Un embrague es un dispositivo mecánico que permite desconectar el eje de salida del eje de entrada giratorio. [1] El eje de entrada del embrague generalmente está conectado a un motor , mientras que el eje de salida del embrague está conectado al mecanismo que realiza el trabajo .
En un vehículo de motor , el embrague actúa como un vínculo mecánico entre el motor y la transmisión . Al desacoplar el embrague, la velocidad del motor (RPM) ya no está determinada por la velocidad de las ruedas motrices.
Otro ejemplo de uso del embrague es el de los taladros eléctricos . [2] El eje de entrada del embrague es accionado por un motor y el eje de salida está conectado a la broca (a través de varios componentes intermedios). El embrague permite que la broca gire a la misma velocidad que el motor (embrague acoplado), gire a una velocidad más baja que el motor (embrague patinando) o permanezca estacionaria mientras el motor gira (embrague desacoplado).
Un embrague seco utiliza fricción seca para transferir potencia desde el eje de entrada al eje de salida, por ejemplo, un disco de fricción que presiona el volante del motor de un automóvil . La mayoría de embragues son secos, especialmente en vehículos con transmisión manual . A veces se requiere el deslizamiento de un embrague de fricción (donde el embrague está parcialmente acoplado pero los ejes giran a diferentes velocidades), como cuando un vehículo de motor acelera desde parado; sin embargo, se debe minimizar el deslizamiento para evitar mayores índices de desgaste.
En un embrague de tracción , al presionar el pedal se tira del cojinete de liberación para desacoplar el embrague. En un embrague de tipo empuje , al presionar el pedal se empuja el cojinete de liberación para desacoplar el embrague.
Un embrague multidisco consta de varios discos de fricción dispuestos concéntricamente. En algunos casos, se utiliza en lugar de un embrague de mayor diámetro. Los coches de carreras de resistencia utilizan embragues multidisco para controlar la tasa de transferencia de potencia a las ruedas a medida que el vehículo acelera desde parado.
Algunos discos de embrague incluyen resortes diseñados para cambiar la frecuencia natural del disco de embrague, con el fin de reducir el NVH dentro del vehículo. Además, algunos embragues para automóviles con transmisión manual utilizan una válvula de retardo del embrague para evitar acoplamientos abruptos del embrague.
En un embrague húmedo , el material de fricción se asienta en un baño de aceite (o tiene aceite que fluye) que enfría y lubrica el embrague. Esto puede proporcionar un acoplamiento más suave y una vida útil más larga del embrague; sin embargo, los embragues húmedos pueden tener una eficiencia menor debido a que parte de la energía se transfiere al aceite. Dado que las superficies de un embrague húmedo pueden ser resbaladizas (como ocurre con el embrague de una motocicleta bañado en aceite de motor), apilar varios discos de embrague puede compensar el menor coeficiente de fricción y así eliminar el deslizamiento bajo potencia cuando está completamente acoplado.
Los embragues húmedos suelen utilizar un material de papel compuesto. [ cita necesaria ]
Un embrague centrífugo se activa automáticamente a medida que aumenta la velocidad del eje de entrada y se desactiva a medida que disminuye la velocidad del eje de entrada. Las aplicaciones incluyen motocicletas pequeñas , scooters , motosierras y algunos automóviles más antiguos .
Un embrague cónico es similar a un embrague de placa de fricción seca, excepto que el material de fricción se aplica al exterior de un objeto de forma cónica. Una aplicación común de los embragues cónicos es el anillo sincronizador en una transmisión manual.
Un embrague de garras es un diseño de embrague antideslizante que se utiliza en transmisiones no síncronas .
El embrague de una sola revolución se desarrolló en el siglo XIX para impulsar maquinaria como cizallas o prensas donde un solo tirón de la palanca de operación o (más tarde) presionar un botón activaría el mecanismo, activando el embrague entre la fuente de energía y la máquina. cigüeñal durante exactamente una revolución antes de desacoplar el embrague. Cuando el embrague está desacoplado, el miembro impulsado está estacionario. Los primeros diseños eran típicamente embragues de garras con una leva en el miembro impulsado que se usaba para desenganchar las garras en el punto apropiado. [3] [4]
En el siglo XX se desarrollaron embragues de una sola revolución muy simplificados, que requerían fuerzas operativas mucho más pequeñas y, en algunas variaciones, permitían una fracción fija de revolución por operación. [5] Los embragues de fricción de acción rápida reemplazaron a los embragues de garras en algunas aplicaciones, eliminando el problema de la carga de impacto en las garras cada vez que se activaba el embrague. [6] [7]
Además de su uso en equipos de fabricación pesados, los embragues de una sola revolución se aplicaron a numerosas máquinas pequeñas. En las máquinas tabuladoras , por ejemplo, al presionar la tecla de operación se activaría un embrague de una sola revolución para procesar el número ingresado más recientemente. [8] En las máquinas de composición tipográfica , al presionar cualquier tecla se seleccionaba un carácter en particular y también se activaba un embrague de rotación única para activar el mecanismo para componer ese carácter. [9] De manera similar, en los teleimpresores , la recepción de cada carácter activaba un embrague de una sola revolución para operar un ciclo del mecanismo de impresión. [10]
En 1928, Frederick G. Creed desarrolló un embrague de resorte de una sola vuelta (ver arriba) que se adaptaba particularmente bien a la acción repetitiva de arranque y parada requerida en los teleimpresores . [11] En 1942, dos empleados de Pitney Bowes Postage Meter Company desarrollaron un embrague de resorte de una sola vuelta mejorado. [12] En estos embragues, un resorte helicoidal se enrolla alrededor del eje impulsado y se mantiene en una configuración expandida mediante la palanca de disparo. Cuando se dispara, el resorte se contrae rápidamente alrededor del eje de potencia y activa el embrague. Al final de una revolución, si la palanca de disparo se ha reiniciado, atrapa el extremo del resorte (o un trinquete adjunto a él) y el momento angular del miembro impulsado libera la tensión sobre el resorte. Estos embragues tienen una larga vida útil: muchos han realizado decenas y quizás cientos de millones de ciclos sin necesidad de mantenimiento más que una lubricación ocasional.
