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PDHT - 2016

SISTEMA DE SUSPENSION, DIRECCION Y FRENOS

CRISTIAN QUELMIS VILCA HUARACHI

LABORATORIO DE FRENO DE DISCOS MULTIPLES MECANICA DE EQUIPO PESADO MOVIL I .

Fecha: 23/07/2016

Grupo: 4

(GRUPO)

Lab. Nº 08

DOS

OBJETIVOS:

1. Reconocer los componentes del tipo de discos múltiples. 2. Identificar múltiples.

el

funcionamiento

del

tipo

de

freno

de

discos

3. Diagnosticar fallas en el funcionamiento del tipo de frenos de d i s c o s múltiples. 4. Realizar un correcto desmontaje, inspección, mantenimiento y montaje de frenos de discos múltiples. II. HERRAM IENT AS Y EQUIPOS OBJETIVOS •Carrito portaherramientas • Trapo • Lija • Desengrasante • Detergente III. MODULOS • Modulo de frenos de discos múltiples. IV.

ATS

TAREA

RIESGO

Retirar neumáticos.

Caída de objetos, atrapamientos.

Desmontaje de la bocamasa.

Cortes, atrapamientos.

Retirar cadenas de trasmisión.

Lesiones y aplastamiento.

Desmontar los discos múltiples.

Lesiones y golpes.

3

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Tema :

Nota:

MODULO

MEDIDA PREVENTIVA

Trabajar en un área despejada y ordenada. Trabajar con criterio, usar guantes y zapatos de seguridad. Uso de EPP’s como zapatos de seguridad. Seguir un procedimiento de trabajo.

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LABORATORIO DE FRENO DE DISCOS MULTIPLES Nota:

MECANICA DE EQUIPO PESADO MOVIL

V.

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Lab. Nº 08

DOS

EN EL SIGUIENTE GRAFICO INDIQUE LAS PARTES DEL FRENODE DISCOS MÚLTIPLES.

1. Pistón de Estacionamiento/Secundario. 2. Pistón de Servicio/Retardo. 3. Discos de Fricción. 4. Platos de Acero. 5. Muelles de Empuje. 6. Entrada del Aceite de Enfriamiento. 7. Salida del Aceite de Enfriamiento.

MODULO

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I.

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Lab. Nº 08

DOS

COMPROBACIONES DEL ESTADO DE LOS DISCOS Y PLATOS



La primera comprobación de fue una inspección visual de los discos y los platos, observamos que los discos que encontraban en mal estado debido a que habían parte del disco sin elemento friccionante.



Comprobación de la planitud de los discos y platos: Deformaciones Platos

Discos

1

mal

mal

2

mal

bien

3

bien

mal

4

bien

mal

Nota: Esta prueba se hace con ayuda de un bloque de mármol y con delgas midiendo su planitud, las delgas utilizadas para la comprobación de platos es de 0.1mm y las delgas para los discos son de 0.5mm.





Medición del espesor de los discos y platos, esta medida la hacemos en cruz en loa platos y discos para poder tener una mejor perspectiva del estado de los componentes. Espesor Medida 1

Medida 2

Medida 3

Medida 4

Plato 1

5.95

6.00

5.95

6.00

Plato 2

6.00

6.00

6.00

6.00

Plato 3

6.00

5.95

6.00

5.96

Plato 4

5.95

6.00

5.95

6.05

Disco 1

4.00

3.95

3.97

3.95

Disco2

4.00

4.00

4.00

4.00

Disco 3

4.00

4.00

3.97

4.00

Disco 4

3.97

3.97

4.00

3.97

Medición de los diámetros externos de los platos, esta medición se hace en cruz, para tener mediciones más precisas.

Plato 1 Plato 2 Plato 3 Plato 4

17.35 17.4 17.25 17.35

Diámetros 17.25 17.25 17.35 17.25

17.4 17.35 17.4 17.35

17.35 17.35 17.25 17.35

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Tema :

Nota:

MODULO

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II. DENTIFICACION DE COMPONENTES Indicar la función de los principales componentes de los frenos de discos múltiples. COMPONENTE Bocamasa Platos de frenos Discos de freno

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Tema :

LABORATORIO DE FRENO DE DISCOS MULTIPLES

MODULO

FUNCION Sirve de protección a todo el conjunto de frenos como los platos, discos, pistones, etc. Es la parte fija, formado de acero cuya función es transmitir presión a los discos. Son los elementos que contienen el material friccionarte.

