FREIOS E EMBREAGENS. Prof. Dr. Julio Cézar de Almeida

Transcrição

1 FREIOS E EMBREAGENS Prof. Dr. Julio Cézar de Almeida 1

2 FREIOS E EMBREAGENS 2

3 PARÂMETROS DE DESEMPENHO Força de acionamento Torque transmitido Perda de energia Aumento de temperatura 3

4 FREIOS E EMBREAGENS - TIPOS tambor com sapatas internas tambor com sapatas externas cinta disco cone 4

5 APLICAÇÕES - automotivas - equipamentos pesados (guindastes, escavadoras, elevadores, tratores, moinhos, etc.) - equipamentos domésticos (cortadores de grama, máquinas de lavar, motoserras, etc) 5

6 FREIOS - EXEMPLOS 6

7 FREIOS - EXEMPLOS 7

8 EMBREAGENS - EXEMPLOS 8

9 EMBREAGENS - EXEMPLOS 9

10 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 10

11 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 11

12 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 12

13 13

14 Condição de autoacionamento F. b N. b μ. N. a = 0 F. b N. b + μ. N. a = 0 F = N. b + μ. a b Para F > 0: N. b μ. a F = b b μ. a > 0 μ > b a 14

15 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 15

16 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 16

17 sen(θ) 17

18 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 18

19 Concentrando material de atrito em torno do ponto de pressão máxima 19

20 Concentrando material de atrito em torno do ponto de pressão máxima se 2 < 90º - p máx em 2 se 2 > 90º - p máx em = 90º pressão = zero para =0. Bom projeto: concentração na região de pressão máxima afastado de =0 20

21 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Força normal normal dn : dn = p. b. r. dθ dn = p a. b. r. senθ senθ a dθ 21

22 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Momento das forças de atrito M f : M f = f. dn. r a. cosθ M f = f. p a. b. r senθ a θ 2 senθ. r a. cosθ dθ θ 1 M f = f. p a. b. r senθ a r. cosθ 2 cosθ 1 a 2. sen2 θ 2 sen 2 θ 1 22

23 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Momento das forças normais M N : M N = dn. a. senθ M N = p a. b. r. a senθ a θ 2 sen 2 θ. dθ θ 1 M N = p a. b. r. a π 2. θ 4. senθ 2 θ 1. a 180 sen2θ 2 + sen2θ 1 23

24 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Força de acionamento: M A = 0 F. c M N + M f = 0 F = M N M f c Expressão válida para rotação horária A dimensão a deve ser tal que M N > M f para evitar o autoacionamento : 24

25 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Torque de frenagem: T = f. r. dn T = f. p a. b. r 2 senθ a θ 2 senθ. dθ θ 1 T = f. p a. b. r 2 senθ a cosθ 1 cosθ 2 25

26 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Reações no pino: R x = dn. cosθ f. dn. senθ F x R y = dn. senθ + f. dn. cosθ F y R x = p a. b. r senθ a A f. B F x R y = p a. b. r senθ a f. A + B F y sendo: Expressões válidas para rotação horária A = 1 2 sen2 θ θ 2 B = θ θ 2 26 θ sen2θ θ 1

27 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna Hipóteses utilizadas: A pressão é propocional à distância até a articulação. O efeito da força centrífuga é desprezado. A sapata é rígida. O coeficiente de atrito não varia. 27

28 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata interna 28

29 29

30 senθ a ,

31 senθ a 31

32 32

33 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata externa 33

34 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata externa Tomando-se momentos na articulação, chega-se às mesmas expressões anteriormente discutidas, para os momentos das forças de fricção M f e das forças normais M N! 34

35 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata externa Para a força atuante na sapata, tem-se: F MN MF c 35

36 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata externa Reações na articulação R x = p a. b. r senθ a A + f. B F x R y = p a. b. r senθ a f. A B + F y sendo: Expressões válidas para rotação horária A = 1 2 sen2 θ θ 2 B = θ θ sen2θ θ 1 - verificar que as condições de auto-energização estão invertidas para o presente caso... - o mesmo valerá para as reações nas articulações, visto que as parcelas de coeficiente de atrito deverão ter os sinais invertidos θ 2

