Universidad Internacional del EcuadorFacultad de Ingeniería Mecánica Automotriz
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ
ANÁLISIS DE LOS ÁNGULOS DE CORTE Y MATERIALES REFERENTES A UNA RECTIFICADORA “VAN NORMAN” DE
DISCOS Y TAMBORES PARA VEHICULOS LIVIANOS.
ARMANDO EGÜEZDIEGO BENAVIDES
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1. TEMA DE INVESTIGACIÓN.
Creación de un texto sobre el análisis de los ángulos de corte y materiales referentes
a una rectificadora de discos y tambores para vehículos livianos. Van Norman.
2. PLANTEAMIENTO, FORMULACIÓN, SISTEMATIZACIÓN DEL
PROBLEMA.
Como estudiantes de la universidad internacional hemos podido darnos cuenta que
no existe hasta el momento maquinaria necesaria para respaldar toda la teoría
aprendida sobre la rectificación de discos y tambores en las aulas, esto es parte
importante de la carrera ya que muchos estudiantes pueden interesarles esta rama de
la mecánica como es nuestro caso, además es una gran posibilidad de trabajo ya que
el negocio de la rectificación de discos y tambores y en general todo lo referente a
frenos esta creciendo constantemente debido a que en el mercado cada ves hay mas
vehículos.
Es de nuestro conocimiento que un estudiante ya esta elaborando un laboratorio de
rectificación para implementar en la universidad, aunque es una gran noticia para
estudiantes, profesores y directivos no podemos conformarnos con esto ya que
muchas veces es difícil y poco practico para profesores enseñar en una sola maquina
a todo un curso, ya que no todos los alumnos alcanzan a utilizar y familiarizarse con
este tipo de maquinas, es así que hemos determinado que el problema es la falta de
maquinaria que la universidad posee para el aprendizaje de la rectificación de
discos y tambores, pero a su ves existe un echo positivo que podríamos tomarlo
como una oportunidad que se podría aprovechar, este echo, es como ya
mencionamos, la implementación de una laboratorio de rectificado de discos y
tambores que un compañero esta realizando, es por eso que hemos pensado en
complementar este laboratorio con un torno adicional y una investigación extra
escrita para facilitar y agilitar la enseñanza. La investigación abarcará temas como el
análisis de los materiales de los diferentes discos y tambores que han existido, su
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evolución parámetros técnicos, estado actual de este tema en ecuador, así como todo
lo referente a los ángulos de corte de este tipo de rectificadora.
La formulación del problema consiste en la siguiente pregunta. ¿De que manera
repercutirá el torno y el análisis que se pretende entregar a la universidad ante la
enseñanza de los profesores, el aprendizaje de los alumnos y la imagen de la
universidad ante su mercado?
De esta pregunta se descomponen varias preguntas que también deberán ser
respondidas y además nos ayudaran a dirigir nuestra investigación de una mejor
manera, estas son: ¿los temas de la investigación plantearon información relevante y
útil para la formación profesional de los estudiantes?, ¿Pudo complementar el torno
de una manera exitosa el laboratorio de rectificación y discos, cuales fueron sus
beneficios y cuales sus inconvenientes?, ¿Cuál es la opinión de los estudiantes de la
facultad de mecánica automotriz después de la entrega del torno y la investigación a
su universidad?, ¿Cómo repercutió la realización de esta tesis a nuestra formación
profesional?
3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Crear un texto sobre el análisis de los ángulos de corte referentes a una
rectificadora de discos y tambores Van Norman para vehículos livianos. Y
los materiales a utilizar durante el proceso.
3.2. OBJETIVO ESPECÍFICO
Determinar el espacio físico dentro de la facultad de mecánica para la ubicación
de la rectificadora.
Fijar los ángulos mas apropiados para cada trabajo a realizar.
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Determinar una tabla comparativa de los diversos tipos de materiales que se
utilizan tanto en discos, tambores de freno y cuchillas de la rectificadora.
Establecer un manual de operación del sistema.
4. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN.
4.1. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
El análisis de materiales y ángulos de la rectificadora de discos y tambores tiene
como finalidad aplicar los conocimientos adquiridos en la carrera de Ingeniería
Automotriz.
Después de realizar las pruebas necesarias para lograr los objetivos del proyecto se
realizara un manual de uso para ampliar los conocimientos.
Aparte de la creación del manual se detallara información acerca de todo lo que
conllevara la investigación, con esto se pretende asegurar un conocimiento mas a
fondo sobre lo que es una rectificadora de discos y tambores.
