CALCULO DE EMBRAGUESA) Por su sencillez constructiva, fiabilidad y posibilidad de adaptarse fcilmente en la cavidad que se encuentra libre en el volante del motor de combustin interna (MCI) es que se han tenido gran aplicacin en los autos y tractores.1. Exigencias hacas los embraguesLas exigencias fundamentales hacia los embragues se encuentran: Debe transmitir todo el momento torsor mximo del MCI, sin patinaje o resbalamiento cuando se encuentre embrague4. CALCULOS PRINCIPALES 4.1. Coeficiente de seguridad de los embragues se debe encontrar entre los siguientes intervalos segn el vehculo. Para autos ligeros: =1.2 a 1.75 Para autos de carga = 1.5 a 2.2; Para autos todoterreno : 1.8 a 3.0; Para tractocamiones y tractores: =2.5 a 3.0 El coeficiente de seguridad se calcula por medio de la siguiente ecuacin: (4.1)Donde:-Momento de rozamiento del embrague -Momento torsor mximo que entrega el motor.Este coeficiente garantiza el trabajo cuando disminuye el coeficiente de friccin, ; y la fuerza de presin de los muelles, Pe; y/o cuando aumenta el desgaste de los forros o superficies de rozamiento.Como ejemplo se puede mencionar que durante la explotacin de los vehculos el coeficiente de friccin disminuye en un 10-20%, la fuerza de tensin de los resortes en un 8-10%. El desgaste de los forros disminuye en en un 5-10%.En general el coeficiente disminuye en un 23- 40% durante la explotacin.4.2 FUERZA DE PRESION DE LOS RESORTES Pe.La fuerza de presin de los resortes. Pe se calcula utilizando la siguiente ecuacin. (4.2)Donde:Rm-radio medio de los forros.

El radio medio de los forros se calcula por medio de la siguiente ecuacin: );La eleccin del debe garantizar que la velocidad circular del plato opresor no sobrepase los 65-70 requeridos por los hierros fundidos (aceros grises).El valor de (coeficiente de rozamiento) debe estar para los forros de base asbesto entre 0.3 y 0.35; los valores menores deben seleccionarse para autos pesados y tractores.Los forros pueden ser de: cartn de amianto, cacho de amianto, amianto baquelizado, asbesto, asbesto metlico y fibra sin asbesto. Es importante recordar que el amianto como material para forros de embragues y frenos y en otras aplicaciones esta prohibido en muchos pases, pues es uno de los agentes principales en la contaminacin del aire por partculas solidas suspendidas PM10 y PM 2.5.Existen normas que establecen para diferentes radios medios Rm, los parmetros del momento torsor mximo , , cantidad de discos, frecuencia nominal del motor, cantidad de palancas t, cantidad de resortes n, y la cilindrada del motor(ejemplos: ver el catlogo de lunk o de Sarch). En la tabla 4.1 aparecen algunos valores recomendados.Tabla 4.1. Dimensiones de algunos embragues de disco.

Tambin existen discos de embragues ya normalizadas para diferentes aplicaciones, donde se muestra: con sus respectivas tolerancias.Despus de elegir un disco con dos superficies de rozamiento de acuerdo a las dimensiones del volante y velocidad circular, se comprueba la presin especfica de las superficies de rozamiento.

4.3 COMPROBACIN DE LA PRESIN ESPECFICA DE LAS SUPERFICIES DE FRICCIN.La presin especfica (q) de las superficies de friccin se calcula segn la ecuacin siguiente:)El valor de q debe estar entre 1.5-2.5 (0.15-0.25 MPa). Si sobrepasa este valor entonces se debe aumentar la superficie de rozamiento y si esto no es posible por cualquier causa, entonces se aumentar la cantidad de superficies de rozamiento a z =4.4.4 DESPLAZAMIENTO DEL PLATO OPRESOR Para el desembrague completo se debe tener una holgura entre las superficies en friccin, para ello se debe proporcionar el siguiente desplazamiento de disco opresor durante el desembrague:

Embrague de un disco: Embrague de dos discos: 4.5 OTROS PARAMETROS4.5.1 el desplazamiento durante el cambio de velocidad debe durar de 0.15 a 0.25 s4.5.2 la fuerza mxima permisible [ Pp]que se debe aplicar sobre el pedal del embrague no debe sobrepasar: Para autos ligeros [Pp] 15kgf (150 N). Para utos de carga y tractores [Pp] 20 kgf (200N)4.5.3 el desplazamiento del pedal ] y el torque aplicado [A] no debe sobrepasar: Para autos de carga:] 200mm y [A] 3.0 kgf.m (30Nm) Para autos ligeros:] 150-180mm y [A] 2.3 kgf.m (23Nm) 4.6 CALCULO DEL MANDO MECANICOa) Esquema general del mecanismo de mando del embragueSe debe representar el esquema general del mecanismo de mando del embregue del vehculo prototipo. A modo de ejemplo se presenta el siguiente esquema (figura 2).

