calculos cap 4

8/16/2019 Calculos Cap 4

1/37

CAPÍTULO IV

3 PARÁMETROS DE DISEÑO

3.1 DISTANCIAS DE LOS EJES DELANTERO Y POSTERIOR RESPECTO

DEL CENTRO DE MASA

La distancia entre el eje delantero y el eje trasero es la medida desde el eje del

neumático delantero hasta el eje del neumático posterior, es un parámetro

fundamental para condicionar el diseño del sistema de suspensión, y del

vehículo en general. Por tal motivo es de vital importancia saber cuál es la

distancia de los ejes respecto al centro de masas.

Figura !." #istancia de los $jes con respecto al %entro de &ravedad

Tabla 1.- Dista!ia "# l$s #%#s !$ s'#!t$ al !#t&$ "# (asas

DISTANCIA AL CENTRO DE MASAS#istancia de %& al eje #elantero 'd( )*,+ mm#istancia de %& al eje Posterior 'b " d( )-, mm#istancia mínima entre $jes 'b( // mm

3.) DISTRI*UCI+N DE CAR,AS EN EL VEÍCULO3.).1 DETERMINACI+N DE LA CAR,A MUERTA

0l no contar con las ubicaciones e1actas de los pesos sobre la estructura se

debe determinar un factor de carga muerta 2ue es el siguiente3


2/37

4abla ." $lementos 2ue conforman la carga muerta.

Ca&a (/#&ta Masa 02$structura tubular o

chasis5

Peso de los componentes del chasis6istema de transmisión !6istema de frenos )

6istema de dirección !6istema de suspensión !

6istema el7ctrico !%arrocería )8eumáticos )

9aterías /Peso total decomponentes

-+

4otal ' M m¿ /

/#&4a ##&a"a '$& !a&a (/#&ta

F m= M m∗a

Donde:

• F m= Fuerza generadacarga muerta

• M m= Masa de carga muerta

• a= Aceleración (g=9.81 ms2 )

F m=110kg∗9.81 ms2

F m=1079,1 N

/#&4a ba%$ / 5a!t$& !&6ti!$

F m (30 )= Fm+0,3( Fm)

F m (30 )=1079,1 N +0,3 (1079,1 N )


3/37

F m (30 )=1402,83 N

3.).) DETERMINACI+N DE CAR,AS VIVAS

Las cargas vivas son a2uellas 2ue pueden cambiar de lugar y magnitud. #icho

de otra manera, todas las cargas 2ue no son muertas, son vivas por lo tanto se

considera carga viva al peso de la persona 2uien maneja el vehículo y el motor

de mismo, para lo cual tomamos en cuenta lo siguiente3

4abla 5." $lementos 2ue conforman la carga viva.

CAR,A VIVA MASA 02

:otor el7ctrico 5;< Piloto /

4otal ' M v¿ +

Fuente3 ':orales :.(

/#&4a ##&a"a '$& !a&as 7i7as

F v= M v∗a

Donde:

• F v= Fuerzagenerada por la carga viva

• M v= Masa total de las cargas vivas

• a= Aceleración (g=9.81 m

s2 )

F v=98kg∗9,81 m

s2

F v=961,38 N


4/37

/#&4a ba%$ / 5a!t$& !&6ti!$

F v (30 )= F v+0,3 ( F v )

F v (30 )=961,38 N +0,3 (961,38 N )

F v (30 )=1249,79 N

DETERMINACI+N DE LA CAR,A TOTAL

carga total=∑ {carga muerta+carga viva }

mt =110kg+98kg

mt =208kg

DETERMINACION DE LA UER8A TOTAL

F t = F m (30 )+ F v (30 )

#onde3

F t =fuerzatotal generada

.

