8)Análisis estático de frenos de zapata corta

En el análisis de cualquier tipo de embrague o freno se sigue el procedimiento: -Determinación de la distribución de presión sobre las superficies de fricción. -Determinación de una relación entre la presión máxima y la presión en un punto cualquiera. Aplicación de las condiciones de equilibrio de la estática para determinar la fuerza y el momento de rotación ejercicios y las reacciones en los apoyos. En el caso de una zapata de corta longitud supondremos que la presión está distribuida uniformemente sobre el área de rozamiento, de manera que: p=pa. La fuerza normal equivalente vendrá dada por: N= pa*A. Tomando momentos respecto al centro de la articulación, se tiene: ΣMa= F*b – N*b + f*N*a = 0. Por tanto, el valor de la fuerza aplicada debe ser: F= (pa*A*(b-f*a))/b. Por otra parte, las reacciones en la articulación A son: Rx = f*pa*A, Ry = pa*A – F.Como se puede apreciar, la fricción reduce la fuerza de trabajo necesaria para (F). Es lo que se conoce como acción autoaplicante o autoenergizante. La condición de autotrabamiento ocurrirá cuando (b-f*a)=0. El método estudiado es de gran utilidad si se conocen las dimensiones del EM y se especifican las carácterísticas del material de fricción (análisis). No obstante, en el diseño interesa más síntesis, esto es, seleccionar un conjunto de dimensiones que permita obtener el mejor embrague o freno dentro de las limitaciones del material utilizado.

9) Criterios de fallo de E.M: Ecuaciones de diseño cte y variable

Para predecir el fallo de los EM utilizaremos el criterio de la tensión cortante máxima, según el cual la rotura de una pieza sometida a tensiones combinadas se produce cuando el esfuerzo cortante en un punto de la misma sobrepasa un valor límite. Este valor límite corresponde al instante en que alcanza el límite de fluencia en el ensayo de tracción. Por tanto: ; . En consecuencia, la condición de seguridad será:  .

 Si particularizamos esta condición a los casos más habituales de tensiones en EM, tenemos:

• Tensiones biaxiales y cortante: ; ;
• Tensión monoaxial y cortante: ;
• Tracción o comprensión pura: =

Fallo debido a esfuerzos variables: Las tensiones variables no tienen porqué ir asociadas a esfuerzos variables en el tiempo. Un EM sometíó a esfuerzos variables falla cuando en cualquier punto del mismo se sobrepasa el límite de fatiga. Se definen las tensiones estáticas equivalentes como:;  . Siendo: ; Diferentes casos de tensión:

• Tracción pura:;
• Cortadura pura:;
• Tensión normal y cortante simultáneas: /N

10) Comparación de los sistemas de accionamiento eléctrico, hidráulico y neumático

Transmisión hidráulica Vs Transmisión mecánica:

Facilidad para multiplicar esfuerzos. Transmisión de potencia a grandes distancias y en puntos de difícil. Acceso. Ausencia de fenómenos de desgaste. Flexibilidad. Simplicidad. Auto lubricación. Absorción de choques y eliminación de vibraciones. Seguridad. Regulación fácil de la presión. Control de la velocidad (“velocidad infinitamente variable”). Facilidad para realizar ciclos automáticos.

Transmisión hidráulica Vs Transmisión eléctrica:

Continuidad de funcionamiento. Capacidad para transmitir grandes potencias. Seguridad.

Accionamiento eléctrico: Las carácterísticas de control, sencillez y precisión de los accionamientos eléctricos han hecho que sean los más usados en los robots industriales actuales. Dentro de los actuadores eléctricos pueden distinguirse tres tipos diferentes: Son los más usados en la actualidad debido a su facilidad de control.

11) Consideraciones energéticas en el diseño de embragues y freno

En las operaciones de embragado y frenado, éstos elementos, absorben energía que se transforma en calor. Este calor debe disiparse de manera adecuada para que el mecanismo trabaje adecuadamente. El tiempo necesario para la operación de conexión es directamente proporcional a la diferencia de velocidad e inversamente proporcional al momento torsor. La energía total disipada durante el ciclo de operación, suponiendo que el torsor es constante, viene dado por :  E = Se comprueba, por tanto, que la energía disipada es proporcional al cuadrado de la diferencia de velocidad entre los árboles e independiente del momento de torsión del embrague o freno.

12) Factores a tener en cuenta en el diseño de máquinas

En la elección del material tenemos que tener en cuenta: La función, configuración, costes de adquisición, condiciones de trabajo, disponibilidad en el mercado, esfuerzo, fabricacición, limitaciones de peso, duración y otras.

En el dimensionado de las piezas tenemos que tener en cuenta: La forma y dimensiones de la pieza que depende de:
resistencia a los esfuerzos, equilibrado, costes de fabricación, velocidad crítica, conformación, rigidez a la deformación, uníón de las piezas, limitación de espacio, acabado superficial, temperatura de trabajo y facilidad de transporte.

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