Unidad 8 Freno de tambor

-Constitución del freno de tambor buscar imagen con todos los componentes
-Portafrenos
-Tambor de freno
-Zapata de freno
-Distinto dispositivos de tensado de la zapata leva en forma de s o z, la cuña en expansión, bombín de freno.
-Cilindro del bombín, del émbolo, muelle de retorno
-Guardapolvo
-Reten
-Purgador
-Bombín de un émbolo
-Bombín de doble émbolo
-Resorte de retención y recuperador

1. Constitución del freno de tambor

2. Portafrenos

El plato de freno esta constituido por un plato portafrenos o soporte de chapa embutida y troquelada, sobre el que se monta el bombín o bombines de accionamiento hidráulico y las zapatas de freno y demás elementos de fijación y regulación.
Las zapatas se unen por un extremo al bombín y por el otro a un soporte fijo o regulable; a su vez, se mantienen unidas al plato por medio de un sistema elástico de pasador y muelle, que permite un desplazamiento de aproximación al tambor y las mantiene fijas en su desplazamiento axial. El muelle, que une las dos zapatas, permite el retroceso de las mismas a su posición de reposo cuando cesa la fuerza de desplazamiento efectuada por el bombín.

3.Tambor de freno

El tambor es la pieza que constituye la parte giratoria del freno y que recibe la casi totalidad del calor desarrollado en el frenado.
Se fabrica en fundición gris perlitica con grafito esferoidal, material que se ha impuesto por su elevada resistencia al desgaste y menor costo de fabricación y que absorbe bien el calor producido por el rozamiento en el frenado. 
El tambor va torneado interior y exteriormente para obtener un equilibrado dinámico del mismo, con un mecanizado fino en su zona interior o de fricción para facilitar el acoplamiento con los ferodos sin que se produzcan agarrotamientos. En la zona central lleva practicados unos taladros donde se acoplan los espárragos de sujeción a la rueda y otros orificios que sirven de guía para el centrado de la rueda al buje.

4. Zapata de freno

Pieza del freno de algunos vehículos que actúa por fricción contra el eje o contra las ruedas, existen de dos tipos: con forro pegado, con forro remachado o intercambiable.

5. Distintos tipos de tensado de la zapata

Freno con leva en S

El sistema de accionamiento general de estos frenos  se realiza desde una unidad o cilindro de mando, desde la cual se imprime un desplazamiento a una palanca que es trasladado a la leva a través de un sistema interno de compensador automático del desgaste.

La leva actúa sobre dos rodillos por medio de los cuales se facilita el suave desplazamiento de la leva y la abertura de las zapatas cuando la posición de esta leva se modifica en una posición determinada de giro.

Freno con leva en Z

La característica mas destacada es que las zapatas de los frenos de leva en Z son flotantes, es decir estas zapatas no se encuentran directamente fijadas al plato soporte de los frenos el mecanismo que las controla es precisamente el de leva en Z. Por otra parte, la zapata al ser flotante puede autocentrarse de una forma automática a medida que el desgaste de los forros se produce de modo que se aplica siempre en las  mejores condiciones de agarre sobre la superficie de roce del tambor. el mecanismo de mando proviene de una varilla mediante el cual se empuja una palanca, gracias a la cual se hace girar el eje en cuyo extremo se encuentra la leva.

Freno de cuña en expansión

Son un tipo de frenos posteriores a los de leva, y que tienen una gran eficacia, se parte al igual que antes de un juego de zapatas con las mismas características exteriores que ya hemos visto en los otros frenos de tambor. La diferencia está en el sistema utilizado para desplazar las mordazas. La varilla que se introduce en el pistón tiene forma de cuña. Cuando la varilla es empujada desde el cilindro de mando, su punta en forma de cuña va haciendo desplazar al mismo tiempo  los pistones de empuje, en cuyos extremos se encuentran las partes finales de las zapatas.