F m (30 )= fuerza generadacarga muerta másun30

F v(30 )=fuerza generada por lacarga viva másun30

F t =1402,83 N +1249,79 N


5/37

F t =2652,62 N

Figura -." #istribución de fuer=as respecto al centro de masas

3.3DISTANCIA ENTRE EJES 0*ATALLA2

$l cálculo de la distancia entre ejes se puede reali=ar de varias formas como

por ejemplo con la ayuda del %0# o tambi7n midiendo de eje a eje, pero

resulta mejor medirlo con respecto al centro de gravedad por motivos de

cálculos.

b=(b−d )+d

#onde

b= Distancia entreejes .

d=distanciadel centro demasas haciael eje delantero

(b−d )=distancia del centro de masashaciael eje posterior

h=alturadel piso hacia elcentro demasas

b=(1800mm−542,9mm )+542,9mm

b=1257,10 mm+542,9mm

b=1800mm


6/37

$l centro de gravedad se locali=a entre el 5/ y )/ > de alto del vehículo por lo

tanto3

Altura del vehículo=1300mm

Altura del asiento=410mm

1300mm 100

410m m !

!=410mm !100

1300 =31,538

!=31,538

!=0,31538

%on el cálculo antes reali=ado podemos verificar 2ue el centro de masas si seencuentra en el rango antes mencionado del alto del vehículo.

h=1300mm ! 0,31538

h=409,99mm

DETERMINACI+N DE UER8A SO*RE EL EJE DELANTERO *AJO UNACTOR CRITICO DE CAR,A DEL 39:.

F d= F t (30 ) ! d

b

#onde

F d=fuerza sobre el eje delantero .

F t (30 )=fuerza total generada bajo el factor de carga .

b= Distancia entreejes


7/37

d=distanciadel centro degravedad hacia el eje delantero .

F d=2652,62 N ∗542,9mm

1800mm

F d=800,1 N

DETERMINACI+N DE UER8A SO*RE EL EJE POSTERIOR *AJO UNACTOR CRITICO DE CAR,A DEL 39:.

F "= F t (30 ) ! b−d

b

#onde

F "=fuerza sobreel eje posterior .

F t (30 )=fuerza total generada bajo el factor de carga .

b=distancia entre ejes .

(b−d )=distancia del centro de masashaciael eje posterior

F p=2652,62 N ! (1800−542,90 ) mm

1800mm

F p=1852,56 N

Tabla ;.- /#&4as ##&a"as ba%$ /a !a&a !&6ti!a < s/ "ist&ib/!i= !$s'#!t$ al !#t&$ "# (asas.

#istribución de fuer=as respecto al centro de gravedadFuer=a '8( Porcentaje '>(

$je delantero //, 5/,$je posterior ),)! !+,

;.; DETERMINACI+N DE MASAS CON RESPECTO AL CENTRO DE

,RAVEDAD


8/37

$n este punto determinaremos y a la ve= anali=aremos como se encuentradistribuidas las masas a lo largo de todo el vehículo tomando como referenciala distancia hacia el centro de masas y la masa total del vehículo.

MASA TOTAL EN EL EJE DELANTERO

mst d=

mt ∗d

b

#onde

mst d=masatotal del eje delantero

m=masa total

d=distanciadel centro degravedad hacia el eje delantero

b=distancia entre ejes

mst d=

208kg ! 542,9mm

1800mm

mst d=62,74 kg

$l resultado obtenido se refiere a la masa total soportada por el eje delantero

con respecto al centro de masas.

MASA TOTAL EN EL EJE POSTERIOR

mst "=

mt ∗(b−d)

b

#onde


9/37

• mst

p=masatotal del eje posterior .

• m=masa total .

• (b−d )=distancia del centro de masashaciael eje posterior

• b=distancia entre ejes .

mst p=

208kg∗(1800−542,9)mm1800mm

mst p=145,26 kg

$l resultado define la masa total 2ue soporta el eje Posterior con respecto al

centro de masas.

a2 MASAS SUSPENDIDAS

Para garanti=ar de mejor manera el comportamiento dinámico del vehículo se

debe anali=ar por separado el comportamiento de las masas suspendidas y nosuspendidas.

Para el cálculo de la masa suspendida restaremos varios elementos a la carga

total.

Tabla >.- El#(#t$s ?/# $ s#&@ !$si"#&a"$s !$($ (asa s/s'#"i"a.

ELEMENTOS MASAS 02

4ransmisión !8eumáticos y frenos 5/6uspensión !