b) relacin de brazos de palanca general i. (4.5)Donde;-relacin de mando-relacin de los brazos de las palancas (palanquillas o dedos) c) clculo de a relacin del mando, mm. (4.6)Donde;A, b, c, d- longitud de los brazos del mando, mm.d) clculo de la relacin de los brazos de las palanquillas (4.7)DondeE, f- longitud de los brazos de las palanquillas, mm.e) desplazamiento total del pedal es la suma del juego (desplazamiento u holgura) libre y desplazamiento del trabajo del pedal. (4.7)- desplazamento o juego libre, mm.-desplazamiento del trabajo, mm.f) el desplazamiento libre tiene su origen en los juegos que se presentan las uniones y rotulas del mecanismo de mando y entre el collarn y las palancas del embregue. (4.8)Donde;-holgura entre los dedos y el collarin, 2-3 mm.-holgura total entre las uniones de los brazos del mando.g) Desplazamiento de trabajo .Este desplazamiento se determina considerando el desplazamiento del disco opresor que garantice el desbloqueo total del embregue. (4.9)h) desplazamiento total del pedal El desplazamiento total del pedal del embrague mostrado en el esquema presentado tambin se puede calcular de la manera siguiente:= (4.10)i) Fuerza mxima aplicada al pedal Pp.La fuerza mxima aplicada al pedal Pp en la posicin de desbrague se determina a partir de la fuerza mxima necesaria para separar al disco opresor Pdes.Es necesario sealar que la fuerza mxima necesaria para separar al disco opresor es igual a la fuerza de los resortes, por tanto Pdes= Pe.Entonces:Pp= pdes/ i*) [Pp] por tanto i= Pdes/ (Pp *); (4.11)Donde:- rendimiento mecnico del mando. Para mando mecnico, = 0.7-0.8;[Pp]- fuerza permisible sobe el pedal del embregue.

Para el esquema presentado se tiene que:Pp= Pdes / ((a*c*e)/ (b*d*f)) [Pp] (4.12)j) Trabajo A en desbloquear el embregue.El trabajo A se calcula por medio de la ecuacin siguiente:A= ((Pdes+P)/ 2)) [A]; (4.13)Donde:P- Fuerza de los resortes al desbloquear el embregue;[A]- Trabajo permisibleSi el trabajo A< [A], pero Pp> [Pp], entonces es necesario introducir un corrector ene l sistema (ver esquema de la figura 3).

El corrector tiene la finalidad de incrementar energa en el resorte, ya sea por compresin o por traccin, de tal forma que al momento de pisar el pedal para desembragar se transmite la energa acumulada en el corrector hacia el pedal, contribuyendo con esto, a que disminuya la fuerza aplicada al pedal por el conductor (en el esquema es la fuerza de compresin de corrector, pues en el estado de embragado el resorte del corrector se encuentra comprimido).k) fuerza mxima del resorte del corrector Pk.La fuerza mxima del resorte del corrector se determina mediante la siguiente ecuacin:Pk = (Pdes- [Pp]*i*)/ () (4.14)Donde:Pk- fuerza mxima del corrector para la posicin del pedal en el momento del total desbloqueado del embrague.- relacin de transmisin y rendimiento del mando desde el lugar donde se coloca el corrector hasta el plato opresor.

4.6 MANDO HIDRODINAMICOa) esquema general del mecanismo de mando del embragueSe debe representar el esquema general del mecanismo de mando del embrague del vehculo prototipo. A modo de ejemplos se representa el siguiente esquema (figura 5)

b) relacin de transmisin del mando hidromecnicoLa relacin de transmisin de este tipo de mando se calcula por la ecuacin siguiente

Donde:- relacin de los brazos de las palanquillas (dedos)-relacin de la parte hidrulica del mando, incluyendo los brazos de la horquillas del collarn- relacin de los brazos del pedal (mando)Las anteriores relaciones se calculan por las ecuaciones siguientes:

c) Desplazamiento total del pedal El desplazamiento total se calcula por la ecuacin:

Donde: - Desplazamiento o juego libre, mm.- Desplazamiento de trabajo, mm.d) Clculo de juego libre

Donde: - juego entre el vstago y el pistn del cilindro principal, 0.5- 1.5e) fuerza mxima sobre el pedal Pp.La fuerza mxima se calcula mediante la ecuacin (4.11)O sea, Pp= Pdes/ (i* n) La diferencia consiste en el valor de n se encuentra 0.8 a 0.9. si Pp> [Pp], entonces ser necesario introducir un corrector o acumulador de energa.4.7 CALCULO DEL DISCO DEL EMBRAGUEEl centro del disco se fabrica de acero al carbono con 0.40 a 0.45% de carbono y al cromo con temple y revenido, de dureza HRC= 38.45. El clculo se reduce a la determinacin de esfuerzos de desplazamiento o compresin y al corte, utilizando las siguientes ecuaciones:

a) A compresin

b) Al corte

D y d- dimetro externo e interno de las estras del centro del disco;Z, b y l cantidad, ancho y largo de las estras del centro del discoc) El momento mximo dinmico se calcula por medio de la ecuacin:

d) Calculo de comprobacin

e) El centrado de la unin (disco-rbol primario de la caja de velocidades) debe ser por el dimetro exterior D o por el ancho de la estras b.

f) En muchos discos se colocan amortiguadores para absorber las vibraciones de la transmisin, no permitir que entren en resonancia con las ondas que se producen en el MCI (damper) y son los resortes que se colocan en el propio disco.

g) Calculo de los forros (pastas)de los disco.El ancho radial de las pastas H se puede determinar por la ecuacin:h=Pe/ (2 ); (4.24)

Esta ecuacin se despeja del hecho de que el rea Ar de la pasta se calcula como:

Ar= (Pe/ q)= 2 (4.25)

h) Calculo del dimetro exterior e interior del disco de embrague.

