O Dimensionamento de um Freio de Disco

INTRODUÇÃO

         

O curso de Engenharia mecânica da Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM) participa de vários projetos  voltados para a aprendizagem dos alunos, um desses projetos é o Mini-Baja. Os integrantes da equipe Zebu Baja UFTM tem como objetivo projetar um veículo automotor para rodar em terrenos de chão batido mais conhecidos como off-roads. São projetos movidos pelo interesse dos próprios alunos cabendo aos estudantes a modelagem via protótipo, escolher os processos de fabricação envolvidos e os desempenhos dos motores. Com isso os projetos do Mini-Baja abrem portas para adquirir novos conhecimentos, como aprender a metodologia de dimensionamento de freios para dimensionar os componentes de um freio. 

        Cintas flexíveis de freio são usadas em escavadeiras de potência, em guindaste e outras maquinarias. Consiste basicamente em uma correia plana enrolada em torno de um tambor, e que impede o movimento desse quando acionada. É necessário um bom projeto do freio  para que todas as operações possam frear com segurança além de fornecer conforto para o usuário.

4. METODOLOGIA

           Para este projeto foi realizado a seguinte metodologia: 
        

        * Realizou-se uma análise da bibliografia existente a respeito de freios a disco automotivo e o seu dimensionamento. Foi utilizado como referência o método de dimensionamento de freios proposto por [SHIGLEY, 2011]. A análise seque a notação da figura 1.

[pic 1]

Figura 1: Forças em uma cinta de freio

Em virtude do atrito e rotação do tambor, a força acionadora P2 é menor que a reação do pino P1. Qualquer elemento cinta, de comprimento angular dθ, estará em equilíbrio sob a ação das forças mostradas na figura. Somando as forças na direção vertical

(P + dP)                                                                          (1)[pic 2]

                                                                                                                       (2)[pic 3]

visto que para ângulos pequenos, . Somando as forças na direção horizontal, vamos obter[pic 4]

                                                                          (3)[pic 5]

                                                                                                                (4)[pic 6]

uma vez com pequenos ângulos,  . Substituindo o valor de dN na equação (2) na (4) e integrando.[pic 7]

  ou  ln                                                                                   (5)[pic 8][pic 9]

e

                                                                                                                          (6)[pic 10]

o torque pode ser obtido pela equação

                                                                                                             (7)[pic 11]

A força normal dN atuando em um elemento de área de largura b e comprimento r dθ é

                                                                                                                  (8)[pic 12]

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