#otalmsn *

$laborado por3 ':orales :.(

mts=mt −msn

#onde

• mts=masatotal suspendida .


10/37

• mt =masatotal .

• msn=masano suspendida .

mts=208kg−42kg

mts=166kg

La respuesta 2ue obtuvimos nos indica la masa total suspendida pero restandolos elementos antes mencionados.

MASA SUSPENDIDA EN EL EJE DELANTERO

msd=mts∗d

b

#onde

• msd=masa suspendida en el eje delantero .

• mts=masatotal suspendida .

• d=distanciadel centro degravedad hacia el eje delantero

• b=distancia entre ejes .

msd=166kg ! 542,9mm

1800mm

msd=50,07 kg

$l resultado obtenido detalla a la masa suspendida en el eje delantero conrespecto al centro de masas.

MASA SUSPENDIDA EN EL EJE POSTERIOR

msp=mts∗(b−d )

b

#onde

• msp=masasuspendida en el eje posterior


11/37

• mts=masatotal suspendida

• (b−d )=distancia del centro de masashacia el eje posterior

• b=distancia entre ejes

msp=166kg∗(1800−542,90)mm

1800mm

msp=115,93 kg

$l resultado obtenido detalla a la masa suspendida en el eje posterior conrespecto al centro de gravedad.

b2 MASA NO SUSPENDIDA

Para determinar estos valores se debe hacer una diferencia entre la masa total

y la masa suspendida.

MASA NO SUSPENDIDA EN EL EJE DELANTERO

mssd =mst

d −msd

#onde

mssd =masa totalno suspendida eje delantero .

M sd=masa suspendida en el eje delantero .

mssd =62,74 kg−50,07 kg

mssd =12,67 kg

MASA NO SUSPENDIDA EN EL EJE POSTERIOR

mss "=mst

p−msp

#onde


12/37

mss p=masa totalno suspendida eje posterior .

msp=masa suspendida en el eje posterior .

mss p=145,26 kg−115,93kg

mss p=29,33 kg

MASA NO SUSPENDIDA EN EL EJE DELANTERO

mssd =mst d −msd

#onde

mssd =masa totalno suspendida eje delantero .

M sd=masa suspendida en el eje delantero .

mssd =143,22 kg−117,89kg

mssd =25,33 kg


13/37

'(

Figura ." &eometría de la #irección


a. ANÁLISIS DEL SISTEMA DE DIRECCI+Ni. ÁN,ULO ACERMANN

Para una adecuada geometría de dirección en las curvas se determinan

mediante las ecuaciones .5+ y .*/ '&illespie.4. ++, p.+!(

PARA UN ÁN,ULO DE 3 ( 0Val$& (6i($ ?/# &i"# #l 7#B6!/l$ s$la&2

$ 0=

l

%+t f

2

$ 0=

1,8m

3m+1,40m

2


14/37

$ 0=

1,8m

3,70m

$ 0=

0,4865∗180&'

$ 0=27,87 &

$ i= l

%−t f

2

$ i= 1,8m

3m−1,4m

2

$ i=1,8m

2,3m

$ i=0,7826∗180&

'

$ i=44,84 &

PARA UN ÁN,ULO DE ( 0Ei#!ia "# la !$('#t#!ia2

$ 0=

l

%+t

f

2

$ 0=

1,8m

9m+1,40m

2

$ 0=

1,8m

9,70m


15/37

$ 0=

0,1856∗180&'

$ 0=10,63 &

$ i= l

%−t f

2

$ i= 1,8m

9m−1,4 m

2

$ i=1,8m

8,3m

$ i=0,2167∗180&

'

$ i=12,43&

?na ve= calculado el ángulo interno y e1terno 2ue gira la dirección

podemos deducir 2ue es una relación inversa debido a 2ue mientras mayor

radio de giro se tenga menor será el ángulo 2 necesita girar la dirección para su

movili=ación, de igual manera sería 2ue a menor valor del radio mayor será el

ángulo.