Pistón de accionamiento

Cumple la función de comprimir los discos y los platos para realizar en frenado.

Resorte recuperador

Su función es mantener presionados los discos múltiples.

Eje de rueda

Su función es transmitir el giro a los neumáticos.

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SISTEMA DE FRENOS CAT

Grupo de frenos

Este segmento trata sobre los componentes Utilizados en el grupo de frenos.

Frenos de semiejes

Los frenos de semiejes se encuentran en algunos grandes cargadores de ruedas y Compactadoras de suelos. Los frenos se hallan ubicados entre la caja del eje y la punta del eje, Y son completamente hidráulicos. Los principales componentes son los pistones, los Discos, los platos, los resortes, el anclaje del freno y la maza del freno.

Pistones El pistón empuja los platos y los discos de los frenos conjuntamente para reducir la velocidad o detener la máquina. Para mover el pistón se utiliza aceite hidráulico. Los resortes de “retracción” hacen que el pistón se retraiga y libere los frenos cuando disminuye la presión del aceite.

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Discos En el sistema de frenos se utilizan múltiples Discos, los cuales están empalmados en estrías a la maza en el semieje largo. Los discos giran con la maza en el semieje y son empujados por el pistón contra los platos. La fricción de los discos (que rota el eje) contra los platos (que se mantienen fijos por el anclaje del freno) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo.

Platos En el sistema de frenos se utilizan múltiples Platos, los cuales están empalmados en estrías al anclaje del freno que los mantiene inmóviles. La fricción de los discos (que giran con el eje) contra los platos (que se mantienen fijos por el anclaje del freno) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo. Los discos son empujados contra los platos por el pistón.

Resortes Los resortes, que siempre se hallan bajo Compresión, hacen que el pistón se retraiga cuando baja la presión hidráulica.

Anclaje del freno El anclaje del freno está fijado entre la Punta del eje y la caja del eje. No gira. En la parte interior del anclaje hay estrías que encajan con los platos.

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Maza del freno La maza del freno posee estrías externas que encajan con los discos de fricción de los frenos, así como estrías internas, que encajan con el semieje.

Freno de velocidad de las ruedas

Los frenos de servicio de velocidad de las ruedas se aplican por acción hidráulica y se liberan mediante resortes. Los principales componentes son los Pistones, los discos, los platos, los resortes y los pasadores.

MODULO

El freno de velocidad de las ruedas se utiliza en los camiones de obras y en Algunos grandes cargadores de ruedas. Los frenos de velocidad de las ruedas están empalmados en estrías a la rueda y giran a las mismas rpm que lo neumáticos. Los cargadores de ruedas usan frenos en cada rueda, mientras que algunos modelos de camiones de obras tienen esos frenos solamente en los ejes traseros. Los frenos de velocidad de las ruedas se enfrían mediante la transferencia de calor al cárter de aceite. Los frenos que funcionan en un cárter sin flujo de aceite se llaman frenos “sumergidos”. A los sistemas de frenos que tienen enfriadores y forzan el aceite a través de los frenos se les llama “frenos de enfriamiento forzado”.

Pistones El pistón empuja los platos y los discos de los frenos conjuntamente para reducir la velocidad o detener la máquina. Para mover el pistón se utiliza aceite hidráulico. Los resortes de “retracción” hacen que el pistón se retraiga y libere los frenos cuando disminuye la presión del aceite.

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Discos En el sistema de frenos se utilizan múltiples Discos, los cuales están empalmados en estrías a la maza de la rueda y giran a la misma velocidad que la rueda. Los discos son empujados por el pistón contra os platos. La fricción de los discos (que giran con la maza de la rueda) contra los platos (que se mantienen fijos en la caja de la rueda) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo.

Platos En el sistema de frenos se utilizan múltiples Platos, los cuales están empalmados en estrías a la caja de la rueda que los mantiene inmóviles. La fricción de los discos (que giran con la maza de la rueda) contra los platos (que se mantienen fijos en la caja de la rueda) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo. Los discos son empujados contra los platos por el pistón.

Resortes Los resortes, que siempre se hallan bajo Compresión, hacen que el pistón se retraiga cuando baja la presión hidráulica.

