calculo de frenos

Calculo de frenos

Introducción

El frenado de los vehículos en una sus principales propiedades dinámicas al garantizar la seguridad del tránsito y la estabilidad del vehículo. El freno se utiliza para: disminuir la velocidad de movimiento o detener el vehículo, evitar el aumento de la velocidad al bajar pendientes e inmovilizar el auto durante el estacionamiento, entre otras funciones.

Laenergía cinética acumulada por el vehículo durante su marcha debe ser absorbida y transformada en trabajo mecánico a través de resistencias artificiales al movimiento, para lo que se utiliza el sistema de frenos. Lo mismo ocurre cuando el automóvil marcha cuesta abajo, donde, adicionalmente el sistema de frenos debe absorber la energía potencial.

La fuente principal de resistencias adicionalesal movimiento en los automóviles son los mecanismos de frenos que se instalan en las ruedas y que tienen el propósito de absorber la energía del movimiento mediante la creación de momentos de fricción en las ruedas, sin que éstas se bloqueen (pero en el caso de que se lleguen a bloquear entonces entre el órgano motriz (neumático, cadena) y el camino). El trabajo de fricción se transforma en calorque se disipa al medio circundante.

Otro medio de frenado que se utiliza es el propio motor del vehículo, que en este caso se deja embragado con la transmisión y es accionado por la rotación de los órganos motrices. El frenado con el motor puede utilizarse de manera individual o al unísono con el sistema de freno de trabajo (principal) instalado en las ruedas.

Es de destacar que en el frenadode los vehículos también actúan otras fuerzas de resistencia al movimiento como: las fuerzas de resistencia del camino (fricción del camino con los órganos motrices y de la pendiente a vencer) y del aire, principalmente.

Para la realización de este trabajo se deben tener los siguientes datos de entrada del vehículo que se seleccionó como prototipo o su equivalente.

Momento torsor máximo alvolante del motor, Nm;
Frecuencia de rotación nominal del motor, min-1
Velocidad máxima del vehículo, km/h;
Diámetro exterior del volante, mm;
Estructura general y parámetros del sistema de frenos real.

1. DINAMÍCA DE LOS VEHÍCULOS
Las fuerzas que actúan sobre un automóvil se muestran en la figura 1. La ecuación general de movimiento de un vehículo se expresa a través de la ecuación diferencial demovimiento:

A continuación se van definiendo cada uno de los parámetros que aparecen en la anterior ecuación
−Aceleración del vehículo, [𝑚/𝑠2],
𝑔 − Aceleración de la gravedad, 𝑔 = 9.8 𝑚/𝑠2

Fig. 1 Fuerzas que actúan en un vehículo


a) Peso del vehículo, G.
La fuerza del peso del vehículo que produce la masa del vehículo por la aceleración de la gravedad la soportan principalmente losneumáticos. En los ascensos o descensos, esta fuerza se descompone en dos, una que es soportada por los neumáticos y otra que empuja al vehículo en sentido contrario al de la marcha en el ascenso y a favor en el descenso.
𝛿𝑔𝑖𝑟 −Coeficiente de masas giratorias o coeficiente convencional de aumento de la masa del vehículo. Este coeficiente toma en consideración las masas de todas las piezas que giran enel vehículo, incluyendo ruedas, volante, engranajes de la transmisión, entre otras. Se puede calcular por la siguiente ecuación:

Donde:
− Radio dinámico de los órganos motrices (ruedas), [𝑚]
Este radio dinámico se puede calcular por la siguiente ecuación:

Donde:
𝐷 − Diámetro interno del neumático o rin, [𝑝𝑢𝑙𝑔]
𝐻 − Altura del perfil del neumático, [𝑚]
𝛾 − Coeficiente de deformación de laaltura del perfil del neumático. Esta deformación depende de la estructura, presión de inflado y carga del neumático. Su valor oscila entre 𝛾 = 0.90… 0.97. Las medidas de los neumáticos se encuentran en el anexo A.
− Momento de inercia del motor, [𝑘𝑔 ∙ 𝑚2]
− Relación de transmisión total del tractor (se calcula como la multiplicación de las relaciones de transmisión de la caja de cambio de...