4abla !."@alor de los ángulos de la geometría de la dirección

VALOR DEL RADIO 3 ( ($

0 27,87 & 10,63&

$ i 44,84 & 12,43&

$l ángulo 0cAermann mantiene una relación de la distancia entre ejes y el

ángulo de giro del vehículo, mientras 2ue el porcentaje igual a //> determina

2ue los neumáticos están girando en círculos conc7ntricos y /> en círculosiguales, mediante este m7todo se determina si el sistema posee una


16/37

configuración de 0cAermann positivo, neutro o negativo. $ste se determina

mediante las ecuaciones .* y .* ':itchell. %. //!, pp *(

PARA UN ÁN,ULO DE 3 (

A kc= tan−1

( l

l

tan $ 0

−t f ) A kc= tan

−1

( 1800mm

1800mm

tan(27,87 & )−1400mm )

A kc= tan−1( 1800mm2003,92 mm )

A kc=41,93 &

Akc= $ i

A kc∗100

A kc=44,84 &

41,93 &∗100

A kc=106,94

PARA UN ÁN,ULO DE (

A kc= tan−1

( l

l

tan $ 0

−t f ) A kc= tan

−1

( 1800mm

1800mm

tan(10,63 &)−1400mm )

A kc= tan−1

( 1800mm

8190,44 mm

)


17/37

A kc=12,39&

Akc= $ i

A kc∗100

A kc=12,43 &

12,39 &∗100

A kc=100,32

b. DISEÑO DEL SISTEMA DE RENOSi. DINÁMICA LON,ITUDINAL DE LA RENADA

Para empe=ar el diseño del sistema de frenos es muy importante conocer

los valores e1actos del peso total del vehículo en general en condiciones de

operación para el correcto diseño, dimensionamiento y selección del sistema

de frenos. 0 continuación detallamos los valores de la suma total de las cargas

muertas y cargas vivas del vehículo solar.

Tabla .- D#t#&(ia!i= "# '#s$ t$tal "#l 7#B6!/l$ s$la&.

CARACTERÍSTICA VALOR 02P#s$ Ca&as M/#&tas /

P#s$ Ca&as Vi7as +P#s$ # #l #%# D#lat#&$ !,-*P#s$ # #l #%# T&as#&$ *),!

P#s$ t$tal /$laborado por3 ':orales :.(

a2 DISTRI*UCI+N DE PESOS DEL VEÍCULO

$l vehículo posee una distribución de pesos constante repartidos entre lascinco ruedas y con un reparto diferente para cada eje.


18/37

Figura ." #istribución de pesos en el vehículo solar


?na ve= calculado el valor de la masa correspondiente a cada eje, se puede hallarel porcentaje de pesos para cada uno de los ejes en estático de la siguientemanera3

Tabla F.- P#s$ "# !a"a /$ "# l$s #%#s

Ca&as "ist&ib/i"as s$b !a"a &/#"aP#s$ #%# "#lat#&$ Peso eje posterior

39G) : !+, >

H)G; *),! Ag$laborado por3 ':orales :.(

b2 CENTRO DE ,RAVEDAD

?na ve= conocido el valor la distribución de pesos, se puede hallar la posiciónhori=ontal del centro de gravedad '%.&.(, el cual está función de la geometríadel vehículo3

()=mst

d * p

mt ∗b

CENTRO DE ,RAVEDAD EN EL EJE DELANTERO

()d * !=mst

d

mt ∗b

()d * !=62,74kg

208kg

∗1800mm


19/37

()d * !=542,9mm

CENTRO DE ,RAVEDAD EN EL EJE POSTERIOR

()t * !=mst

t

mt ∗b

()t * !=145,26 kg

208kg ∗1800mm

()t * !=1257,1mm

#onde3

• ()d * != Distancia del centrode gravedad hacia el eje delantero.

• ()t * != Distanciadel centro de gravedad hacia el eje posterior .

• mst

d= "eso eje delantero

• mst

p= "eso eje posterior

• mt =masatotal

• b= +=distancia entre ejes (batalla)

$videntemente se tiene 2ue cumplir lo siguiente3

()d * !+()t * !=b

542,9mm+1257,1mm=1800mm

1800mm=1800mm

ii. EECTOS DINÁMICOS SO*RE EL VEÍCULO ACAUSA DE LA DESACELERACI+N

a2 TRANSERENCIA DE CAR,A DEL EJE POSTERIOR AL EJEDELANTERO


20/37

La transferencia de peso del eje trasero al eje delantero depende de lageometría del vehículo3

Tabla .- a!t$s "# &$4a(i#t$ "#l 'a7i(#t$ 'a&a #/(@ti!$s "# $(a.