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Grupo planetario Este segmento trata sobre los componentes usados en los grupos planetarios de reducción sencilla y de doble reducción.

Reducción sencilla

MODULO

El grupo planetario (mando final) proporciona la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de Mando. El grupo planetario consiste de Engranajes planetarios, corona, engranaje solar, porta satélites, eje planetario y cojinetes.

Engranaje solar El engranaje solar esta empalmado en Estrías al semieje y recibe la potencia del engranaje lateral, a través del semieje, para luego transferirla a los engranajes planetarios.

Corona planetaria La corona planetaria está fijada en la maza de la rueda y no gira. La corona reacciona ante el par de torsión proveniente de los engranajes planetarios.

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Juego de engranajes planetarios El juego de engranajes planetarios consta de tres o más engranajes planetarios, ejes y Cojinetes montados en un porta satélites. El Porta satélites está fijado al conjunto de la rueda. Los engranajes planetarios son impulsados por el engranaje solar y giran alrededor del interior de la corona fija para transmitir par al conjunto de la rueda.

Doble reducción

MODULO

El grupo planetario de doble reducción (mando final) proporciona la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando en algunas de las maquinas más grandes. Consta de dos engranajes solares, dos coronas y dos juegos de engranajes planetarios. Con el objetivo de explicar estos componentes los identificaremos como pieza del planetario #1 (1ª. reducción) y el planetario #2 (2ª. reducción).

Engranajes solares Las coronas están fijadas al maza de la Punta del eje y no giran. Al igual que en el caso de reducción sencilla, la corona reacciona ante el par proveniente de los Engranajes planetarios.

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Juego de engranajes planetarios El juego de engranajes planetarios consta de tres o más engranajes planetarios, ejes y Cojinetes montados en cada porta satélites. El porta satélites #1 esta empalmado en estrías e impulsa al engranaje solar #2. El porta satélites #2 está fijado e impulsa al conjunto de la rueda. Los engranajes planetarios son impulsados por los engranajes solares y giran alrededor del interior de las coronas para transmitir par a sus respectivos porta satélites.

Grupo de celdas Este segmento aborda los componentes Usados en el grupo de ejes.

Grupo de ejes El grupo de ejes consta de las cajas de los ejes y los semiejes. La función de la caja es Proporcionar una estructura que soporte el peso de la máquina. Los semiejes transmiten potencia del diferencial a las ruedas.

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Caja de los ejes La caja de los ejes contiene los componentes del tren de mando, desde la horquilla del eje impulsor hasta los conjuntos de las ruedas. La caja proporciona un montaje para el Porta diferencial, la punta del eje y para la caja de los pistones de los frenos. La caja del eje frontal está montada en forma rígida en el bastidor de la máquina y el eje trasero puede oscilar hacia arriba y hacia abajo +/- 13 grados.

Semiejes Los semiejes transmiten potencia de los Engranajes laterales del diferencial al engranaje solar del mando final y soportan la maza para los discos de los frenos. Los semiejes giran y son soportados por los engranajes dentro de los cuales están empalmados en estrías.

Funcionamiento del eje exterior En este tópico se explica el flujo de Potencia del eje exterior.

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Flujo de potencia Este segmento explica el flujo de potencia a través del eje exterior utilizado en la Máquinas de ruedas.

Flujo de potencia del eje exterior La potencia proveniente del eje impulsor pasa al eje del piñón cónico, fluye a través de la corona cónica, del diferencial, de los semiejes y de los juegos de engranajes planetarios hasta las ruedas.

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Flujo de potencia del juego de la corona al diferencial

