dos freios de calos exteriores de actuao descentrada, o mesmo que para os freios de calos interiores.


Embraiagem/Freio de Calos Exteriores com Actuao Centrada

q= cospp a

22

2

2sen2

rsen4a

q+qq

=

( )q+q=q= 22sen2

rbfapsenbrfp2M a

2aa

( )q+q= 22sen2

rbpF a

( )q+qq

==22sen

sen4rfFFfaMa

Fig. 5.17. Esquema de um freio de calos exteriores de actuao centrada. [Fig. 17.11 Hamrock]

a

Momento de atrito Ma em funo de F

Momento de atrito Ma

Fora de actuao F

Relao entre p e pa (presso mxima)


Materiais de Atrito / Pares de Atrito

Tabela 5.1 Materiais de atrito para embraiagens/freios. [Tab. 16.2 Shigley]

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