D#s!&i'!i= "#la S/'#&5i!i# SECA UMEDA

VELOCIDAD M#$s "#>9 (B

M@s "# >9(B

M#$s "#>9 (B

M@s "# >9(B

CEMENTO

N/#7$G lis$ /./ a ./ /.-/ a .// /.)/ a /./ /.*/ a /.-)

Usa"$ /.!/ a /./ /.!/ a /.-) /.*) a /.-/ /.*) a /.!)

P/li(#ta"$ '$& #l t&@5i!$

/.)) a /.-) /.)/ a /.!) /.*) a /.!) /.*) a /.!/

ASALTO

N/#7$G lis$ /./ a ./ /.!) a .// /.)/ a /./ /.*) a /.-)

Usa"$ /.!/ a /./ /.)) a /.-/ /.*) a /.-/ /.*/ a /.!)

P/li(#ta"$ '$& #l t&@5i!$

/.)) a /.-) /.*) a /.!) /.*) a /.!) /.*/ a /.!/

C$ #!#s$ "#al?/it&@

/.)/ a /.!/ /.5) a /.!/ /.5/ a /.!/ /.) a /.))

Fuente3 http3BB


21/37

#"=(1.2)∗( 409.5mm1800mm )∗(208kg∗9,81 ms2 )#"=464.21 N

b2 Dist&ib/!i= "# la 5/#&4a a'li!a"a s$b !a"a /$ "# l$s #%#s

Para calcular la distribución real de las fuer=as sobre el eje delantero yposterior durante la frenada, se debe hacer lo siguiente3

DISTRI*UCI+N DE LAS UER8AS SO*RE EL EJE DELANTERO

"d * d= "d+#"

#onde3

• "d * d= "eso en el eje delanterodurante la desaceleración.

"d * d=(mst d∗g)+#"

"d * d=(62,74 kg∗9,81 ms2 )+464.21 N

"d * d=1079,68 N

DISTRI*UCI+N DE LAS UER8AS SO*RE EL EJE TRASERO

"t * d= " t −#"

#onde3

• "t * d= "eso en el eje posterior durante la desaceleración

"t * d=(mst p∗g )−#"

"t * d=(145,26 kg∗9,81 ms2 )−464.21 N

"t * d=960,79 N


22/37

Para comprobar 2ue, el peso total del vehículo tiene 2ue ser el mismo,

comprobamos de la siguiente manera3

"= "d *d+ " t * d

mt ∗g= "d *d+ "t * d

(208kg)∗(9,81 ms2 )=1079,68 N +960,79 N

2040,48 N =2040,48 N

!2 E5#!t$s '&$"/!i"$s '$& la t&as5#!ia "# '#s$s s$b l$s

#/(@ti!$s

0l sentir el vehículo una transferencia de pesos, la capacidad de frenada de

cada eje se ve afectada ya 2ue e1iste una fricción entre el neumático y la

cal=ada. La fuer=a má1ima de frenado 2ue cada uno de los ejes es capa= de

producir por medio de sus neumáticos se calcula de la siguiente manera3

UER8A DE RENADO EJE DELANTERO

F f * d= ,∗ "d * d

#onde3

F f * d= Fuerzade frenado eje delantero

F f * d=1,2∗1079,68 N

F f * d=1295,62 N

UER8A DE RENADO EJE POSTERIOR

F f * t = ,∗ "t * d

#onde3


23/37


24/37

52 Dista!ia "# 5a"$

$s necesario conocer la distancia de frenada teórica del vehículo, distancia 2ue

recorre el vehículo desde el momento 2ue se acciona la maneta de los frenos

hasta cuando se detenga completamente. Para lo cual el vehículo debe ser capa= de detenerse en ) DmE desde una velocidad inicial de / DAmBhE

v=20

/m

h ∗1h

3600 s ∗1000m

1 /m =5,55

m

s

Df = v

2

2∗av

Df =(5,55 ms )

2

2∗(11,83 ms2 )

Df =

30,80m

2

s2

2∗(11,83 ms2 )

Df =1,30m

Podemos verificar 2ue con este resultado estamos cumpliendo con los

re2uerimientos de la competencia ya 2ue el vehículo solar teóricamente se

detendrá de una manera total a ,5/ m desde 2ue acciona la palanca del freno.