Bombín de freno

El cilindro hidráulico de freno tiene la finalidad de activar las zapatas de los frenos de tambor cuando el conductor actúa sobre el pedal del freno. Cuando se pisa el pedal de freno, el líquido de frenos entra en el bombín e impulsa dos émbolos que hay en su interior, que a su vez actúan sobre las zapatas de frenos, rozando con el tambor.

Unidad 7 Los frenos en los vehículos

Tema 7: Los frenos en los vehículos

Equipo o sistema de frenado

Un vehículo debe disponer de un sistema de frenado capaz de deternerlo cuando se encuentra en movimiento e inmovilizarlo cuando está detenido. Se entiende por equipo o sistema de frenado al conjunto de piezas que tienen por función disminuir progresivamente la velocidad de un vehículo en marcha, hacer que se detenga o se mantenga inmóvil si se encuentra ya detenido.
Estos sistemas de freno tienen que ser capaces de transformar la energía cinética del vehículo en energía calorífica y disipar el calor generado en los elementos activos.
El equipo de freno estás compuesto por el mando, la transmisión y el dispositivo de freno.

• Se entiende por mando, a la pieza directamente accionada por el conductor que proporciona a la transmisión la energía necesaria para frenarla o regularla.

• La transmisión es la combinación de componentes que están situados entre el mando y el freno y que los unen de manera funcional. La transmisión puede ser mecánica, hidráulica, neumática, eléctrica o mixta.
• El dispositivo de freno es la pieza sobre la que se ejercen las fuerzas que se oponen al movimiento del vehículo. El dispositivo de frenado puede ser:
• De fricción, cuando las fuerzas se generan por el rozamiento entre dos piezas del vehículo que se mueven una con respecto a la otra.
• Eléctrico, cuando las fuerzas se generan por la acción electromagnética entre dos piezas del vehículo que se mueven una con respecto a la otra, pero sin contacto entre sí.
• Hidráulico, cuando las fuerzas se generan por la acción de un líquido situado entre dos piezas del vehículo que se mueven una con respecto a la otra.
• De motor, cuando las fuerzas proceden de un aumento artificial de la acción de frenado del motor que se transmite a las ruedas.

Los sistemas de frenado se diferencian principalmente por:

• Las características de los componentes
• El tamaño, la forma y los materiales de fabricación.
• La disposición de montaje de los componentes.

1.1 Tipos de freno

Frenos de servicio

El sistema de freno de servicio deberá permitir controlar el movimiento del vehículo y pararlo de forma segura, rápida y eficaz, cualesquiera que sean la velocidad, la carga o la pendiente ascendente o descendente en la que se encuentre.
En estos el sistema está constituido básicamente por un pedal o maneta de accionamiento, varillas o cable, palanca del tambor y tambor de freno con zapatas.
Un circuito de freno de servicio está constituido básicamente por: un pedal de accionamiento, una bomba hidráulica con el depósito de líquido, un servofreno, discos y pinzas de freno o tambores y zapatas, un corrector de frenada para el eje trasero y canalizaciones.

Freno de socorro o auxiliar

El freno de socorro o auxiliar debe permitir detener el vehículo en una distancia razonable en caso de que falle el sistema de frenado de servicio. Su acción deberá ser regulable.
En los automóviles, el freno de socorro o auxiliar es el mismo que el freno de estacionamiento. Este consiste en un mecanismo de accionamiento manual que actúa sobre las dos ruedas de un mismo eje, generalmente las traseras.

Freno de estacionamiento

Cuando el vehículo está parado o estacionado, el sistema de frenado de estacionamiento deberá permitir mantener el vehículo inmóvil cuesta arriba o cuesta abajo, incluso en ausencia del conductor. Las piezas activas permanecerán en la posición de bloqueo mediante un dispositivo puramente mecánico y el conductor deberá poder accionar el freno de estacionamiento desde su asiento.
Los automóviles y vehículos industriales ligeros emplean conjuntamente el mecanismo de freno de mano para dos funciones: como freno auxiliar, para el caso de una frenada de emergencia y como freno de estacionamiento.