Donde:- radio medio del forro del disco.4.8 CALCULO DE LOS RESORTES DE PRESION En los embragues de disco es necesario que las superficies de contacto (volante del motor-disco de embrague-plato opresor) sean planas-paralelas, por esto la presin ejercida sobre ellas debe ser uniformemente repartida. En la mayora de los embragues (sobre todo de camionetas y autos pesados) se sitan de 4 a 6 resortes, siendo en ms cantidades en camiones y tractores, dependencia de la potencia a transmitir.Los resortes ms utilizados en los embragues, de acuerdo a sus caractersticas, son cilndricos y los cnicos, los ltimos de secciones rectangulares y cilndricas. Se fabrican de aceros al silicio o al manganeso, tratados con temple en aceite ya continuacin un revenido. La dureza se encuentra en HRC= 38...45.El clculo de los resortes de los embragues se centra en la eleccin de usa dimensiones, de tal manera que garantice la fuerza de empuje Pe necesaria y su resistencia mecnica. El clculo a la durabilidad no se realiza, ya que la cantidad de ciclos de carga (cantidad de desembragues) no alcanza la cantidad bsicas de ciclos de 10E6.a) Fuerza elstica de un resorte Fr.La fuerza elstica que debe poseer uno de los resortes del embrague se calcula por la ecuacin siguiente:Fr= Pe / t; (4.28)

Donde:t- cantidad de resortes. 8b) Desplazamiento o flecha mxima de cada resorte c) c) La cantidad de espiras de cada resorte se calcula por la siguiente ecuacin: Donde:s- espacio libre entre dos espiras consecutivas o paso del resorte, s= 1.5-2 mm, tomamos 1.5

d) los dems clculos de esfuerzo cortante , ; rigidez, K ; y desplazamiento de compresin, ; se pueden realizar utilizando la metodologa expuesta en los libros de diseo de elementos de mquinas.

4.9 OTROS CLCULOS IMPORTANTES.

a) Calculo de la fuerza tangencial que acta en el embregue Ft.El clculo de la fuerza tangencia que acta en el embregue es necesaria conocerla para poder hacer el calculo del elemento que fija el forro al disco de embrague, ya sean remaches o algn tipo de pigmento, adems, que la cantidad y tipos de resortes que muchas veces se instalan en el disco para absorber las vibraciones y los impactos torsionales que se producen al poner en movimiento los vehculos o cambiar de velocidades.La fuerza tangencial se calcula: Ft = Pe * ; (4.30)O bien utilizando la siguiente ecuacin: (4.31)Donde:- Potencia efectiva nominal del MCI- velocidad tangencial en el embregue- frecuencia de rotacin nominal del MCIPara el clculo correcto se debe escoger la fuerza Ft mayor calculadas por ambas ecuaciones (4.30)( 4.31)b) Calculo del embregue al trabajo especfico de patinaje. Calentamiento del embregue.La durabilidad de los embregues depende de la resistencia al desgaste de las pastas o forros de los discos de embrague, lo cual tambin depende de la magnitud del trabajo de patinaje y la temperatura en las superficies en friccin.El patinaje del embrague es ms probable en el momento cuando el vehculo comienza su movimiento. En ese periodo de tiempo relativamente corto la intensidad de crecimiento del momento Kc oscila= 10-25 Kg/ cm^2 para autos ligeros, Kc= 20- 75 Kgf/ cm^2 para camiones y autobuses.El trabajo de patinaje del embrague depende del momento de resistencia al movimiento del vehculo, reducido al rbol primario de la caja de velocidades; as como de los momentos de inercial del automvil, reducida al rbol primario de la caja de velocidades y el momento de inercia del MCI, reducido al volante. Tambin depende de la velocidad angular del MCI y de la intensidad de crecimiento del torque aplicado, Kc. Segn la literatura especializada, el trabajo especfico de patinaje de los vehculos oscila entre 15 y 18 Kgf* m/ cm^2 .El calentamiento del embrague, especialmente del disco de embrague depende directamente del trabajo de patinaje o resbalamiento del mismo y del porciento de calor que puede disipar el propio disco. La masa del embrague, racionada con sus dimensiones, y la capacidad calorfica especifica del hierro gris, influyen indirectamente en el aumento de la temperatura .En general se puede calcular el incremento de temperatura por la ecuacin siguiente:

- trabajo de patinaje del embrague- fraccin de calor que disipa el disco de embregue - masa del discoc- capacidad calorfica especfica, para el acero gris c= 0.115 Kcal/ kgC