REVISIÓN 1/1 MANUAL DE PROCEDIMIENTOS DE PRÁCTICAS
LABORATORIO CARRERA
TREN DE FUERZA MOTRIZ INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ
SEDE
CUENCA
MATERIA / CÁTEDRA RELACIONADA No. DE PRÁCTICA NÚMERO DE ESTUDIANTES NOMBRE DOCENTE TIEMPO ESTIMADO
TREN DE FUERZA MOTRIZ 2 5 ING. FABRICIO ESPINOZA 6
a. DATOS DE LA PRÁCTICA TEMA: EMBRAGUE DE FRICCIÓN OBJETIVO GENERAL Estudiar los componentes de un sistema de embrague de fricción.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS •
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Reconocer los diferentes elementos constitutivos del embrague de fricción Analizar el funcionamiento del conjunto del embrague para comprender la razón de su forma, tamaño y posición de sus componentes. Manifestar las averías, y los defectos más comunes del embrague de fricción diferenciando cuáles son las fallas por fatiga de material, de montaje y operación en cada componente. Calcular las fuerzas que intervienen en el funcionamiento del embrague Realizar operaciones de mantenimiento del embrague
MARCO TEÓRICO EMBRAGUES DE FRICCIÓN Están constituidos por una parte motriz, que transmite el giro a una parte conducida, utilizando para tal efecto la adherencia existente entre los dos elementos, y a los que se les aplica una determinada presión, que los une fuertemente uno contra el otro ver figura 1.
Figura N°. 1 Constitución embrague monodisco de fricción
Para realizar correctamente sus funciones, los embragues de fricción deben poseer una serie de cualidades entre las que destacan las siguientes: -
Elevada resistencia térmica para poder absorber las altas temperaturas que se producen (600-700°C). - Elasticidad para proporcionar arrancadas suaves y sin brusquedades. - Capacidad de amortiguar y filtrar las oscilaciones torsionales producidas por el motor. - Elevada resistencia mecánica para poder transmitir el par generado por el motor.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE DE FRICCIÓN: Consta de dos posiciones las cuales son: - Embragado - Desembragado Posición de "desembragado".- Cuando se pisa el pedal del embrague se desplaza el cojinete de empuje hacia el interior, se presiona sobre el diafragma (o muelles) que desplaza el plato de presión, que libera el disco de fricción. En esta posición, el embrague gira en vacío, sin transmitir el movimiento del motor a la caja de cambios como se muestra en la figura 2.
Figura N°. 2 Posición de desembragado
Posición de "embragado".- Al soltar el pedal del embrague el cojinete de empuje no se aplica sobre el diafragma, por lo que este último empuja sobre el plato de presión que se aplica contra el disco de fricción por una de sus caras y la otra cara se aplicaría entonces sobre el volante motor, como se muestra en la figura 3.
Figura N°. 3 Posición de embragado
EL EMBRAGUE DE FRICCIÓN ESTÁ COMPUESTO POR: Disco de embrague El disco de embrague es el elemento encargado de transmitir a la caja de velocidades todo el par motor sin que se produzcan resbalamientos. Por este motivo, el disco de embrague, está forrado de un material de fricción que se adhiere a las superficies metálicas (superficies con las que entra en contacto dicho disco); es muy resistente al desgaste y al calor. Dependiendo del par motor a transmitir, y del peso del vehículo, se calcula el dimensionado del disco de embrague.