2 C@l!/l$ "#l ti#('$ "# 5a"$


25/37

4omamos como referencia la velocidad de circulación del vehículo 2ue nos

impone la competencia, anali=ando con neumáticos nuevos sobre asfalto seco,

se calcula el tiempo 2ue se toma en detener el vehículo solar desde 2ue el

conductor observa a un obstáculo, aplica los frenos hasta 2ue el vehículo de

detiene completamente3

t p=t f +t r

t p= v

,∗g+1

t p=5,55

m

s

1,2∗9,81m

s2

+1

t p=0,471+1

t p=1,47 seg

B2 Pa& "# 5a"$

$l par de frenado necesario se obtiene se obtiene a trav7s del radio efectivo de

los neumáticos.

"osicióndel

Neumático

%in del

Neumático

%adio efectivo del

Neumático en m

#$L084$C 'd( 20 254.10−3m

PC64$GC 't( 26 330.10−3 m

EJE DELANTERO

N d= F f *d∗ %d

2


26/37

N d=1295,62 N ∗254.10−3 m

2

N d=329,08 N . m

EJE POSTERIOR

N d= F f *d∗ %t

3

N d=1164,95 N ∗254.10−3m

3

N d=128,14 N .m

#onde3

• %d= %adio nominal delneumático delantero(brazo del momento)

• %d= %adio nominal delneumático posterior(brazo del momento)

Para este cálculo en el eje delantero el par de frenado obtenido se divide para

debido a 2ue el diseño presenta dos neumático en el mismo eje, para la parte

posterior se tomó el mismo principio pero dividido para 5 en este caso, ya 2ue

e1isten tres neumáticos posteriores.

i2 C@l!/l$ "#l bala!# ='ti($ "# la 5a"$

Para verificar una buena eficiencia de frenado, la división entre las fuer=as

de frenado de cada eje y las fuer=as verticales delanteras y traseras

respectivamente, debe ser el mismo. La relación entre las fuer=as verticales

delanteras y traseras es una variable basada en la desaceleración y geometría

del vehículo. %oncluyendo 2ue dicha relación solo puede ser optimi=ada para

una determinada desaceleración del vehículo y condiciones determinadas.


27/37

F f *d

" d *d=

F f *t

" d *t

1295,62 N

1079,68 N =

1164,95 N

960,79 N

1,2=1,2

iii. DIMENSIONAMIENTO DEL DISCO DE RENO

Dentro de todo el diseño algo muy importante es el correcto

dimensionamiento del disco de freno, ya que se debe asegurar una

eciencia y seguridad correcta del sistema.

Ddisco= N má!

F má!

Ddisco= N d+ N t

F má!

Ddisco=(329,08 N . m+128.14 N . m)

2460,57 N

Ddisco=457,22 N . m

2460,57 N

Ddisco=0,186m

#onde3

• Ddisco= Diámetro deldisco

• N má!= "ar de frenado má!imo de los ejes

%on el cálculo antes reali=ado, podemos hacer la selección del disco de frenos

de bicicletas adecuado y e1istente en el mercado.

a2 Alt#&ati7as < s#l#!!i= "#l "is!$ "# 5$

Alt#&ati7a 1 Alt#&ati7a ) Alt#&ati7a 3


28/37

Ti'$s "# Dis!$s 6himano H4 !/ 6himano H4 / 0vid &5 /5

P#s$ 02 ! -/ -)A"a'ta!i= al sist#(a Fácil Fácil Fácil

Di@(#t&$ "#l "is!$ 0((2 !/ / /5D#sast# ápido 8ormal 8ormalE5i!i#!ia 9ajo :edia 0lto