2.Dinámica del frenado

El par motor transmitido a las ruedas genera una fuerza de impulsión que transmitida a la masa del vehículo, provoca su desplazamiento.
Para detener un vehículo, es necesario aplicarle una fuerza de sentido contrario a la fuerza de impulsión, esta fuerza se conoce como fuerza de frenado.
El frenado consiste en absorber y transformar la energía cinética del movimiento del vehículo en energía calorífica por medio del rozamiento entre superficies. Los dispositivos empleado para ellos son los discos y pastillas de freno y los tambores y zapatas de freno.
Para calcular las fuerzas de frenado que se deben aplicar en los dispositivos de frenado de los vehículos, así como el trabajo y la potencia de frenado, se deben despreciar factores como la velocidad del viento, la pendiente del terreno, la aerodinámica, etc.

Fuerza de frenado

La fuerza de frenado necesaria para detener un vehículo se calcula gracias a la fórmula corregida de la fuerza que es necesaria aplicar en una masa para producir una aceleración.

Fuerza de frenado máxima (sin deslizamiento)

La fuerza de impulsión que se puede aplicar al vehículo para que no exista deslizamiento, se calcula tomando en consideración el coeficiente de rozamiento o adherencia del neumático con el terreno, al igual que ocurre con la fuerza de frenado.
La fuerza de frenado máxima que se debe contrarrestar con la fuerza de impulsión depende del peso del vehículo y del coeficiente de adherencia del neumático y el terreno.
El coeficiente de adherencia depende del desgaste del neumático, de la velocidad y del tipo de terreno o superficie por la que se desplaza.

El reparto de peso con el vehículo parado se denomina carga estática. Este reparto de peso se modifica cuando el vehículo se desplaza. El reparto de peso con el vehículo en movimiento se denomina carga dinámica, y depende de la velocidad que alcance el vehículo, de la posición del centro de gravedad, de la distancia entre ejes y de la dureza de la suspensión.

2.3 Deceleracion

La deceleración que se produce en el proceso de frenado se calcula aplicando fórmulas similares a las de cálculo de la aceleración, pero anteponiendo el símbolo menos.

2.4. Eficacia del frenado

La deceleración que sucede durante el proceso de frenado determina la eficacia del sistema de frenos del vehículo. La máxima deceleración que se puede producir en la operación de frenado es la aceleración o deceleración de la gravedad.
Por lo tanto, la eficacia del sistema de freno y del comportamiento del vehículo en general dependerá del coeficiente de adherencia entre rueda y terreno, de la fuerza de frenado que se aplique a los discos o tambores y del peso que soporte el vehículo.

3. Aplicación de la fuerza de frenado, generación

Una vez conocida la magnitud de la fuerza de frenado y la aplicación idónea, en función del peso que soportan los ejes, el vehículo debe disponer de los dispositvos que originen y generen la fuerza de frenado. Los dispositivos de freno ruedas más empleados son los frenos de disco y los frenos de tambor.
En los sistemas de freno de disco o de tambor, la fuerza de frenado se produce por fricción entre el elemento que se desplaza, discos o tambores, y el elemento estático, pastillas o zapatas.

3.1. Fuerza de frenado en el sistema de freno de tambor

La fuerza de frenado que se aplica en los tambores por el coeficiente de rozamiento entre estos y el ferodo de las zapatas da como resultado la fuerza real del freno. El diseño de los frenos de tambor permite aumentar la fuerza de rozamiento real.
Una de las zapatas, la primaria, se acopla contra el tambor permitiendo que se supere la fuerza de frenado por la fuerza del rozamiento.