Mecanismo de embrague Es el elemento mediante el que gobernamos la transmisión del par motor al disco de embrague. En la actualidad podemos encontrarnos con dos tipos de mecanismos de embrague, uno tipo accionado por muelles, y el otro tipo accionado por un diafragma. Los dos tipos están formados por un plato de presión, y una carcasa, y dependiendo del tipo, unos muelles y patillas de accionamiento, o un diafragma. Plato de presión También denominado maza de embrague, se compone de un disco de acero en forma de corona circular. Por una cara se une a la carcasa del mecanismo de embrague, a través de unos muelles o diafragma y por otra cara se une a una de las caras del disco de embrague. Carcasa Es el elemento que sirve como cubierta al mecanismo de embrague, por el que se fija éste al volante de inercia (por medio de tornillos). El plato de presión va unido a la carcasa mediante tirantes colocados tangencialmente, los cuales permiten su desplazamiento en el sentido axial que se produce en el desembragado. En ella se alojan los distintos muelles o diafragma, y las patillas de accionamiento. Muelles o Diafragma Tanto los muelles como el diafragma, son los que realizan el esfuerzo necesario para aprisionar el disco de embrague, entre el volante motor y el plato de presión. Muelles Debido a la presión que ejercen los muelles sobre el plato de presión, cuando no actuamos sobre el mecanismo de embrague, el disco de embrague está presionado entre el plato y el volante motor. En el sistema de embrague provisto de muelles, para ejercer la acción sobre éstos, el sistema está provisto de unas patillas de accionamiento y por el otro extremo actúan sobre el plato de presión, desplazándolo y éste actuando a su vez sobre dichos muelles. Diafragma El diafragma está constituido por un disco de acero, con forma cónica, en el cual se encuentran practicados unos cortes radiales, cuya elasticidad causa la presión necesaria para mantener el plato de presión contra el disco de embrague. Cojinete de desembrague El cojinete de desembrague es el elemento encargado de empujar o tirar del diafragma para realizar el embragado. Consta de una camisa de poliamida sobre la que se sitúa un rodamiento, el cual actúa sobre las puntas del diafragma en el desembragado. Este rodamiento posibilita el desplazamiento entre la palanca de accionamiento donde va colocado el cojinete y el diafragma del embrague.
Figura N°. 4 Embrague de fricción por plato de presión por muelles y de diafragma
Cojinete de desembrague El cojinete de desembrague es el elemento encargado de empujar o tirar del diafragma para realizar el embragado. Consta de una camisa de poliamida sobre la que se sitúa un rodamiento, el cual actúa sobre las puntas del diafragma en el desembragado. Este rodamiento posibilita el desplazamiento entre la palanca de accionamiento donde va colocado el cojinete y el diafragma del embrague. Su montaje consta de dos tipos, dependiendo de si están separados o no del diafragma en el embragado: - Con guarda - En apoyo constante El reglaje de la carrera del pedal del embrague dependerá del tipo de cojinete que se utilice. Actualmente se tiende a usar el cojinete en apoyo constante, pues su vida es mayor por no producirse el golpe contra las puntas del diafragma en el desembragado. A continuaciones veremos ilustrado el tipo de cojinete cuando el embrague es de empuje o ya sea un embrague de tiro.
Figura N°. 5 embrague de empuje y de tiro
EMBRAGUES DE DIAFRAGMA TIPO EMPUJE O DE TIRO: Embrague de empuje El embrague de empuje, dependerá de la conicidad del diafragma está orientada hacia el exterior de la carcasa, al contrario que en los de tiro donde el cojinete, en el desembragado, tira del diafragma en sentido puesto al volante de inercia.
Figura N°. 5 Embrague de empuje
Embrague de tiro El diafragma está articulado en un punto exterior de la carcasa. Con esto se consigue un brazo de palanca menor y, así, para la misma fuerza de apriete en el plato de presión se necesita aplicar una menor fuerza de desembrague en el diafragma como se muestra en la siguiente figura.
Figura N°. 6 Embrague de tiro
b. MARCO PROCEDIMENTAL Trabajo realizado en el laboratorio •
Composición del embrague de fricción Los elementos que componen el embrague de fricción son: El volante de inercia El disco de embrague El mecanismo de presión El cojinete de desembrague
Fig. 3. Maqueta embrague de fricción
Volante de Inercia
El volante de inercia es un disco de acero que va atornillado en un extremo del cigüeñal. El volante de inercia presenta una superficie de fricción para el disco de embrague donde va atornillada la carcasa del conjunto de presión. En el centro va colocado el rodamiento que soporta el extremo del eje de entrada al cambio.
Funcionamiento Su cometido es regular el funcionamiento del motor acumulando energía cinética durante la fase activa del mismo y restituyéndola después durante las tres fases pasivas, lo que permite regularizar el giro del motor. Disco de embrague
El disco de embrague está formado por los forros de fricción, el disco de arrastre y el amortiguador torsional.