Disi'a"$& "# !al$& 9ajo :oderado 0ltoDis'$ibl# # #l (#&!a"$ 6i 6i 6i

Val$& "# !$st$ "#

a"?/isi!i= '$& /i"as #

"=las

) *

a.12 Alt#&ati7a "# "is#$ i"#al

#e acuerdo al análisis reali=ado en la tabla anterior, el disco 0vid &5 de /5

mm de diámetro correspondiente a la alternativa 5 es la más adecuada para el

vehículo solar, debido a varias características favorables 2ue nombraremos a

continuación3

•

@ida Itil prolongada• Peso normal• 0lta eficiencia de frenada.

0demás de cumplir con el reglamento de la competencia JLa uta 6olarK, el

cual en las especificaciones de diseño para el sistema de frenos restringe el

diámetro mínimo del disco de frenos como mínimo de // mm. $ste disco de

freno será colocado en las cinco ruedas 2ue posee el vehículo solar.

&0FG%C


29/37

4abla !." esumen de los cálculos obtenidos del estudio de la dinámicalongitudinal de la frenada.

CARACTERÍSTICA SÍM*OLO VALOR UNIDADDista!ia "#l C, "#s"# #l #%#

"#lat#&$

()d * ! )*,+ mm

Dista!ia "#l C, "#s"# #l #%#

'$st#&i$&

()t * ! )-, mm

P#s$ # #l #%# "#lat#&$ "/&at# la

"#sa!#l#&a!i=

"d * d /-+,! 8

P#s$ # #l #%# '$st#&i$& "/&at# la

"#sa!#l#&a!i=

"d * t +!/,-+ 8

/#&4a "# 5a"$ # #l #%#

"#lat#&$

F f * d +),! 8

/#&4a "# 5a"$ # #l #%#

'$st#&i$&

F f * t !*,+) 8

/#&4a (@i(a "# 5a"$ F má! *!/,)- 8

V#l$!i"a" '&$(#"i$ "# !i&!/la!i= v ),)) m

s

D#sa!#l#&a!i= "#l 7#B6!/l$ av ,5 m

s2

Dista!ia "# 'a&a"a Df ,5/ m

Ti#('$ "# 5a"$ t f ,*- s

Pa& "# 5a"$ # #l #%# "#lat#&$ N d 5+,/ 8.m

Pa& "# 5a"$ # #l #%# '$st#&i$& N t ,* 8.m

Di@(#t&$ "# "is!$ "#lat#&$ Ddisco* d /5 mm

Di@(#t&$ "# "is!$ '$st#&i$& Ddisco* t /5 mm


i7. CÁLCULO DEL PAR DE RENADO ENTRE

DISCO K PASTILLA

a definido el sistema de frenado, podemos estudiar y calcular cuales son las

fuer=as de frenado, los pares de frenado 2ue son capaces de generar los

componentes y demostrar si son capaces de disminuir la velocidad del vehículo

solar hasta 2ue se detenga por completo. 0 continuación se detalla valores de

los parámetros y datos de entrada de los componentes del sistema de frenos3


30/37


31/37

Figura +." elación de palanca " multiplicación

Fuente3 http3BBryAybiAe.blogspot.comBsearchBlabelB$lementos

DETERMINACI+N DE LA RELACI+N DE PALANCA K MULTIPLICACI+N

l1

l2= 17 cm

2,5cm

6,8:1≅7 :1

%on las medidas reales de la maneta de freno 2ue posee el vehículo solar

podemos comprobar 2ue si se cumple la relación de palanca de multiplicación

de - 3

b2 /#&4as # las 'ala!as "# 5$

$n la palanca de freno el conductor ejerce una fuer=a y esta se ve amplificada.

#e la estática elemental, se puede comprobar cómo el incremento de la fuer=a

aplicada por el conductor será igual a esta misma fuer=a multiplicada por la

relación de palanca.


