Aula Freios e Embreagens Parte 01

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CURSO DE 
ENGENHARIA MECÂNICA 
Campus Buritis 
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II 
 
AULA 06 
FREIOS E EMBREAGENS 
Prof. Luiz Brant 
FREIOS E EMBREAGENS 
Freios e Embreagens são praticamente indistinguíveis funcionalmente. 
Uma embreagem é um dispositivo para conectar de forma suave e gradual 
dois componentes rotativos distintos com velocidades angulares distintas 
em relação a uma linha de centro comum, trazendo os dois componentes 
para uma mesma velocidade angular após ter sido acionada. 
Um freio supre uma função semelhante, exceto que um dos componentes é 
fixo à estrutura, de forma que a velocidade angular relativa é nula após o 
acionamento do freios. 
Usado como embreagem Usado como freio 
Sapatas Externas Tambor com Sapatas Curtas (internas e externas) 
Tambor com Sapatas Longas (internas e externas) 
Disco ou Axial 
Cinta 
Cone 
Contato Positivo 
Principais Tipos 
FREIOS E EMBREAGENS 
Disco 
Cinta 
Cone 
Contato Positivo 
(Dentado / Mandíbula) 
Sapatas Internas 
Tambor com Sapatas 
Aplicações 
FREIOS E EMBREAGENS 
Ponte 
Rolante 
Automóveis 
Disco ou Axial 
Aplicações 
FREIOS E EMBREAGENS 
Indústria 
Automóveis 
e Motos 
Aplicações 
FREIOS E EMBREAGENS 
Aplicações 
FREIOS E EMBREAGENS 
O servo freio tem a função de multiplicar a força aplicada no pedal do 
freio pelo motorista, proporcionando mais conforto e segurança. Trata-
se de uma unidade lacrada, que reduz o esforço do pedal durante a 
frenagem usando como energia o vácuo parcial criado pelo motor. 
O vácuo do servo freio é obtido por meio da sucção 
gerada pelos pistões no interior do motor combinada à 
pressão atmosférica. A peça possui duas câmaras 
separadas por um êmbolo e um diafragma, com uma 
passagem controlada por uma válvula. Ao pisar no pedal, 
o motorista fecha a passagem entre as duas câmaras e ao 
mesmo tempo abre uma passagem de ar/pressão atmosférica que empurra o êmbolo do 
servo para frente, acionando o cilindro mestre, que amplifica a força do pedal. 
Cinta 
Aplicações 
FREIOS E EMBREAGENS 
Tambores de Elevação de Carga 
Cone 
Aplicações 
FREIOS E EMBREAGENS 
Principais Características 
 Coeficiente de atrito alto e reproduzível; 
 Não afetável por condições ambientais, tal como umidade; 
 Habilidade de suportar altas temperaturas, junto com boa condutividade 
térmica e difusividade, bem como alta capacidade de calor específico; 
 Boa resiliência 
 Alta resistência à desgaste, marcas e esfolamento (desgaste adesivo); 
 Compatível com ambiente; 
 Flexibilidade. 
Materiais 
FREIOS E EMBREAGENS 
Materiais 
FREIOS E EMBREAGENS 
Instantânea
o
C
Contínua
o
C
Cermeto 0,32 1,0 815 400 Freios e Embreagens
Metal Sinterizado (Seco) 0,29 - 0,33 2,1 - 2,8 500 - 550 300 - 350 18 Embreagens e Freios de Disco de Pinça
Metal Sinterizado (Úmido) 0,06 - 0,08 3,4 500 300 18 Embreagens
Asbesto Rígido Moldado (Seco) 0,35 - 0,41 0,7 350 - 400 180 18 Freios de Tambor e Embreagens
Asbesto Rígido Moldado (Úmido) 0,06 2,1 350 180 18 Embreagens Industriais
Pastilha de Asbesto Rígido 
Moldado
0,31 - 0,49 5,2 500 - 750 230 - 350 24 Freios de Disco
Não Asbesto Rígido Moldado 0,33 - 0,63 0,7 - 1,0 260 - 400 24 - 38 Embreagens e Freios
Asbesto Semi Rígido Moldado 0,37 - 0,41 0,7 350 150 18 Embreagens e Freios
Asbesto Flexível Moldado 0,39 - 0,45 0,7 350 - 400 150 - 180 18 Embreagens e Freios
Fio Tecido (Lona) de Asbestos e 
Arame
0,38 0,7 350 150 18 Embreagens Veiculares
Algodão de Asbestos e Arame 0,38 0,7 260 130 18 Embreagens Industriais e Freios
Algodão Trançado 0,47 0,7 110 75 18 Embreagens Industriais e Freios
Papel Resiliente Úmido 0,09 - 0,15 2,8 150
PV < 18
MPa m/s
Embreagens e Bandas (ou cintas) de 
transmissão
Velocidade
Máxima
V max 
[m/s]
Aplicações
Temperatura Máxima
Material
Coeficiente
de Atrito
f
Pressão
Máxima
p max
[MPa]
Princípio de Funcionamento 
FREIOS E EMBREAGENS 
Ao analisar o desempenho de freios e embreagens, 
estamos interessados em : 
Força de Acionamento 
Torque Transmitido 
Perda de Energia 
Aumento de Temperatura 
Princípio de Funcionamento 
FREIOS E EMBREAGENS b
abAp
b
abN
F
NaNbbF
M
ApN
pp
máx
a
a
rótula
máx
máx
)()(
0
0











