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Tercera presentación de tesis

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JOSE NAVARRO

on 29 October 2013

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Transcript of Tercera presentación de tesis

Diseño de un banco de pruebas para comparar parámetros de calidad en pastillas de freno para automóviles livianos.
Jose Francisco Navarro Bejarano
Mariana Montenegro Montero
Giovanni Rigioni Acuña

Fuente: Autores 2013
Objetivo General
Diseñar un banco de pruebas capaz de comparar parámetros de calidad en pastillas de freno de vehículos livianos.
Objetivos Específicos
Objetivos Específicos
• Determinar los parámetros mensurables de mayor relevancia que caracterizan la operación de freno de un automóvil liviano.


Proponer un concepto básico de operación y elegir los parámetros de operación nominales del banco de pruebas.

• Validar el diseño mediante modelos matemáticos que simulen la operación del sistema mecánico del banco de pruebas.


Seleccionar los actuadores, accesorios y sistema de control para garantizar la repetibilidad del proceso bajo condiciones controladas.


Preparar diagramas de construcción, listas de materiales y componentes del banco de pruebas.

• Estimar el costo inicial y de operación del conjunto.

Justificación
Las pastillas de freno cumplen con una función crítica en la operación de un automóvil.

En Costa Rica no se regula la venta de pastillas de frenos.

La empresa se encarga de distribuir frenos, suspensiones y direcciones para vehículos.

Asegurar a los clientes que las pastillas de frenos cumplen con ciertos parámetros de calidad.

Se busca que con este diseño y la eventual construcción de la máquina, se pueda otorgar evidencia concreta del rendimiento a los clientes en el país.

Alcances
Limitaciones
Metodología
Circuito de freno de un automóvil
Diagrama de un sistema de freno (Manual técnico de las pastillas de freno, 2004)
Disco de freno
Tambor
Freno de mano
Bomba de freno
Sistema hidráulico
Pastillas de freno
Composición de las pastillas
Fibras
Cargas minerales
Rellenos
Abrasivos
Fuente: Autores 2013
Componentes
Superficie de fricción
Subcapa
Soporte
Antirruidos
Pastilla de freno con subcapa (Manual técnico de las pastillas de freno, 2004)
Conceptos
Desvanecimiento
Asentamiento
Desgaste
Clasificación del coeficiente de fricción según SAE. (COVENIN, 1996)
Disco de freno
Componentes
Eje de transmisión
Componentes
Acople de transmisión
Componentes
Motor, principios de selección
Componentes
Rodamientos, principios de selección
Instrumentación
Protocolo de prueba
Preparación de muestra
Protocolo de prueba
Procedimiento
Protocolo de prueba
Parámetros establecidos
Bocetos diseño
Equipos empleados como base
Bibliografía
Gracias
¿Preguntas?
“Strive for perfection in everything you do. Take the best that exists and make it better. When it does not exist, design it.”
Sir Henry Royce (1863 - 1933)
Ing. Juan Gabriel Monge Gapper, Msc
Director
Ing. Mario Rìmolo Gambassi, Ph.D
Asesor Interno
Ing. Eduardo Calderón Obaldía, Ph.D
Asesor Externo

3
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Norma SAE J661
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31
Fuente: Autores 2013
Fuente: Autores 2013
30
Bibliografía
Cronograma
Equipos empleados como base
Perteneciente a un vehículo Hyundai
Disco ventilado
Caliper de montaje flotante
Las principales medidas que se pretenden realizar son, el desgaste de la pastilla así como su coeficiente de fricción.

Ofrecer a la empresa DOBAC International un técnica de medición que le permita caracterizar la calidad de diferentes muestras de pastillas.


Se presenta todo el proceso de diseño del banco de pruebas mas no la construcción de prototipos ni del banco de pruebas como tal.

Se presentan en este trabajo los planos constructivos del banco de pruebas.

Una análisis de costos iniciales y de operación del banco de pruebas.
Reuniones semanales con los integrantes del proyecto.

Realizar investigaciones del material existente en materia de diseño y sistemas de frenado.

Implementar sistemas de recopilación de datos de diseño.

Utilizar programas de simulación por computadora para el desarrollo del diseño con el fin de evaluar el banco de pruebas.

Empleo de bocetos para desarrollar y mejorar conceptos de diseño


Evaluación de costos.
Por morfología:
• Estriados.
• Taladrados o perforados.
• Autoventilados.
•Sencillos

Fuente: Manual técnico de las pastillas de freno, 2004
Fuente: Manual técnico de las pastillas de freno, 2004
Fuente: Ocaña, 2012
Criterio de fallas de ASME
Concentración de esfuerzos por muescas
Fuente: Nisbett, 2012, pág. 282
Fuente: Nisbett, 2012.
Fuente: Neadle, 1991
Se desea principalmente
Facilitar la conexión entre equipos
Proteger el motor en caso de trabamiento
Proteger los sistemas de medición
Rejilla:
Rejilla de acero entrelazada a las ranuras de las dos masas, el torque es transmitido por medio de cizallamiento a través del resorte
Fuente: http://www.everest-indsol.com/
Fuente: SEGUROS, 2002
Fuente: http://baldordirect.reachlocal.net/
Cálculos indican.
Potencia de 3,72kW (5HP)
Factores
Tamaño
Potencia
Alimentación eléctrica
Monofásica
Trifásica
Ubicación
Disipación de calor
Tamaño del eje
Factores
Fuerzas axiales
Fuerzas radiales
Ciclos de trabajo
Temperaturas de trabajo
Sistemas de lubricación
Sistema de conexión o apoyo
Análisis indican que se requieren
rodamientos de bola, es decir solo carga radial
Fuente: http://miexperto.blogspot.com/
"Establecer un procedimiento de laboratorio uniforme para asegurar y reportar tanto el coeficiente de fricción y las características de desgaste de las pastillas de freno"(SAE, 1979).
Presión
440N asentamiento
617N pruebas
Temperaturas
No se fijan como tal
pero se establecen los limites y loas temperaturas de medición
Velocidades
312rev/min
417rev/min
Cantidad de repeticiones
Depende de la prueba

