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AÑO :

CAÑETE- PERÚ

MECÁNICA AUTOMOTRÍZ

“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMÁTICO”

FUNDAMENTOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL FRENO

Dedico este trabajo a mis padres quienes son quienes me apoyan en este gran camino y mejoramientos en mi carrera profesional

PRINCIPIO DEL MOVIMIENTO Y FRENADO DEL AUTOMÓVIL.

1. DEFINICIÓN DE FRENOS:

Conjunto de órganos que intervienen en el frenado y que tienen por función disminuir o anular progresivamente la velocidad de un vehículo, estabilizar esta velocidad o mantener el vehículo inmóvil si se encuentra detenido. Todo dispositivo de frenado funciona por la aplicación de un esfuerzo ejercido a expensas de una fuente de energía. El dispositivo de frenado se compone de un mando, de una transmisión y del freno propiamente dicho.

• MANDO: órgano o mecanismo cuyo funcionamiento provoca la puesta en acción del dispositivo de

• FRENADO; suministra a la transmisión la energía necesaria para frenar o controlar esta energía.

El mando puede ser accionado:

• Por el conductor; mediante el pedal o a mano.

• Sin intervención directa del conductor.

• Por inercia: acoplamiento entre remolque y el vehículo tractor.

• Por gravedad: abatiendo la lanza de un remolque.

• Por tracción: tensión de un cable entre un remolque y el vehículo tractor.

• TRANSMISIÓN: unión de los elementos comprendidos entre el mando y el freno, acoplándolos de una manera funcional. La transmisión puede ser mecánica, hidráulica, eléctrica o combinada.

• FRENO: órgano en el cual se desarrollan las fuerzas que se oponen al movimiento del vehículo. El freno puede ser:

• A fricción: cuando las fuerzas se originan por el rozamiento entre dos piezas solidarias, una parte fija al vehículo y otra pieza unida a la rueda o a un conjunto de ruedas.

• Eléctrico: cuando las fuerzas se originan por acción electromagnética entre dos elementos en movimiento relativo, que no se tocan y que pertenecen al vehículo.

• A fluido: cuando las fuerzas se desarrollan por la acción de un fluido que se encuentran entre dos elementos en movimiento relativo, que no se tocan, y que pertenecen los dos al vehículo.

• Motor: cuando las fuerzas provienen de un aumento artificial de la resistencia interna del motor.

• Aerodinámica: cuando las fuerzas provienen de un aumento de la resistencia al aire.

2. FUNCIÓN

Su principal función es disminuir o anular progresivamente la velocidad del vehículo, o mantenerlo inmovilizado cuando está detenido.
El sistema de freno principal, o freno de servicio, permite controlar el movimiento del vehículo, llegando a detenerlo si fuera preciso de una forma segura, rápida y eficaz, en cualquier condición de velocidad y carga en las que rueda. Para inmovilizar el vehículo, se utiliza el freno de estacionamiento, que puede ser utilizado también como freno de emergencia en caso de fallo del sistema principal. Debe cumplir los requisitos de inmovilizar al vehículo en pendiente, incluso en ausencia del conductor.

Un freno es eficaz, cuando al activarlo se obtiene la detención del vehículo en Un tiempo y distancia mínimos. La estabilidad de frenada es buena cuando el vehículo no se desvía de su trayectoria. Una frenada es progresiva, cuando el esfuerzo realizado por el conductor es proporcional a la acción de frenado.

3. TIPOS DE FRENOS

1. FRENO DE TAMBOR Estos dispositivos están constituidos por una zapata que obliga a entrar en contacto con un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende controlar, la zapata se construye de forma tal que su superficie útil, recubierta de un material de fricción, calza perfectamente sobre el tambor. Una vez más, al forzarse el contacto entre zapata y tambor, las fuerzas de fricción generadas por el deslizamiento entre ambas superficies producen el par de frenado.

ZAPATAS:Son bloques de madera o metal que presiona contra la llanta de una rueda mediante un sistema de palancas, existen dos tipos que son:

a) De fundición

b) Compuestas

Este tipo de freno consta de un tambor, por lo general realizado en hierro fundido, solidario al cubo de la rueda, en cuyo interior, al pisar los frenos, se expanden unas zapatas de fricción en forma de "C" que presionan contra la superficie interna del tambor. Ya no se utilizan en el tren delantero de los coches modernos, que es el que soporta el mayor esfuerzo en la frenada, porque presentan desventajas a la hora de disipar el calor, y porque al ser más pesados que los frenos de disco pueden producir efectos negativos en la dirección del vehículo. Sí se utilizan con frecuencia en el eje posterior de muchos vehículos, combinados con discos delanteros.