3.2. Fuerza de frenado en el sistema de freno de disco

Los frenos de disco aplican la fuerza de frenado, a través de émbolos, directamente sobre las pastillas. Esta fuerza se multiplica por el coeficiente de rozamiento que existe entre las pastillas y el disco para obtener la fuerza de rozamiento real que el conjunto produce.
Para que la fuerza de rozamiento final sea la misma que en el freno de tambor, en los sistemas de freno de disco es necesario aplicar una fuerza mayor sobre el sistema de mando. Debido al sistema de presión, el factor multiplicador nose aplica en los frenos de disco.
La fuerza se aplica directamente sobre el disco de freno para transformar la energía cinética del vehículo y frenarlo.

3.3. Distancia de parada o detención

La distancia de parada o detención es el espacio que recorre un vehículo desde que se activa el sistema de frenado hasta que el vehículo se detiene por completo.
La distancia que el vehículo recorre depende principalmente de:

• Fuerza de frenado
• Adherencia
• Velocidad del vehículo

3.4. Efectos del frenado sobre la estabilidad

La operación de frenado produce en el vehículo distintos efectos que intervienen de manera directa sobre la estabilidad, la direccionabilidad y la marcha del mismo.

Basculación del vehículo sobre el eje delantero

Provoca una sobrecarga dinámica del peso sobre el eje delantero y una descarga del eje trasero. La adherencia de las ruedas delanteras aumenta y la de las traseras disminuye.

Bloqueo de las ruedas delanteras y pérdida de la trayectoria

El bloqueo de las ruedas delanteras en el frenado produce una pérdida de control de la dirección y de la trayectoria del vehículo. El vehículo se desplaza hacia donde existe mayor deslizamiento.

Bloqueo de las ruedas traseras

El vehículo tiende a girar sobre sí mismo. En la trayectoria por curva, se produce el efecto sobreviraje del vehículo, el eje trasero del vehículo se desplaza hacia el exterior de la curva pivotando sobre el eje delantero.

Pérdida de la trayectoria sin bloqueo de las ruedas

Este efecto se produce por un frenado desequilibrado en las ruedas: una rueda frena más que la compañera del mismo eje. Cuando la adherencia sobre el terreno es la misma, el fallo se debe a defectos en el circuito y dispositivos de freno. Este efecto se ve aumentado con una mayor velocidad.

3.5. Refrigeración de los elementos del circuito

En el frenado, la energía cinética del vehículo se transforma en calor. Este calor es disipado por los elementos del sistema de freno, los cuales, aun soportando altísimas temperaturas, permiten seguir frenando sin pérdida de eficacia.

En los sistemas de freno de tambor y zapatas, la temperatura que se alcanza en el tambor cuando se solicita continuamente es alrededor a los 400ºC.

Las zapatas y las pastillas de freno tienen que mantener el coeficiente de rozamiento sin alterarse por altas temperaturas.

Las soluciones para refrigerar los componentes del circuito de freno son:

• Utilizar discos autoventilados, con taladros y ranuras internas que ayuden a canalizar el aire y a evacuar el calor del disco.
• Fabricar los tambores con pequeñas aletas que evacuen el calor.
• Sobredimensionar el conjunto de freno.
• Fabricar las carrocerías con conductos específicos para canalizar el aire contra los discos, pastillas y pinzas.

4. Sistemas de mando o accionamiento

4.1. Mando mecánico con varillas o cables

Este tipo de mando se utilizaba en vehículos como el Ford T para accionar el freno de servicio.

La acción de frenado se realiza gracias a una palanca que tira de un cable y acciona los dispositivos de freno de las ruedas, tambores o discos.