La potencia se trasmite a través de los mandos finales hasta las ruedas

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La potencia proveniente de los ejes impulsores para a los grupos de ejes a Través del piñón cónico, el cual impulsa la corona cónica. La corona cónica está fijada e impulsa al conjunto de la caja del diferencial. La caja del diferencial contiene la cruceta que gira junto con la caja. Los piñones diferenciales están montados sobre la cruceta y son impulsados por esta. Los piñones diferenciales impulsan los Engranajes laterales del diferencial, que transmite potencia a través de los semiejes a los mandos finales planetarios. Cuando la máquina se mueve en línea recta con la misma cantidad de tracción bajo cada rueda impulsora, los piñones no giran en la cruceta. Durante un giro o un patinaje de la rueda, una rueda debe girar más rápido que la otra. Esto lo realiza el diferencial. La cruceta gira con la caja del diferencial y la corona, e impulsa los engranajes laterales a través de los piñones. Como se necesita más fuerza para hacer girar a una rueda que a la otra, los piñones giran en la cruceta. Mientras los piñones giran, se mueven Alrededor de los engranajes laterales. Esto permite que la rueda externa se mueva más rápido que la interna. A través de los mandos finales se envía la misma cantidad de par a ambas ruedas, la externa y la interna. El par es solamente igual a la cantidad necesaria para girar la rueda con la menor resistencia.

El semieje impulsa el engranaje dólar y este hace girar los engranajes planetarios, los cuales se ven forzados a moverse alrededor del interior de la corona fija, que está empalmada en estrías a la masa. El movimiento de los engranajes planetarios alrededor de la corona hace que el porta satélites, que está fijado al conjunto de la rueda, gire. El conjunto de la rueda a su vez transfiere la potencia al neumático.

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VIII. ANALISIS DEL TRABAJO: ¿Qué problemas se presenta en los platos y discos por una mala calibración de la presión de accionamiento? Cuando existe una mala calibración de la presión; dejando aire en la cámara del pistón. Al momento de frenar el aire se va a comprimir, por lo cual la presión de aplicación de los frenos no será la suficiente como para lograr que exista la fricción necesaria entre los platos y los discos. Otro de los problemas podría ser cavitaciones en los discos y platos produciendo implosiones y dañando los componentes. ¿Cada cuánto tiempo debe ser cambiado los platos y discos? Según el fabricante se recomienda realizar una evaluación de los discos y frenos a las 1000 horas de servicio, pero lo más recomendable seria realizar un análisis del aceite para poder analizar si al algún tipo de partícula corrosiva en el sistema ¿Por qué motivo podría ser desechado el pistón? Por un uso en un ambiente inadecuado se pueden daños los sellos de los pistones, provocando fugas de aceite. X. OBSERVACIONES:  En este laboratorio trabajamos con los frenos en un retroexcavadora 444 E el cual las siguientes características: Características. Frenos de discos múltiples internos de Kevlar, bañados en aceite, de accionamiento hidráulico, en los ejes de entrada de los mandos finales. Totalmente estancos y sellados. Autoajustables. Los pedales de freno pueden inmovilizarse para circulación por carretera. Los frenos de estacionamiento/ secundarios son independientes del sistema de frenos de servicio. El freno de estacionamiento se aplica mecánicamente mediante una palanca de mano situada en la consola derecha. Los frenos cumplen las especificaciones de la norma ISO 3450:1996 IX. CONCLUSIONES:

 Es muy importante la selección del material de los que están hechos los discos puesto a que estos trabajando cubierto de aceite, por ese motivo poseen otras propiedades.  El sistema de frenos de discos múltiples son refrigerados por aceite, dado que estos están en constante rozamiento aumentando su temperatura.  El ARC estándar controla electrónicamente el frenado en las pendientes.  El ARC se desactiva cuando el operador conecta los frenos o el acelerador.

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Los frenos Caterpillar de discos múltiples, refrigerados por aceite a presión están refrigerados continuamente proporcionando una capacidad de frenado y de retardo y una resistencia a la fatiga, excepcionales. El Control Automático del Retardador y la Ayuda Automática Electrónica a la Tracción utilizan los frenos traseros refrigerados por aceite para aumentar las prestaciones de la máquina y aumentar su productividad. Pistón de Estacionamiento/Secundario. Pistón de Servicio/Retardo. Discos de Fricción. Platos de Acero. Muelles de Empuje. Entrada del Aceite de Enfriamiento. Salida del Aceite de Enfriamiento.

Los frenos de discos refrigerados por aceite están diseñados y fabricados para funcionar con total seguridad, sin necesidad de ajustes, proporcionando mejor rendimiento y mayor duración que los sistemas de zapata y de discos secos. Una película de aceite evita el contacto directo de los discos. Esto absorbe las fuerzas de frenado, mantiene el aceite lubricante y disipa el calor, alargando la duración del sistema. El diseño de doble pistón, patentado por Caterpillar combina los frenos secundario y de estacionamiento y las funciones del retardador.  

