INTRODUCCION
Objetivos:
Desacelerar el vehículo / detenerlo
Garantizar la seguridad del vehículo
Reparto óptimo de esfuerzos de frenado
Dispositivos para evitar bloqueo
Analizar la dinámica de la frenada (estabilidad)
DEFINICION DEL MODELO
Vehículo como cuerpo rígido sin suspensión
Movimiento en un plano lateral en linea recta
Acciones laterales despreciadas
Esfuerzos principales:
Pares de frenado en las ruedas (Ff)
Fuerzas de frenado en el contacto rueda/calzada (Mf)
Desaceleraciones angulares de las ruedas (O)
Pendientes en la calzada (?)
Esfuerzos secundarios:
Resistencia a la rodadura
Esfuerzos aerodinámicos
ESFUERZOS PRINCIPALES EN LA FRENADA
ESFUERZOS LIMITES DE FRENADO
Sistemas de frenos: Aplicación de una cupla de frenado para
Vencer la inercia de las masas rotativas de las ruedas
Desacelerar el vehículo en su traslación
Límites:
Adherencia / bloqueo
Potencia del sistema de frenos
En cada rueda ( j ) el equilibrio de fuerzas produce:
OTROS ESFUERZOS EN EL FRENADO
Desnivel longitudinal del terreno
Rodadura (Rr): retarda el movimiento (ayuda en el frenado)
pero es mucho menor a las fuerzas principales de frenado
Esfuerzos aerodinámicos: Solo influye a altas velocidades
Fxa
Despreciarlo favorece a la seguridad en el diseño de frenos
Fya,Mya
modifica las cargas dinámica que soportan las ruedas Fz,j
(adherencia)
RESISTENCIA DEL MOTOR Y LA TRANSMISION
Transmisión:
Inercia de la transmisión (puede incluirse en la rueda)
Fricción en cojinetes, engranajes, juntas, etc
Solo se incluye cuando se requiere gran precisión en el cálculo
Motor:
Par resistente del motor a mariposa cerrada (Mc)
Depende de la relación de transmisión:
LA IMPORTANCIA DEL MOTOR EN EL FRENADO
Aumenta con el peso del vehículo
Razones de seguridad
Durabilidad del sistema de frenos (calentamiento excesivo)
Control del sistema de frenos mediante:
el tiempo de apertura de válvulas del sistema de frenos
Dispositivos de restricción de la salida de gases de escape aumentando la presión efectiva del cilindro y aumentando el torque frenante.
Convertidores de par transmiten potencia del motor a las ruedas y no en sentido contrario (no se puede aprovechar la energía del frenado)
En frenadas bruscas a altas velocidades el motor acoplado a las ruedas por la transmisión también debe ser frenado aumentando la exigencia del sistema de frenos
CONDICIONES IMPUESTAS POR LA ADHERENCIA
Bloqueo:
Deslizamiento longitudinal unitario, rueda no gira pero se desplaza a velocidad no nula.
El coeficiente de roce adquiere un valor menor al de máxima adherencia, en general para un deslizamiento del 20%.
Por lo tanto, disminuye la fuerza de frenado respecto a la máxima posible obtenible con rodadura.
La interfaz rueda/calzada es incapaz de soportar cualquier esfuerzo lateral por menor que sea produciéndose un desplazamiento lateral cuyo efecto depende del eje que se bloquea.
BLOQUEO EJE TRASERO
Condición normal
Condición de bloqueo
BLOQUEO EJE DELANTERO
Condición normal
Condición de bloqueo
CONCLUSIONES DEL BLOQUEO
Bloqueo eje trasero , inestabilidad direccional
Bloqueo eje delantero, pérdida de control direccional
Evitar bloqueo mediante sistemas de control activos
Caso contrario evitar que se produzca bloqueo simultáneo de ambos ejes
Tratar que de producirse el bloqueo aparezca primero en el eje delantero.
El bloqueo reduce el coeficiente de adherencia disminuyendo la distancia de frenado.
Es importante controlar el reparto de fuerzas de frenado en función de la carga que cada eje soporta.
REPARTO OPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO
Tomando momentos respecto a los parches en cada rueda surge:
De la ecuación de equilibrio longitudinal surge:
REPARTO OPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO
Haciendo:
Entonces:
Carga
estática
Carga por
transferencia
Equivale a una
desaceleración
REPARTO OPTIMO DE FUERZAS DE FRENADO
Definiendo:
La condición de óptimo se da para:
Despreciando pendiente y la aerodinámica
EJEMPLO
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