Fa = Força de Acionamento 
Rv e Rh = Forças de Reação na Rótula 
N = Força Normal de Contato 
= Coeficiente de Atrito 
0

b
ab 
0

b
ab 
Condição Autofrenante 
Condição Autodinâmica 
TAMBOR COM SAPATA EXTERNA CURTA (< 45º) 
FREIOS E EMBREAGENS 
































cb
a
RFT
cb
aF
RNRT
cb
aF
N
a
cbAp
a
cbN
F
aFNcNb
M
ApNpp
af
a
f
a
máx
a
a
C
máxmáx







)(
)()(
0
0
;
Onde Tf é o Torque de Frenagem 
TAMBOR COM SAPATA EXTERNA CURTA 
FREIOS E EMBREAGENS t
JT
t
V
aamF






;.
;.
por 
analogia 
T = Torque necessário para desacelerar o 
sistema em movimento até a velocidade 
angular nula em um tempo de resposta t 
J = Momento de inércia polar do tambor 
 
 
 = aceleração angular 
g
kW
J
2.

W = Peso da massa rotativa (N) 
k = Raio de Giração (m) 
g = Aceleração da Gravidade (m/s2) r
op
t
)0( 



op = Velocidade angular 
operacional (rad/s) 
tr = Tempo de Resposta (tempo 
de frenagem) (s) 
r
op
tg
kW
T
.
.. 2 

TnT df 
Onde nd é um Fator de Segurança r
opd
f
tg
kWn
T
.
... 2 

r
opd
a
tgaR
cbkWn
F
....
)(... 2

 

TAMBOR COM SAPATA EXTERNA LONGA (>45º) 
 
FREIOS E EMBREAGENS 
TAMBOR COM SAPATA EXTERNA LONGA (>45º) 
 
FREIOS E EMBREAGENS 
a
MM
F
fN
a


 Momento provocado pela Força Normal 
- Autofrenante 
+ Autodinâmico 














)(
2
)cos(cos
)22(
4
1
)(
2
1
1
2
2
2
12
1212


sensen
b
R
sen
p
RwM
sensen
sen
p
bRwM
máx
máx
f
máx
máx
N
)cos(cos 21
2   máx
máx
f
sen
p
RwT
w = Largura do tambor 
 Momento provocado pelo Atrito 
 EXEMPLO 01 
Para o arranjo de freio de tambor mostrado na figura, determine o torque de 
frenagem e a força aplicada, considerando as dimensões a = 180 mm, b = 90 mm, 
R = 100 mm, w = 30 mm, 1 = 30º, 2 = 120º, máx = 90º. Assuma coeficiente de 
atrito  = 0,35, máxima pressão no material de pmáx = 1,5 MPa e condição de 
autofrenagem no freio. 
FREIOS E EMBREAGENS