4.2. JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA.
Se realizará una investigación de campo referido a diversos tornos, rectificadoras,
discos y tambores con el fin de enriquecer nuestro conocimiento y poder aportar
mayor información al proyecto. Toda esta indagación se la obtendrá de libros,
visitas a talleres e ingenieros relacionados con los temas ya mencionados e Internet.
Ya obtenida toda esta información se realizara el análisis, con estos comprobados y
listos para su ejecución se procederá a realizar los manuales de uso.
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4.3. JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA.
Para la realización del análisis de materiales de discos y tambores, ángulos de la
rectificadora y manual de uso, se utilizara tanto la información teórica como la
investigación experimental que se realice durante la realización de esta investigación
sumados a los conocimientos adquiridos en la universidad. También buscaremos
asistencia profesional la cual nos ayudara a determinar si el resultado final cumple
parámetros que aseguren que el producto sea de calidad. Con esto lograremos
cerciorarnos que cuando los estudiantes realicen prácticas en la rectificadora no
haya peligro absoluto y el aprendizaje sea abundante.
4.4. DELIMITACIÓN TEMPORAL.
El proyecto de tesis planteado esta previsto realizarse en ocho meses con actividades
tales como:
- Aprobación del plan de tesis
- Realización del cronograma de trabajo
- Visitas técnicas (investigación de campo) y consultas bibliográficas
- Desarrollo de presupuesto
- Defensa de tesis
4.5. DELIMITACIÓN GEOGRÁFICA
El proyecto va a ser analizado, realizado e implementado en el cantón Quito,
provincia de Pichincha, Ecuador.
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4.6. DELIMITACIÓN DEL CONTENIDO
La intención de analizar los materiales y ángulos es con el fin de mejorar el
conocimiento nuestro y de todos los que puedan observar nuestro proyecto.
5. MARCO TEÓRICO
DISCOS DE FRENO
Los discos de freno son la superficie contra la cual interactúan las pastillas para frenar el
vehículo, debido a que el disco gira solidario con las ruedas. Ese rozamiento entre
discos y pastillas produce la transformación de energía cinética en energía calorífica,
provocando una reducción de la velocidad. Los discos de freno no solo deben producir
la transformación de energía sino que además deben de conseguir que el calor
producido sea transmitido a la atmósfera lo más rápidamente posible, ya que sino, las
temperaturas a las que operaría el sistema serían muy elevadas llegando incluso al
colapso del sistema. El material escogido para fabricar los discos de freno es la
fundición gris nodular de grafito laminar, ya que garantiza una estabilidad de las
prestaciones durante el periodo de vida de los discos.
Existen también, discos de materiales compuestos en matriz de carbono, usados en la
alta competición y en los frenos de los aviones, aunque debido al alto coste que tienen
son inviables para los vehículos comunes. En la actualidad se están desarrollando discos
de freno en aluminio con una base de carburo de silicio, ya que su menor peso los hacen
muy atractivos, pero la mala disipación de calor que tienen los hacen inviables de
momento, ya que necesitan un sobredimensionamiento importante que hacen que
pierdan las ventajas del reducido peso.
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FRENO DE TAMBOR
El freno de tabor es un tipo de freno en el que la fricción es causada por un par de
zapatas que presionan contra la superficie interior de un tambor giratorio, el cual esta
conectado al eje o la rueda.
Los frenos de tambor se pueden clasificar en diversos tipos en función de su tipo o de su
sistema de ajuste automático de desgaste.
Según su tipo nos podemos encontrar con frenos de tambor con sistema simplex,
dúplex, twinplex y dúo-servo.
El sistema simplex se caracteriza por que las zapatas disponen de un punto de apoyo fijo
sobre el que pivotan al ser accionadas. Normalmente, este sistema va provisto de un
bombín de freno de doble efecto. Cuando accionamos el pedal de freno hacemos que la
zapata primaria y la secundaria se pongan en contacto con el tambor de freno. La
particularidad de este sistema es que la zapata de freno primaria, debido a su montaje, se
apoya en el tambor en contra del giro del mismo obteniendo, así, una presión ejercida
superior sobre la superficie de frenado del tambor.
El sistema duplex se caracteriza por que las zapatas están montadas en serie, de forma
que ambas zapatas son primarias. Siguen teniendo un punto de apoyo sobre el que
pivotan al ser accionadas, pero disponen de dos bombines de freno simples, de forma
que el bombín de freno de un zapata sirve de punto de apoyo para la otra.
El sistema twinplex es muy similar al duplex, salvo que los puntos de apoyo de las
zapatas en lugar de ir montados fijos van montados en posición flotante.
Gracias a este montaje de las zapatas se obtiene un mejor reparto de la presión ejercida
sobre el tambor de freno, debido a que el efecto cuña que sufren las zapatas queda
paliado.