Los embragues de una sola revolución con trinquete en cascada reemplazaron a los embragues de una sola revolución con resorte envolvente en las impresoras de páginas, como las teleimpresoras , incluido el Teletipo Modelo 28 y sus sucesores, utilizando los mismos principios de diseño. Las máquinas de escribir IBM Selectric también las utilizaban. Por lo general, se trata de conjuntos en forma de disco montados en el eje impulsado. Dentro del tambor impulsor hueco en forma de disco hay dos o tres trinquetes que flotan libremente dispuestos de modo que cuando se activa el embrague, los trinquetes saltan hacia afuera de manera muy similar a las zapatas de un freno de tambor . Cuando está activado, el par de carga de cada trinquete se transfiere a los demás para mantenerlos activados. Estos embragues no patinan una vez bloqueados y se activan muy rápidamente, del orden de milisegundos. Una proyección de viaje se extiende desde el conjunto. Si la palanca de disparo engranó esta proyección, el embrague se desacopló. Cuando la palanca de disparo libera esta proyección, los resortes internos y la fricción acoplan el embrague. Luego, el embrague gira una o más vueltas y se detiene cuando la palanca de disparo vuelve a enganchar la proyección de disparo.
La mayoría de los automóviles y camionetas con transmisión manual utilizan un embrague seco, que el conductor acciona con el pedal del extremo izquierdo. El movimiento del pedal se transfiere al embrague mediante un sistema hidráulico (cilindros maestro y esclavo) o un cable. El embrague solo se desacopla cuando el conductor presiona el pedal del embrague, por lo tanto, el estado predeterminado es que la transmisión esté conectada al motor. Se proporciona una posición de marcha "neutra", de modo que el pedal del embrague se puede soltar con el vehículo parado.
El embrague es necesario para arranques desde parado y generalmente (pero no siempre) se usa para ayudar a sincronizar las velocidades del motor y la transmisión durante los cambios de marcha, es decir, mientras se reduce la velocidad del motor (RPM) durante los cambios ascendentes y se aumenta la velocidad del motor durante los cambios descendentes.
El embrague generalmente se monta directamente en la cara del volante del motor , ya que esto ya proporciona un conveniente disco de acero de gran diámetro que puede actuar como un plato impulsor del embrague. Algunos embragues de carreras utilizan pequeños paquetes de discos multidisco que no forman parte del volante. Tanto el embrague como el volante están encerrados en una campana cónica para la caja de cambios. El material de fricción utilizado para el disco de embrague varía, siendo un material común una resina compuesta orgánica con un revestimiento de alambre de cobre o un material cerámico . [dieciséis]
En una transmisión automática , la función del embrague la desempeña un convertidor de par . Sin embargo, la propia transmisión suele incluir embragues internos, como un embrague de bloqueo para evitar el deslizamiento del convertidor de par, con el fin de reducir la pérdida de energía a través de la transmisión y, por tanto, mejorar la economía de combustible. [17]
Los ventiladores de refrigeración de motores más antiguos accionados por correa suelen utilizar un embrague activado por calor, en forma de tira bimetálica . Cuando la temperatura es baja, el resorte se enrolla y cierra la válvula, lo que permite que el ventilador gire aproximadamente entre el 20% y el 30% de la velocidad del cigüeñal . A medida que aumenta la temperatura del resorte, se desenrolla y abre la válvula, permitiendo que el fluido pase por la válvula, lo que hace que el ventilador gire aproximadamente entre el 60% y el 90% de la velocidad del cigüeñal.
El compresor de aire acondicionado de un vehículo a menudo utiliza embragues magnéticos para activar el compresor según sea necesario.
Las motocicletas suelen emplear un embrague húmedo con el mismo aceite que la transmisión. Estos embragues suelen estar formados por una pila de placas de fricción y placas de acero alternas. Las placas de fricción tienen orejetas en sus diámetros exteriores que las bloquean en una canasta que gira mediante el cigüeñal. Las placas de acero tienen orejetas en sus diámetros internos que las bloquean al eje de entrada de la transmisión. Un conjunto de resortes helicoidales o una placa de resorte de diafragma fuerzan las placas entre sí cuando se acopla el embrague.
En las motocicletas, el embrague se acciona mediante una palanca manual situada en el manillar izquierdo. No presionar la palanca significa que los discos del embrague están acoplados (conducción), mientras que tirar de la palanca hacia el ciclista desacopla los discos del embrague mediante un cable o accionamiento hidráulico, lo que permite al ciclista cambiar de marcha o avanzar por inercia. Las motocicletas de carreras suelen utilizar embragues antirrebote para eliminar los efectos del frenado motor , que, al aplicarse únicamente en la rueda trasera, puede provocar inestabilidad.