Disco de freno

Freno tambor

Unidad 2 El mecanismo de embrague

Vídeo del funcionamiento del embrague

El embrague es la conexión entre el motor y la caja de cambios, el más común es el de diafragma que consta de tres elementos el plato con fuego de friccion en ambas caras esta situado al lado del volante engrana con el eje primario de la caja de cambios el plato de presion lleva un muelle de diafragma atornillado al volante de inercia, el rodamiento de desembrague situado cerca del muelle de diafragma en el plato de presion, la caja de cambios va unida al motor por una carcasa de campana atornillada al mismo en esta carcasa se aloja el embrague. El mecanismo de embrague está constituido por el disco de embrague por la prensa y un rodamiento de empuje, su accionamiento puede ser hidráulico y en algunos casos neumático, sobre el disco de embrague el material de fricción tenemos dos tipos de resortes los de tracción y los de retención son amortiguadores torsionales que amortiguan los impactos torsionales del cigueñal sobre este elemento va la prensa del embrague.

Fallos en el mecanismo de embrague:
El sistema patina: Asentamiento irregular del forro, lado volante, Forro contaminado con aceite, Forro contaminado con grasa, Diafragma desgastado, Plato de presión rayado, Plato de presión sobrecalentado, Forro totalmente desgastado.
El sistema trepida o vibra: Forro rayado lado volante, Marcas de vibración en el plato, Piola o funda defectuoso, Diafragma deformado, Guía de rodamiento roto o desgastado, Puntas del diafragma desgastado, Forro totalmente desgastado.
El sistema no corta: Muelle laminar deformado, Disco alabeado, Brida desgastada en el exterior, Brida dañada, Forro desprendido, Brida oxidada, Forro quemado, Brida con desgaste cónico y resortes del amortiguador destruidos, Segmentos del disco rotos.
Sistema ruidoso: Rodamiento trabajo con baja presión, Rodamiento destruido, Tapa de rodamiento destruido, Brida destruida, Amortiguador roto, Resortes del amortiguador roto, Resortes desgastados con interferencia.

Vídeo del sistema de transmisión

Uno de los principales problemas del cambio manual si circulan despacio a una marcha alta el motor se cala, muchos vehículos poseen cambio manual pero cada vez es mas corriente el cambio automatico un mecanismo que cambia de marcha solo y por lo tanto no necesita ni embrague y ni la palanca convencional, el problema de pasar con el coche de estar parado a su velocidad minima se resuelve con un componente llamado convertidor de par, es un tipo de embrague fluido con el coche a ralentí y el freno pisado el convertidor de par puede patinar completamente pero si el conductor levanta el pie del freno el convertidor deja de pasar la fuerza a la caja de cambios y a las ruedas motrices patinando todavía un poco pero cuando el coche acelera ya no se observa ningun patinamiento en el convertidor de par

Unidad 1 La transmisión en los vehículos

1. Definición (imágenes) de los siguientes componentes:

Caja de cambios

La caja de cambios o caja de velocidades (también llamada simplemente caja) es el elemento encargado de obtener en las ruedas el par motor suficiente para poner en movimiento el vehículo desde parado, y una vez en marcha obtener un par suficiente en ellas para vencer las resistencias al avance, fundamentalmente las derivadas del perfil aerodinámico, de rozamiento con la rodadura y de pendiente en ascenso.

Diferencial

Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e izquierda de un vehículo giren a velocidades diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro.

Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino más corto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parte exterior de la curva.

Árbol de transmisión y semiárboles

Un árbol de transmisión es un eje que transmite un esfuerzo motor y está sometido a solicitaciones de torsión debido a la transmisión de un par de fuerzas y puede estar sometido a otros tipos de solicitaciones mecánicas al mismo tiempo.

Palier

Los palieres son los ejes a través de los cuales se transmite el movimiento desde el diferencial a las ruedas motrices. Uno de esos extremos va engarzado por medio de estrías en el planetario correspondiente con el que se hace solidario. El otro extremo encaja en el cubo de la rueda, también solidariamente, para transmitirle su giro. Los palieres van dentro de unas prolongaciones del cárter del diferencial llamadas trompetas, sobre las que articulan los dispositivos de suspensión, cualesquiera que sea el sistema utilizado.