PARTES DEL FRENO DE TAMBOR

• Tambor del freno

• Zapata

• Resortes de retorno de las zapatas

• Plato de anclaje

• Cable de ajuste

• Pistón hidráulico

• Cilindro de rueda

ESTRUCTURA DE UN FRENO DE TAMBOR

 Un freno de tambor está fijado a la rueda por medio de tornillos, en cuyo interior van alojadas las zapatas (B), provistas de forros de un material muy resistente al calor y que pueden ser aplicadas contra la periferia interna del tambor por la acción del bombín (C), produciéndose en este caso el frotamiento de ambas partes. Como las zapatas van montadas en el plato (D), sujeto al chasis por el sistema de suspensión y que no gira, es el tambor el que queda frenado en su giro por el frotamiento con las zapatas.

Dispositivo de frenado de tambor y zapatas. 

2. FRENO DE DISCOS

Se componen de un disco montado sobre el cubo de la rueda, y una mordaza colocada en la parte externa con pastillas de fricción en su interior, de forma que, al aplicar los frenos, las pastillas presionan ambas caras del disco a causa de la presión ejercida por una serie de pistones deslizantes situados en el interior de la mordaza. Pero también existen mordazas móviles, que pueden ser oscilantes, flotantes o deslizantes, aunque en los tres casos funcionan de la misma manera: la mordaza se mueve o pivota de forma que la acción de los pistones, colocados sólo a un lado, desplaza tanto la mordaza como la pastilla. Son más ligeros que los frenos de tambor y disipan mejor el calor, pues los discos pueden ser ventilados, bien formados por dos discos unidos entre sí dejando en su interior tabiques de refrigeración, bien con taladros transversales o incluso ambas cosas.

Este sistema de frenado tiene las siguientes ventajas:

1. No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente.

2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión contra las pastillas.

3. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el polvo por acción centrífuga.

Por otra parte, las desventajas de los frenos de disco, comparados con los de tambor, son que no tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto.

ESTRUCTURA DE UN FRENO DE DISCO

Sustituyen el tambor por un disco (Fig. 9.3), que también se une a la rueda por medio de tornillos. Este disco puede ser frenado por medio de unas plaquetas (B), que son accionadas por un émbolo (D) y pinza de freno (C), que se aplican lateralmente contra él deteniendo su giro. Suelen ir convenientemente protegidos y refrigerados, para evitar un calentamiento excesivo de los mismos.

3. FRENOS DE DISCO CERRADO

El disco se aloja se aloja en un cárter solidario a la rueda. El apriete se efectúa sobre varios sectores regularmente repartidos sobre la periferia, el frenado se obtiene por la separación de dos discos, cada uno de los cuales se aplica contra la cara interna correspondiente del cárter giratorio.

4. FRENO DE DISCO EXTERIOR

El disco es solidario del árbol o de la rueda. El apriete se efectúa mediante un sector limitado y rodeado por unos estribos, en el interior de los cuales se desplazan unos topes de fricción.

El frenado con discos se puede realizar mediante:

1) Discos: Inicialmente fueron de acero, ahora suelen ser de fundición. 

2) Pastillas: Suelen ser de aleaciones de cobre, estos elementos de frenado se colocan en la rueda directamente o en el cuerpo del eje.

Las ventajas e inconvenientes, frente al frenado con zapatas de este tipo de frenado son:

VENTAJAS

Frenado poco ruidoso.

Menores gastos de conservación.

Mayor periodo de vida.

La mayor parte del calor desprendido durante el frenado la absorben los discos, a los cuales se les proviene de un sistema de ventilación.

Materiales protegidos de agentes externos.

Se comportan bien hasta los 230 Km/h; a partir de esta velocidad el desgaste aumenta considerablemente.

Inconvenientes

Menor aprovechamiento de la adherencia. Para solucionar este problema se suelen utilizar sistemas mixtos de zapatas y discos junto con sistemas de antipatinaje.

Mayor distancia de parada.

No tienen la llamada acción de servo o de aumento de potencia, y sus pastillas son más pequeñas que las zapatas de los frenos de tambor, y se gastan más pronto.

5. FRENO DE CINTA

Posiblemente el dispositivo de freno más sencillo de concebir es el llamado freno de cinta o freno de banda, el cual consiste fundamentalmente de una cinta flexible, estacionaria, que se tensa alrededor de un cilindro solidario al eje cuya velocidad se pretende modificar, la fricción existente entre la cinta y el tambor es responsable de la acción del frenado.