37 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata externa Articulação simétrica à guarnição 37

38 Freio ou embreagem tipo tambor com sapata externa Articulação simétrica à guarnição Objetivo - determinar a distância da articulação, de tal modo que: e consequentemente: Torque e reações: MF 2 f.dn(acos r) a 4r.sen sen T 2 f.r.dn 2.f.r 0 2 pmax.b.r Rx 2 sen b.pmax.se n N pmax.b.r.f Ry 2 sen f.n 38

39 Freio ou embreagem de cinta 39

40 Freio ou embreagem de cinta 40

41 Freio ou embreagem de cinta 41

42 Embreagens de disco de ação axial Dispositivos de ampla aplicação devido, principalmente, a: independência com os efeitos centrifugos, grande área de atrito num pequeno espaço disponível, distribuição uniforme de pressão e superfícies efetivas para dissipação do calor. 42

43 Componentes 43

44 44

45 Acionamento 45

46 Embreagem multi-disco 46

47 Embreagens de disco de ação axial Hipóteses de solução: A análise deve considerar a embreagem como sendo nova ou usada, ou seja: distribuição de pressões uniforme embreagem nova desgaste uniforme embreagem amaciada (usada) 47

48 Embreagens de disco de ação axial Pressão uniforme (embreagem nova): Força de acionamento: F = π. p a 4 D 2 d 2 Torque de atrito: T = 2. π. f. p D/2 r 2 dr d/2 T = T = π. f. p D 3 d 3 12 F. f D 3 d 3 3 D 2 d 2 Torque produzido por um único par de superfícies em contato. Este valor deve ser multiplicado pelo número de superfícies em contato. 48

49 Embreagens de disco de ação axial Desgaste uniforme (embreagem amaciada): Do Capítulo 12: desgaste pressão velocidade Sendo o desgaste constante: p. v = C 1 p. ω. r = C 1 p. r = C 2 = p a. d 2 p = p a. d 2r 49

50 Embreagens de disco de ação axial Desgaste uniforme (embreagem amaciada): Força de acionamento: df = p. 2. π. r. dr D/2 F = p. 2. π. r. dr = d/2 F = π. p a. d 2 Torque de atrito:. D d D/2 d/2 p a. d 2r.2. π. r. dr D/2 T = 2. π. f. p. r 2 D/2 dr = π. f. p d/2 a. d rdr d/2 T = π. f. p ad 8 T = F. f 4 D + d D 2 d 2 D/2 = π. p a. d dr d/2 Torque produzido por um único par de superfícies em contato. Este valor deve ser multiplicado pelo número 50 de superfícies em contato.

51 Embreagens de disco de ação axial Pressão uniforme (embreagem nova): T = F. f 3 D 3 d 3 D 2 d 2 T f. F. D = d/d 3 1 d/d 2 Desgaste uniforme (embreagem amaciada): T = F. f 4 D + d T f. F. D = 1 + d/d 4 51

52 Freios a disco 52

53 Freios a disco 53

54 Freios a disco 54

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56 Freios a disco 56

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58 Freios a disco 58

59 Freios a disco 59

60 Freios a disco 60

61 Freios a disco 61

62 MATERIAIS DE ATRITO 62

63 MATERIAIS DE ATRITO 63

64 MATERIAIS DE ATRITO 64

65 MATERIAIS DE ATRITO 65

66 BIBLIOGRAFIA DE REFERÊNCIA JUVINALL, Robert Fundamentos do Projeto de Componentes de Máquinas, LTC. - SHIGLEY, MISCHKE e BUDYNAS Projeto de Engenharia Mecânica, editora Bookman. - SHIGLEY, BUDYNAS e NISBETT Mechanical Engineering Design, Projeto de Engenharia Mecânica, editora McGraw-Hill. 66

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