Funcionamiento El disco de embrague es el elemento que transmite el par motor desde el volante de inercia al eje de entrada al cambio de velocidades, de forma suave y progresiva, cuando es comprimido entre el plato de presión y el volante de inercia del motor. Los forros de fricción son la parte del disco que roza por una de sus caras con el volante de inercia y por la otra con el plato de presión del embrague. A mayor coeficiente de rozamiento mayor capacidad de transmisión del movimiento. Son fabricados con un gran coeficiente de rozamiento y una gran resistencia térmica y mecánica. El disco de arrastre es el elemento que une los forros de fricción al amortiguador torsional, en su centro se encuentra el cubo estriado. El amortiguador torsional se encarga de suavizar y reducir las vibraciones producidas por el giro irregular del motor. Mecanismo de presión
Este elemento está diseñado para apretar de forma adecuada el disco de embrague y disipar el calor generado en la fricción entre los elementos del embrague. Para llevar esto a cabo el mecanismo se compone de la carcasa, el resorte de diafragma o de muelles y el plato de presión.
Funcionamiento El mecanismo de presión o maza de embrague es el elemento encargado de apretar el disco de embrague contra el volante de inercia para crear la fricción entre ambos y asa transmitir el par motor al eje de entrada a la caja de cambios. La carcasa soporta los elementos de presión (diafragma o muelles) y el plato de presión y va atornillado al volante de inercia del motor. El plato de presión va unido a la carcasa mediante tirantes colocados tangencialmente, los cuales permiten su desplazamiento en el sentido axial que se produce en el desembragado. El plato de presión es un disco de acero macizo que aprieta el disco de embrague contra el volante de inercia cuando es empujado por el diafragmo o por los muelles.
Cojinete de desembrague
Consta de una camisa de poliamida sobre la que se sitúa un rodamiento, el cual actúa sobre las puntas del diafragma en el desembragado. Este rodamiento posibilita el desplazamiento entre la palanca de accionamiento donde va colocado el cojinete y el diafragma del embrague.
Funcionamiento El cojinete de desembrague es el encargado de empujar o tirar el diafragma para realizar el embragado. Desarme Al trabajar sobre una maqueta procedemos primero a retirar el eje principal al cambio, a continuación colocamos el embrague sobre la mesa apoyado sobre el volante de inercia para luego retirar el cojinete de desembrague, seguimos con el destornillamiento del mecanismo de presión que está sujeto al volante de inercia conteniendo el plato de presión y el disco de embrague. Una vez retirado el mecanismo de presión podemos visualizar por completo las dos caras del volante de inercia y el disco de embrague por completo, pidiendo así continuar al diagnóstico del embrague. Comprobaciones En el volante de inercia procedemos a observar si hay ralladuras o surcos que determinen el desgaste excesivo del volante de inercia , también podemos determinar el estado de la corona dentada. En caso de que el volante de inercia requiera de una rectificación se recomienda que esta sea de 0.25mm a 0.3mm en cada rectificada, considerando que no es conveniente hacer más de cuatro rectificadas y de ser necesario lo correcto es el cambio del volante de inercia. En el disco de embrague las comprobaciones se realizan verificando el estado de los forros de fricción asegurándonos de que no presenten grietas y el alabeo sea de máximo 2mm en los remaches. Además hay que constatar el estado de los muelles verificando que estos no presenten deformaciones ni ruidos, también se revisa el estado del cubo estriado. En el mecanismo de presión constataremos el estado de los tirantes, que el plato de presión no presente una superficie cristalina y que el diafragma no presente quemaduras en las puntas del mismo y sus dimensiones sean iguales.
Si presenta fallos en el disco de embrague o en el mecanismo de presión lo recomendable es cambiar el kit completo de embrague, ya que si bien en caso de que el fallo sea en los forros de fricción estos se pueden volver a forrar resulta más costos que un cambio completo, de igual manera no es conveniente rectificar el plato de presión sino cambiar todo el kit, lo mismo ocurre si el fallo lo presenta el diafragma o los muelles dependiendo del tipo de embrague.