Flujos de calor
Se establece la taza de calentamiento
Se fija la tasa de enfriamiento
Fuente: Autores 2013
Recortar una muestra de 25.4mm X 25.4mm.

Se debe poner especial atención al método de corte, y la exactitud de las medidas.
Fuente: Autores 2013
Sistema de medición de fuerza
Sistema de medición de temperatura
Sistema de medición de espesores
Sistema de medición de presión
Galgas de medición
Termómetros por infrarrojo
Termocuplas
Micrómetros
Balanzas
Fuente: http://www.zemic.nl/
Fuente: Autores 2013
Sistemas de calentamiento analizados
Fuente: Autores 2013
13
Fuente: Norma SAE J661
Se emplea como base del protocolo.
Se emplea en los laboratorios.
internacionales de pruebas en pastillas
Se sigue un estándar mundial.
Preparación de la muestra
Asentamiento


Mediciones
Primera medida de desgaste
Primera corrida de control
Primera corrida de desvanecimiento
Primera corrida de recuperación
Segunda medida de desgaste
Corrida de desgaste
Tercera medida de desgaste
Segunda corrida de desvanecimiento
Segunda corrida de recuperación
Segunda corrida de control
Cuarta medida de desgaste
Fuente: Autores 2013
Resultados
Protocolo de prueba
23
Se deben recolectar los datos en la hoja.
Se deberán gráficar los resultados para una mejor interpretación de los datos.
Se presentarán los datos y toda información importante en un informe .
Fuente: KASHIMA
Fuente: KASHIMA
Augustin, R. (2010). Patente nº EP 1729104 B1. Europa.
Berhan, D. G. (2007). Characterization of Friction Material Formulations for Brake Pads. Proccedings of the World Congress on Engineering .
Blan, P. J. (2001). Compositions, Functions, adn Testing of Friction Brake Materials and Their Additives. Tennessee: UT-BATTELLE.
Blau, P. J. (2001). Compositions, Functions, and Testing of Friction Brake Materials and Their Additives. Oak Ridge, Tennessee: Oak Ridge National Laboratory.
Booser, E. R. (1997). TRIBOLOGY DATA HANDBOOK. New York: CRC Press.
Bosch, R. (1996). MANUAL DE LA TÉCNICA DEL AUTOMÓVIL. Barcelona: REVERTÉ, S.A.
Budynas, R. G., & Nisbett, J. K. (2008). Diseño en ingeniería mecánica de Shigley (8va ed.). McGraw-Hill.
Casado, E. A. (2012). Sistema de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje. España: Ediciones Panarinfo S.A.
COMMAND, U. A. (1976us). ENGINEERING DESIGN HANDBOOK ANALYSIS AND DESIGN OF AUTOMOTIVE BRAKE SYSTEMS. US: DARCOM PAMPHLET.
COVENIN. (1996). AUTOMOTRIZ. MATERIAL DE FRICCIÓN PARA FRENOS. NORMA VENEZOLANA .
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Maijer, D. M., Gao, Y. X., Lee, P. D., Lindley, T. C., & Fukui, T. (2005). A Through-Process Model of an A356 Brake Caliper for Fatigue Life Prediction . Metallurgical and Materials Transactions .

Manual técnico de las pastillas de freno. (2004).
Neadle, M. (1991). Coupling and Shaft Alignment. UK: Arrowhead Books Ltd.
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W.Bolton. (1995). MEDICIONES Y PRUEBAS ELÉCTRICAS Y


Punto de medición
Fuente: Autores 2013
No se cuenta con información acerca de la manufactura, composición de los materiales utilizados y pruebas realizadas sobre las pastillas por los fabricantes aparte de los documentos públicos.

En Costa Rica la empresa solo cuenta con un departamento de ventas.

No se podra construir un prototipo lo que impide la mejora del banco de pruebas basada en las debilidades determinadas a partir del prototipo.

19
32
Fuente: http://www.serviacero.com
Fuente: http://www.neumatica-es.timmer-pneumatik
Fuente: news.thomas.net
Fuente: http://www.cofaco.com
Calentamiento por inducción
Calentamiento por resistencias
Fuente: Autores 2013
Fuente: Autores 2013
Fuente: http://gruporefama.com/img/munonera.png
Fuente: Autores 2013
8
Fuente: Autores 2013
Temperaturas

Minima 83ºC
Maxima 343ºC
Fuente: www.efd-induction.com
Fuente: http://nymingenieria.com.do/
Fuente: Autores 2013
Bocetos diseño
Fuente: Autores 2013
Fuente: Autores 2013
"Busca la perfección en todo lo que hagas. Toma lo que existe y mejóralo. Cuando no existe, deseñalo."
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