Grupo cónico

El grupo cónico diferencial es el mecanismo que entrega la fuerza y la velocidad a las ruedas que mueven un vehículo.

Embrague

El embrague es un sistema que permite tanto transmitir como interrumpir la transmisión de una energía mecánica a su acción final de manera voluntaria. En un automóvil, por ejemplo, permite al conductor controlar la transmisión del par motor desde el motor hacia las ruedas.

Motor

Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema, transformando algún tipo de energía (eléctrica, de cambustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento.

2. Transmisión en los automóviles:

Motor delantero y propulsión trasera

La tracción trasera, también llamada, coloquialmente, propulsión trasera es el sistema en el que la transmisión del movimiento del motor de un vehículo se realiza sobre el eje trasero.

Motor trasero propulsión trasera

La posición del motor puede ser longitudinal o transversal y la cadena cinemática de transmisión de movimiento se realiza desde el motor pasando por el embrague, caja de cambios y diferencial, que forman un conjunto, y los árboles de transmisión.

Motor delantero tracción delantera

Motor delantero y tracción delantera es una configuración que se utiliza en automóviles de mediana cilindrada. Elimina elementos mecánicos como el árbol de transmisión y permite agrupar la caja de cambios, el grupo cónico y el diferencial.

 Motor delantero o trasero y tracción total o 4x4

La tracción total o a las cuatro ruedas (4x4) es capaz de repartir el par de giro del motor a las cuatro ruedas. Soluciona los inconvenientes de la tracción delantera y de la propulsión trasera repartiendo por igual o en diferentes proporciones el porcentaje de transmisión entre ejes.

3.Tipos de 4x4 mas empleados

Tracción 4x4 permanente

El sistema de tracción total permanente, también conocido como tracción integral distribuye siempre la fuerza de tracción entre las cuatro ruedas.

En vehículos con un solo motor la fuerza de tracción se transmite al diferencial central a través de la caja de cambios y transmisión, y desde aquí a las ruedas de ambos ejes. El diferencial central tiene la misión de absorber las diferencias de rotación entre las ruedas delanteras y las traseras, compensando la diferencia de rotación de cada eje/rueda al tomar las curvas. Este tipo de tracción se usa sobre todo en vehículos de alta gama y más en turismos que circulan por carreteras que por caminos.

Tracción 4x2 y 4x4 acoplable manualmente

Este sistema se basa en la tracción permanente en uno de los ejes (delantero o trasero, según el fabricante), y el otro eje se conecta al motor mediante el sistema del cambio según la voluntad del conductor, o bien automáticamente mediante un sistema electrónico que detecta las condiciones de la vía. Este tipo de tracción se utiliza más habitualmente en todoterrenos de gama media o económica.

Tracción 4x4 acoplable con gestión electrónica

Una de las principales ventajas de la propulsión eléctrica es que puede usarse la tracción distribuida, es decir, usar varios motoreun vehículo.

En un automóvil eléctrico de tracción integral se encontrarán dos o más motores usados como propulsores. Éstos se unirán a cada eje o a cada rueda por medio ds eléctricos para propulsar e reductoras simples o caja de cambios.

4. La transmisión en los vehículos industriales

La cadena cinemática es muy parecida a la del resto de vehículos pero con la particularidad de una mayor robustez y la forman: motor, embrague, cambio, árbol de transmisión y puente trasero. En vehículos industriales como, por ejemplo, los camiones, se identifica el tipo de transmisión por números; 4x2, 4x4, 6x2, 6x4, 6x6. 

5.La transmisión en vehículos agrícolas

Los vehículos agrícolas emplean generalmente dos ruedas motrices 4x2. El eje trasero es motriz y tiene mayores dimensiones que el delantero que tiene la misión de guiar el vehículo. Existen también vehículos agrícolas e industriales denominados. En estos vehículos, se sustituyen las ruedas por cadenas que combinan la transmisión y dirección.