Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 16 Embragues, frenos, coples y volantes de inercia 817
2 Se hizo caso omiso del efecto de la fuerza centrífuga. En el caso de frenos, las zapatas no
giran, y no existe fuerza centrífuga. En el diseño de embragues, el efecto de esta fuerza
se debe tomar en cuenta cuando se escriben las ecuaciones de equilibrio estático.
3 Se supone que la zapata es rígida. Puesto que esto no puede ser cierto, existirá alguna
deflexión, en función de la carga, la presión y la rigidez de la zapata. La distribución de
presión resultante puede diferir de la que se ha supuesto.
4 Todo el análisis tuvo como base un coeficiente de fricción que no varía con la presión.
En realidad, el coeficiente de fricción puede variar debido a una diversidad de condiciones,
entre ellas la temperatura, el desgaste y el medio ambiente.
EJEMPLO 16-2
Solución
El freno de la figura 16-8 tiene 300 mm de diámetro y se acciona mediante un mecanismo
que ejerce la misma fuerza F en cada zapata. Éstas son idénticas y tienen un ancho de cara
de 32 mm. El forro es de asbesto moldeado con un coeficiente de fricción de 0.32 y una
limitación de presión de 1 000 kPa. Calcule el máximo de
a) La fuerza de accionamiento F.
b) La capacidad de frenado.
c) Las reacciones del pasador de la articulación.
a) La zapata derecha es autoenergizante, por lo cual la fuerza F se determina bajo el fundamento
de que la presión máxima ocurrirá en esta zapata. Aquí θ 1 = 0°, θ 2 = 126°, θ a = 90°
y sen θ a = l. Asimismo,
a =
(112) 2 +(50) 2 = 122.7mm
Integrando la ecuación (16-2) de 0 a θ 2 se obtiene
M f = fp abr
sen θ a
−r cos θ
θ 2
0
− a
1
2 sen2 θ
θ 2
0
= fp abr
sen θ a
r − r cos θ 2 − a 2 sen2 θ 2
Figura 16-8
Freno con zapatas internas
expansibles; dimensiones en
milímetros.
30°
62 62
F F
100
150
126°
112
50 50
Rotación 24°