Sistema de freno hidráulico

Actividad No 2

1. Como pueden estar compuesto un circuito hidráulico de frenos y explique cada uno de los tres incluyendo gráficas.

Este sistema, empleado en casi todos los vehículos y camiones de pequeño tonelaje, está constituido por una serie de elemento ya estudiado que transmite la fuerza de frenado desde el pedal de freno hasta los bombines de la rueda por medio de un circuito hidráulico de presión.

El elemento hidráulico empleado para transmitir la presión de la bomba a los bombines de la rueda es el líquido de frenos.

Según los elementos empleados y la forma de transmitir el esfuerzo hasta los bombines de la rueda, los sistemas adoptados pueden ser, entre otros:

- Circuito hidráulico simple.

- Doble circuito de frenos.

- Circuito hidráulico servoasistido.

Circuito hidráulico simple:

Este circuito este constituido por un pedal situado en el interior de la carrocería que es el elemento de mando encargado de transmitir el esfuerzo del pie del conductor al circuito; una bomba de simple efecto encargado de proporcionar la debida presión al líquido de frenos y unas tuberías de unión que trasmiten la presión del líquido desde la bomba hasta los bombines de las ruedas.

En este circuito la canalización es única para las cuatro ruedas.

Circuito hidráulico independiente a cada eje:

El gran inconveniente de los circuitos de freno simples son las fugas de líquido por cualquier de los componentes del circuito, que inutilizan el sistema por falta de presión y no se trasmite entonces la fuerza de frenado sobre los bombines de las ruedas.

Para salvar este inconveniente, algunos vehículos llevan un circuito independiente para cada eje de forma que al accionar la bomba, la presión del líquido se trasmite por separado a los frenos delanteros y a los traseros y así, en caso de fuga en uno de los circuitos, el vehículo no queda sin frenos.

Las cuatro posibilidades que se puede presentar en el proceso pueden observar en la figura. En la situación (1) el circuito se halla en posición de reposo. En la situación (2) se halla en posición normal de frenado, es decir, cuando no hay avería; el pistón (A) comprime el líquido de su cámara de compresión, el cual, además de salir por la tubería del circuito (C2) a su vez empuje el pistón (B) para que empuje y de presión al líquido contenido en su cámara y lo envié por el circuito (C1). En la situación (3) se representa el supuesto de una rotura en la tubería del circuito (C2); el líquido en su cámara no puede comprimirse y por tanto el pistón (B) no se desplaza hasta que sea empujando por contacto directo del pistón (A); solo entonces se inicia la compresión del líquido por el circuito (C1) cuya tubería está

En perfectas condiciones.

La posición 4 muestra lo que sucede se rompe la tubería del circuito (C1). El pistón (B), al no poder comprimir el líquido en su cámara, se desplaza hasta hacer tope con el fondo del cilindro empujando por el líquido de la cámara del pistón (A). El pistón (A) inicia la compresión y lanza el líquido por el circuito (C2) cuando el pistón (B) hace tope.

Doble circuito de frenos:

Otro de los sistemas empleados, más completo que el anterior y por tanto de mayor seguridad consiste en disponer dos circuitos independientes para el frenado en las cuatro ruedas, aunque este sistema requiere disponer una doble entrada en los bombines de rueda.

La presión y accionamiento hidráulico en esto circuitos se realiza por medio de una bomba de doble efecto.

De esta forma, si se produce avería en uno de los circuitos por ejemplo, en el (C1) los frenos total o parcialmente siguen frenando, alimentados por el otro circuito (C2), pero con menor efecto0 de frenado. Si la avería se produce en el circuito (C2), el desplazamiento del pistón (2) libre de presión, empuja al pistón (1) funcionando como una bomba de siempre efecto. La avería en uno de los circuitos se nota, por tanto, en el mayor desplazamiento del pedal.

2. Como se calcula los esfuerzos de la instalación hidráulica y elabore un ejemplo

En las instalaciones hidráulicas los esfuerzos son trasmitidos por el líquido de frenos por medio de los bombines de freno y de la bomba, pero esta, a su vez, recibe el esfuerzo del pedal a través de la articulación mecánica. Por tanto la fuerza (F3) que actúa en los bombines se deduce en este tipo de instalaciones partiendo de la fuerza que se hace en el pedal del freno (F1) a través de la palanca mecánica de brazos (a) y (b) y de la relación de superficie de los distintos émbolos que intervienen. La fuerza (F2) que actúan sobre el embolo de la bomba de diámetro (d1) es:

La fuerza (F3) que reciben el embolo del bombín de diámetro (d2) es:

F1 = fuerza en el pedal de frenos en kgm

A y b = brazos de palanca de la articulación mecánica

F2 = fuerza que actúa sobre el embolo de la bomba en kgf

F3 = fuerza que actúa sobre el embolo de los bombines en kgf

S1, S1 = secciones de los respetivos émbolos

D1yd2= diámetro de los respetivos émbolos

EJERCICIO

Problema

El embolo de un cilindro principal de una instalación hidráulica tiene un diámetro de 18 mm y el embolo del bombín del freno de la fuerza es de 22 mm. ¿Qué valor alcanza la fuerza comunicada al embolo del bombín al efectuar una presión en el pie del pedal de 30 kgf, sabiendo que la relación de los brazos de la palanca es 5/1?

Solución

3. Que es y cómo funciona un circuito hidráulico servoasistido o servofreno.

Circuito hidráulico servoasistido

Los sistemas servoasistidos consisten en combinar el efecto de frenado en un circuito hidráulico con un mecanismo de asistencia, cuyo funcionamiento mixto, por vacío e hidráulico, facilita la acción de frenado y permite, con el mínimo esfuerzo, obtener una gran potencia en los frenos.

Este mecanismo, conocido con el nombre de servofreno va instalado en serie con el circuito hidráulico. Suele acoplarse en muchos vehículos de turismo y en todos los vehículos pesados equipados con frenos hidráulicos donde el esfuerzo de frenado es grande.

Constitución del servofreno

Un servofreno clásico es el Hidrovac, que presenta la ventaja de poderse montar en cualquier parte del vehículo, ya que puede ser accionado hidráulicamente a distancia. Este conjunto está constituido por tres elementos básicos de funcionamiento, formados por: un cilindro hidráulico un cuerpo de vacío y una válvula

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