3

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XI. ANEXO (adjuntado).

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

MODULO

El pistón principal es accionado hidráulicamente proporcionando las funciones de retardo y de freno de servicio. El pistón secundario se aplica por muelle y se mantiene en la posición de desactivado por la presión hidráulica.

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En caso de que la presión del sistema hidráulico descienda por debajo de un determinado nivel, el pistón secundario que se aplica por muelle aplicará automáticamente los frenos.

El sistema del retardador tiene una potencia de 1864 kW (2500 HP) en servicio intermitente y de 895 kW (1200 HP) en servicio continuo. Durante el retardo, el motor trabaja en contra de la compresión y se corta la entrada de combustible, aumentando el rendimiento de la máquina. Las fuerzas de retardo son absorbidas por las ruedas por lo que no se producen en el eje motriz tensiones asociadas con el sistema de retardo. Frenos delanteros Frenos delanteros de discos refrigerados por aceite (opción). Proporcionan mayor capacidad de frenado y control de la máquina cuando se trabaja sobre suelos resbaladizos y deslizantes. Los frenos delanteros son de serie, la opción consiste en colocar refrigeración. El frenado se distribuye entre los dos ejes aumentando la tracción. Cuando los transportes cuesta abajo son largos, la reconstrucción de los frenos se hace menos frecuente. CONTROL AUTOMÁTICO DE RETARDO (ARC) El ARC controla electrónicamente el frenado en pendiente para mantener el motor a aproximadamente 1.900 rpm (ajustables en incrementos de 10 de 1.850 - 1.950 rpm). El ARC se desactiva cuando el operador conecta los frenos o el acelerador.  Ventajas del ARC • Protección contra el exceso de velocidad del motor Activa automáticamente el ARC cuando la velocidad del motor excede los niveles prefijados de fábrica, sean cuales sean las entradas del operador, para evitar excesos de velocidad del motor potencialmente dañinos. • Facilidad de operación El ARC aumenta la facilidad de operación, resultando en una mayor confianza del operador con menos fatiga. • Velocidades más rápidas El ARC permite al operador mantener unas velocidades óptimas del motor para efectuar acarreos cuesta abajo más rápidos y lograr una mayor productividad. • Control superior La modulación automática del freno ofrece una marcha más suave y un mayor control en condiciones resbaladizas, permitiendo al operador que se concentre en la conducción.

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• Eficiencia de combustible Durante las aplicaciones de retardo, el ECM del motor no inyecta combustible en los cilindros disminuyendo más el consumo de combustible.  Retardo en las cuatro esquinas El retardo en las cuatro esquinas con una división de porcentaje 60/40 (trasero/delantero) en el esfuerzo de frenado proporciona un control superior en condiciones resbaladizas. El par de frenado equilibrado de la parte delantera a la parte trasera proporciona un rendimiento de frenado excepcional y reduce al mínimo el bloqueo de las ruedas, especialmente durante el retardo.  Ventajas de la eficiencia de operación del ARC • Sistema de Control de Tracción (TCS) (optativo) El TCS optativo supervisa y controla electrónicamente el patinaje de las ruedas traseras para aumentar la tracción en terrenos en malas condiciones. Si el patinaje supera un límite fijado, los frenos de disco enfriados por aceite se conectan para disminuir la velocidad de la rueda que gira. El par se transfiere así automáticamente a la rueda para mejorar la tracción. • Acción del diferencial La acción normal del diferencial permite una capacidad de maniobras y un control superiores en condiciones de patinaje. • Retroceso del sistema Si fallan los sensores, la acción normal del diferencial sigue estando disponible para mantener la dirección y el control.  Control de Frenado Integrado (IBC) (optativo) El IBC combina el Control Automático de Retardo (ARC) y el Sistema de Control de Tracción (TCS) en un sistema de control de frenado integrado para lograr una eficiencia, un rendimiento y una fiabilidad óptimos.

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 Cat Data Link Todos los módulos de control se comunican por medio del Cat Data Link y funcionan juntos como un sistema integrado para aumentar al máximo la eficiencia de la producción y prolongar la duración de los componentes.

Diagrama del sistema ARC y del TS.

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Esquema del sistema de Frenos de un Camión Minero 777F

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Esquema hidráulico del sistema de frenos del camión 777F