Armado Para el armado lo primero será situar el disco de embrague sobre el plato de inercia verificando que la salida más prominente del cubo estriado este en sentido opuesto al volante de inercia, luego colocamos el mecanismo de presión tomando en cuenta que esté alineado con el disco de embrague y el volante de inercia, a continuación colocamos el cojinete de desembrague, centramos todo el embrague en la maqueta y colocamos el eje principal de cambio. Por ultimo verificamos su funcionamiento accionando el pedal del embrague. c. RECURSOS UTILIZADOS (EQUIPOS, ACCESORIOS Y MATERIAL CONSUMIBLE) Herramientas y equipos: Juego de herramientas de mano (llaves, dados, destornilladores, etc.) Materiales e insumos: Franela Material didáctico: Manuales Datos técnicos Maquetas didácticas del embrague. Banco de prueba de plato de presión. Equipo de seguridad: Extintor Equipo de protección personal (overol. Gafas) •
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d. REGISTRO DE RESULTADOS Presentar los resultados de la verificación del estado de los elementos de cada uno de los diferentes componentes del EMDF revisados en la práctica; presentarlos en forma de tabla, tal como se indica en la siguiente tabla 1.
Tabla 1. Estado de los elementos del embrague de fricción Embrague de fricción por……………………………..
Elemento Forros de fricción Amortiguador torsional. Volante de inercia
Comprobación y manera de realizarlo Desgaste y ruptura de los forros de fricción. Los muelles se encuentran deformados. La corona de arranque tiene el dentado roto.
Estado del elemento Pésimo estado Mal estado Rotos los dientes. Están muy marcadas las puntas
Diafragma
Las puntas del diafragma están deformadas.
Cojinete de desembrague
No gira con suavidad y presenta silbido al momento de girar.
Muy mal estado
Plato presión
El espejo demasiado desgastado
Mal estado
Acción a tomar Reemplazar el disco de embrague Reemplazar el disco de embrague Reemplazar el volante de inercia Comprar el kit de embrague Reemplazar el cojinete de desembrague Cambiar o Rectificar
Presentar los resultados del cálculo de las fuerzas de un embrague de fricción, analizados en la práctica, en forma de tabla, tal como se indica en la tabla 2.
Tabla 2. Calculo Esquema del mando
Fórmulas utilizadas
Resultados
Presión superficial que deben soportar los forros del disco
P=76,12586Pa
Fuerza rozamiento total
R= 74,0127 N
Fuerza de trasmisión o de apriete Par de giro trasmisible
Ft=1793.44 N F= 39819.95 Nm
Si el resultado de la fuerza en el embrague es excesivo o mínimo comparado con los datos del fabricante, realizar la propuesta de las modificaciones requeridas para corregir el problema. Presentar el esquema con el nuevo diseño y el cálculo respectivo.
En el siguiente figura N°. 4 se muestra la gráfica de curva de amortiguación de un disco se solicita que describa lo que indica la grafica
Fig. 4. Curva de amortiguación disco fricción En el siguiente figura N°. 5 se muestra la gráfica de curva de variación del coeficiente de fricción con la temperatura de funcionamiento de un disco de embrague se solicita que coloque el nombre de los materiales del disco de fricción en las diferentes curvas.
Figura N°. 5 Variación del coeficiente de fricción con la temperatura de funcionamiento Contestar las siguientes preguntas •
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¿Cuál es la misión del embrague en el vehículo? Indica por orden las piezas que componen un embrague de fricción, comenzando por el motor de combustión. Explica los factores que intervienen en las dimensiones del conjunto del embrague. Indica las partes de un disco de embrague, su misión en el sistema de embrague y las averías que pueden sufrir Para comprobar el desgaste de un disco de fricción, ¿en qué te fijarías? Razona tu respuesta Si el vehículo vibra en la marcha, ¿a qué puede deberse que esté relacionado con el embrague? Razona tu respuesta
Para información adicional consultar: •
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Manual de operaciones “Banco de diagnóstico del embrague G -220301” Manual de operaciones “Estructura de un modelo educativo del embrague G 220301”
e. BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA [1] J.I. RODRIGUEZ GARCIA; P.J. VILLAR, “Sistemas de Transmisión y Frenado/MACMILLAN Profesional ”, España, 2012, ISBN: 9788479424107
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Coordinación de Laboratorio Consejo de Carrera
Consejo de Carrera
Fecha de Elaboración
Número de Resolución Consejo de Carrera:
a. ANEXOS
Fecha de Revisión