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El sistema duo-servo se caracterizan porque el punto de apoyo consiste en una biela de
acoplamiento. Las dos zapatas son también primarias.
Al accionar las zapatas de freno, pivotan sobre su apoyo a la vez que empujan, mediante
la biela de acoplamiento, a la otra zapata.
CALOR
El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un
mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre
desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo
la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar
la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales
todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.
La energía que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de
transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino. Los
cuerpos no tienen calor, sino energía interna. El calor es parte de dicha energía interna
(energía calorífica) transferida de un sistema a otro, lo que sucede con la condición de
que estén a diferente temperatura.
FRICCION
La fricción se define como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o
rodamiento que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro con el cual está en
contacto. Esta resistencia al movimiento depende de las características de las
superficies. Una teoría explica la resistencia por la interacción entre puntos de contacto
y la penetración de las asperezas.
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La fricción depende de:
La interacción molecular (adhesión) de las superficies
La interacción mecánica entre las partes.
La fuerza de resistencia que actúa en una dirección opuesta a la dirección del
movimiento se conoce como fuerza de fricción. Existen dos tipos principales de
fricción: fricción estática y fricción dinámica. La fricción no es una propiedad del
material, es una respuesta integral del sistema.
Las dos leyes básicas de la fricción se han conocido desde hace un buen tiempo:
La resistencia de fricción es proporcional a la carga
La fricción es independiente del área de deslizamiento de las superficies.
DESGASTE
El desgaste es el daño de la superficie por remoción de material de una o ambas
superficies sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el cual las capas
superficiales de un sólido se rompen o se desprenden de la superficie. Al igual que la
fricción, el desgaste no es solamente una propiedad del material, es una respuesta
integral del sistema. Los análisis de los sistemas han demostrado que 75% de las fallas
mecánicas se deben al desgaste de las superficies en rozamiento. Se deduce fácilmente
que para aumentar la vida útil de un equipo se debe disminuir el desgaste al mínimo
posible.
Desgaste por fatiga, abrasivo, por erosión, por corrosión, por oxidación, por frotación,
adhesivo, fretting, de impacto.
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RECTIFICADORAS
INTRODUCCIÓN
A las rectificadoras se les puede decir que son una Máquina estacionaria y motorizada
que sirve para dar forma o modelar materiales sólidos, especialmente metales.
El modelado se consigue eliminando parte del material de la pieza o estampándola con
una forma determinada. Se las usa para realizar distintas piezas de diversas maquinas o
tambien para la realización de herramientas.
Las rectificadoras se pueden clasificar en 3 grupos o categorías:
Máquinas desbastadoras convencionales, prensas y máquinas herramientas
especiales.
Máquinas desbastadoras convencionales dan forma a la pieza cortando la
parte no deseada del material y produciendo virutas.
Máquinas herramientas especiales utilizan la energía luminosa, eléctrica,
química o sonora, gases a altas temperaturas y haces de partículas de alta
energía para dar forma a materiales especiales y aleaciones utilizadas en la
tecnología moderna.
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EL RECTIFICADO
Es una operación que se efectúa en general con piezas ya trabajadas anteriormente por
otras máquinas herramientas hasta dejar un pequeño exceso de metal respecto a la
dimensión definitiva.
El rectificado tiene por objeto alcanzar en las dimensiones tolerancias muy estrictas y
una elevada calidad de acabado superficial.
Se hace indispensable en el trabajo de los materiales duros o de las superficies en-
durecidas por tratamientos térmicos. Las herramientas empleadas son muelas giratorias.
TIPOS DE RECTIFICADORA
Según sean las características de las piezas a rectificar se utilizan diversos tipos de
rectificadoras, siendo las más destacadas las siguientes:
Rectificadoras planeadoras
Rectificadoras sin centros (centerless)
Rectificadoras especiales
Rectificadoras universales
Las máquinas rectificadoras para piezas metálicas consisten básicamente en un bastidor
que contiene una muela giratoria compuesta de granos abrasivos muy duros y resistentes
al desgaste y a la rotura.
La velocidad de giro de las muelas es muy elevada, pudiendo llegar a girar a 30.000
rpm, dependiendo del diámetro de la muela.
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Las rectificadoras para superficies planas, conocidas como planeadoras y tangenciales
son muy sencillas de manejar, porque consisten en una cabezal provisto de la muela y
un carro longitudinal que se mueve en forma de vaivén, donde va sujeta la pieza que se
rectifica. La pieza muchas veces se sujeta en una plataforma magnética. Las piezas más
comunes que se rectifican en estas máquinas son discos y tambores
La rectificadora sin centros (centerless), consta de dos muelas y se utilizan para el
rectificado de pequeñas piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc
Son máquinas que permite automatizar la alimentación de las piezas y por tanto tener un
funcionamiento continuo y por tanto la producción de grandes series de la misma pieza.