32/37

Figura 5/." #escripción gráfica de fuer=a en la palanca de freno

Fuente3 http3BBryAybiAe.blogspot.comBsearchBlabelB$lementos>/y>/funcionamiento>/del>/freno>/hidr>%5>0ulico

F s * p= F e* p∗l1

l2

F s * p=40 N ∗7

F s * p=280 N

$l sistema 2ue se tiene en el vehículo solar es de manera independiente, esdecir 2ue para el eje delantero va a tener la misma fuer=a de accionamiento de

la palanca 2ue en el eje posterior, dicho de esa manera tenemos lo siguiente3

F s * p= F s * p * d= F s * p * t = F e* p∗l1

l2

F s * p=40 N ∗7

F s * p=280 N

#onde3

• F s * p * d=¿ Fuer=a lineal a la salida de la palanca con dirección hacia la

bomba del circuito delantero.


33/37

• F s * p * t =¿ Fuer=a lineal a la salida de la palanca con dirección hacia la

bomba del circuito posterior.!2 C@l!/l$ "# la 'si= ##&a"a '$& la b$(ba "# 5$

La función de la bomba de freno es la de transformar la fuer=a aplicada por

el conductor en la maneta de freno en presión, la cual se transmitirá a lo largo

del sistema hidráulico. Para hallar la presión generada por la bomba de freno

se supone 2ue el aceite mineral utili=ado es totalmente incomprensible y los

conductos son en su totalidad rígidos3

"b= F s * p

A b

"b=

280 N

201,06mm2∗(1000mm)2

1m2

"b=1,39 M"a

#onde3

• "b N Presión hidráulica generada por la bomba

• A b N Orea del pistón de la bomba.

"2 /#&4as li#al#s ##&a"as # !a"a ($&"a4a "# 5$

La morda=a de freno debe transformar la presión hidráulica 2ue le llega desde

las bombas a trav7s de los conductos en una fuer=a mecánica lineal.

F mordaza=¿ pistones∗ "b∗ A pistón

F mordaza=2∗1,39 N

mm2∗346mm2

F mordaza=961,88 N


34/37


35/37

Figura 31.- Par de frenado generado por el contacto disco – pastilla

Fuente3 http3BBryAybiAe.blogspot.comBsearchBlabelB$lementos

N frenado=2∗ F fricción∗ %ef

N frenado=2∗529,034 N ∗0,1015m

N frenado=107,39 N . m

#onde3

• N frenado N Par generado por cada una de las morda=as de frenos

• 2 N8Imero de caras de fricción en cada conjunto disco pastilla

• %ef N adio efectivo del disco de freno

%on el par generado en cada una de las morda=as, se debe multiplicar por el

nImero total de discos 2ue posee cada eje, así tendremos de la siguiente

manera.

EJE DELANTERO

N frenadoejed=2∗ N frenado

N frenadoejed=2∗107,39 N . m

N frenadoejed=214,78 N . m


36/37

EJE POSTERIOR

N frenadoejet =3∗ N frenado

N frenado ejet =3∗107,39 N . m

N frenadoejet =322,17 N . m

2 /#&4a # !a"a /$ "# l$s #/(@ti!$s

6e dice 2ue si e1iste una tracción adecuada 'fricción( entre el neumático y lacal=ada 2ue asegure la frenada, el neumático desarrollará un esfuer=o opuestoal de rotación generado previamente por la rueda. #icho valor dependerá delas características del neumático.

NEUMÁTICO DELANTERO

F neumático *d= N frenado

% neumático*d

F neumático *d=322,17 N . m

0,254m

F neumático *d=1268,39 N

NEUMÁTICO POSTERIOR

F neumático *t = N frenado

% neumático*t

F neumático *t =322,17 N . m

0,330m

F neumático *t =976,27 N

#onde3

• F neumático N Fuer=a de reacción entre el neumático y la cal=ada

• %neumático N adio nominal del neumático


37/37

Los valores calculados corresponden a la fuer=a en cada una de las ruedas

tanto delantera como posterior, para el cálculo total lo 2ue se debe hacer es

multiplicar dependiendo el eje por el nImero total de ruedas 2ue cada uno

posee.

F total=∑ F neumático d*t

F total=2∗1268,39 N +3∗976,27 N

F total=2536,78 N +2928,81 N

F total

=5465,59 N

calculos cap 4

Documents