Se usa en las máquinas de vapor, en los vehículos a motor y en algunos tipos de bicicletas, pero sobre todo en aparatos elevadores.

6. FRENOS HIDRAULICOS

El sistema de frenos hidráulicos usado en el automóvil es un sistema de múltiple sesión de pistones. Ya que este sistema permite que se transmitan fuerzas hacia dos o mas pistones en la manera indicada en la figura.

El sistema de frenado hidráulico desde el cilindro maestro hasta los cilindros de las llantas en la mayoría de los automóviles opera de manera similar al sistema ilustrado en la figura.

Cuando el pedal del freno es accionado, la presión del pedal de freno mueve el pistón dentro del cilindro maestro, forzando el fluido del freno desde el cilindro maestro por medio del tubo y la manguera flexible del cilindro de las llantas. El cilindro de las llantas contiene dos pistones colocados de forma opuesta y desconectados, cada uno de ellos sostiene la zapata de frenado ajustada dentro del tambor. Cada uno de los pistones presiona la zapata contra la pared del tambor provocando el frenado de la rotación de la llanta. Cuando la presión en el pedal es liberada, el resorte en la zapata de frenado regresa los pistones en los cilindros de las llantas a su posición liberada. Esta acción fuerza el desplazamiento del líquido de frenos de vuelta por medio de la manguera al cilindro maestro.

La fuerza aplicada en el pedal de frenado produce una fuerza proporcional en cada uno de los pistones de salida los cuales aplican la fuerza sobre las zapatas friccionantes contra el giro de la llanta retardando la rotación.

7. FRENOS MOTORES

ELECTRODINÁMICOS:

Cuyo fundamento es hacer que el motor trabaje como generador. Sólo se aplican a ejes motores. Estos a su vez pueden ser:

REOSTÁTICOS:Se aplican en locomotoras eléctricas. Se basa en que la inercia del motor, una vez desconectado de la red, hace que éste siga girando, pasando a funcionar como generador y de este modo la energía mecánica acumulada se va disipando en unas resistencias en forma de energía eléctrica, creando a su vez las corrientes circulantes por los devanados un par contrario al de giro, que hace que disminuya la velocidad del motor hasta valores en que los frenos de fricción puedan actuar y detener la máquina.

DE RECUPERACIÓN:Se basa en conseguir transformar la energía cinética del tren en energía eléctrica reenviándola a la red. Se suele aplicar en el caso de trenes de cercanías y con grandes pendientes.

Por ultimo existe una última clasificación de frenos que no utilizan adherencia para lograr el frenado ya sea total o parcial ya que suelen utilizar otros medios diferentes a los antes mencionados.

PATÍN ELECTROMAGNÉTICO FROTANTE: Debido a su gran desgaste sólo se utiliza como freno de urgencia.

FRENOS DE FOUCAULT: Basado en crear corrientes parásitas que a su vez crean esfuerzos de frenado.

FRENOS AERODINÁMICOS: En un avión en vuelo, disminuyen rápidamente la velocidad por un fuerte aumento de la resistencia al avance, dispuestos en las alas o a lo largo del fuselaje, están constituidos por elementos móviles, que se pueden levantar en el aumento deseado, se utilizan sobre todo durante los picados y en ciertas acrobacias.

FRENOS NEUMÁTICOS: Su funcionamiento se basa en que el esfuerzo de frenado aplicado por las zapatas o discos proviene indirectamente del hecho de mover el pistón de un cilindro. Su esquema es el siguiente:

Según el tipo de frenado que se quiera hacer éste puede ser:

1) FRENADO CONTINÚO:el que realiza normalmente el maquinista o un viajero en caso de parada de emergencia. 
2) FRENADO AUTOMÁTICO:el que ocurre si hay una avería en el propio sistema de frenado. 
3) FRENADO DE APRIETE Y AFLOJAMIENTO GRADUADO:si se realiza de una forma escalonada.

TIPOS DE FRENOS NEUMÁTICOS:

1- De aire comprimido. 

2-De vacío. 

3- Una combinación de los dos.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.senati.edu.pe/web/

https://www.google.com.pe/#q=+DISCO+SOLIDOS+Y+VENTILADOS

www.velocidadmaxima.com › .

www.automotriz.net/tecnica/conocimientos-basicos-49.h

www.conducechile.cl › Conduce Chile