La rectificación sin centros pertenece a los procesos de rectificadora cilíndrica de
exteriores. Al contrario de la rectificación entre centros, la pieza no se sujeta durante la
rectificación y por lo tanto no se necesita un contrataladro o un mecanismo de fijación
en los extremos.
En lugar de eso se apoya la pieza con su superficie sobre la platina de soporte y se
coloca entre el disco rectificador que gira rápidamente y la platina regulable pequeña
que se mueve lentamente. La platina de soporte de la rectificadora (también llamada
regla de soporte o regla de dirección) está generalmente posicionada así que el centro
del eje de la pieza se encuentra sobre la línea de unión entre los puntos medios del disco
regulable y del disco rectificador.
Más, la platina de soporte está biselada para sostener la pieza en el disco regulable y el
disco rectificador. El disco regulable está hecho de un material blando, por ejemplo una
mezcla de caucho que puede tener granos duros para garantizar la fuerza de acople entre
la pieza y el disco regulable
Las rectificadoras universales son las rectificadoras más versátiles que existen porque
pueden rectificar todo tipo de rectificados en diámetros exteriores de ejes, como en
agujeros si se utiliza el cabezal adecuado. Son máquinas de gran envergadura cuyo
cabezal portamuelas tiene un variador de velocidad para adecuarlo a las características
de la muela que lleva incorporado y al tipo de pieza que rectifica.
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6. TEMARIO TENTATIVO
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO 1
PROLOGO
1.1. INTRODUCCION
1.2. OBJETIVOS
1.2.1. OBJETIVO GENERAL
1.2.2. OBJETIVOS ESPESICIFICOS
1.3. ALCANCE
1.4 GENERALIDADES
1.4.1 TIPOS DE FRENOS
2.2.1. MECÁNICO
2.2.2. NEUMÁTICO
2.2.3. HIDRÁULICO
2.3. FRENO DE DISCOS
2.4. TIPOS DE DISCOS
2.4.1. SÓLIDO
2.4.2. VENTILADO
2.4.3. HIPERVENTILADO
2.5. TAMBOR.
RECTIFICADORAS
3.1. GENERALIDADES
3.2. RECTIFICADORA DE DISCOS
3.2.1. PARTES
3.2.2. TECNICAS DE USO
3.2.3. NORMAS DE SEGURIDAD
3.2.4. MANTENIENTO
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3.3. RECTIFICADORA DE TAMBORES
3.3.1. PARTES
3.3.2. TECNICAS DE USO
3.3.3. NORMAS DE SEGURIDAD
3.3.4. MANTENIENTO
3.4. RECTIFICADORAS DE DISCOS Y TAMBORES
3.4.1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
CAPITULO 2
ANALISIS DE ALTERNATIVAS
CAPÍTULO 3
4.1. ANALISIS DE MATERIALES
4.1.1. EVOLUCIÓN DE LOS MATERIALES DE DISCOS Y TAMBORES
4.1.2. DISIPACION TÉRMICA
4.1.3. DESGASTE
4.2. ÁNGULOS DE CORTE
4.3. CLASIFICACIÓN
4.4. TIPOS DE CUCHILLAS
4.5. MATERIALES DE CORTE
CAPITULO 4
PRUEBAS
5.1. PRUEBAS DE CORTE EN DIFERENTES MATERIALES
5.2. PRUEBAS TERMICAS
5.3. PRUEBAS DE VENTILACION
5.4. PRUBAS DE DESGASTE
5.4.1. DISCOS
5.4.2. TAMBORES
5.4.3. CUCHILLAS
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
ANEXOS
BIBLIOGRAFIA
7. METODOS
7.1. METODOS TEORICOS
Para el análisis del proyecto se van a utilizar distintas fuentes de información como
son libros, revistas, información de Ingenieros, páginas de Internet, documentos
técnicos entre otra información.
7.2. METODOS EMPIRICOS
Cuando se ha terminado los análisis de materiales y de los ángulos del proyecto, se
debe realizar la implementación del manual de usuario y realizar las pruebas
respectivas para poder ponerla a punto.
Verificar que el proyecto este correctamente de acuerdo a lo planteado.
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8. ANÁLISIS DE COSTOS.
DETALLE COSTO EN USD
Pagos por asesoría 400
Pagos por mano de obra 600
Transporte 150
Libros y Papelería 200
Rectificadora 3400
Otros gastos 700
TOTAL 5550
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