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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
RICHARD DOMINGUES LAGARES FILHO 
 
 
 
 
 
 
FREIOS E EMBREAGENS 
 
 
 
 
TRABALHO DE ELEMENTO DE MÁQUINAS II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus 
 2017 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
RICHARD DOMINGUES LAGARES FILHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FREIOS E EMBREAGENS 
 
 
 
 
Trabalho apresentado ao professor Pedro 
Miranda, como parte dos requisitos necessários 
para obtenção da nota final de elementos de 
maquinas 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus 
2017 
 
Sumário 
 
1 Introdução ................................................................................................................................. 4 
2 Embreagens a Disco .................................................................................................................. 5 
3 Freio a Disco ............................................................................................................................. 6 
4 Embreagens e Freios cônicos .................................................................................................... 7 
5 Freios a tambor de sapatas curta ............................................................................................... 7 
6 Freios a tambor de sapatas longas externas .............................................................................. 8 
7 Freios a tambor de sapatas longas internas ............................................................................... 8 
8 Freio de cinta............................................................................................................................. 9 
9 Conclusão ................................................................................................................................ 11 
10 Referências ............................................................................................................................ 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 Introdução 
 
 
 
Quando o homem criou a roda ele sentiu uma maior necessidade de facilitar sua 
locomoção e seu trabalho, porém foi visto que diferente do que acontecia quando se arrastavam 
as coisas, as rodas não paravam pura e simplesmente pela força de atrito era necessário algo a 
mais para a completa parada delas, foi aí que então surgiram as primeiras formas mais rústicas de 
freio (como o da figura 1) que foram sendo aperfeiçoadas com o passar do tempo. Já as 
embreagens são utilizadas na necessidade de que haja a conexão e a desconexão das árvores sem 
a necessidade de desmontar o acoplamento, isto ajuda na redução ou aumento de velocidade nos 
carros. 
Assim temos que função de uma embreagem é permitir, de forma suave e gradual, o 
acoplamento e o desacoplamento de dois componentes com um eixo de rotação comum. Já a 
função do freio seria algo análogo a embreagem que seria usado ao invés da transmissão de 
movimento seria a frenagem ou parada de um elemento. 
Todos os freios e embreagens que irei falar neste trabalho são do tipo fricção, portanto 
depende do atrito para seu funcionamento, porém vale ressaltar que existem outros tipos que 
utilizam propriedades magnéticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 Embreagens a Disco 
 
 
 
A figura 2 mostra uma embreagem a disco com uma superfície onde o motor é encaixado 
e a outra é movimentada, o atrito motor se desenvolve quando uma é friccionada contra a outra. 
Como qualquer elemento de atrito esses discos podem ser projetados para serem utilizados a seco 
ou em banho de óleo. As embreagens em automóveis são a seco porem aquelas o qual são 
utilizadas em transmissão é automática são banhadas a óleo. 
 
 
 
 
 
Figura 2: embreagem a disco básica 
 
 
Admitindo uma distribuição uniforme para a pressão na interface, essa hipótese ira ser 
válida somente para uma embreagem com alta precisão de fabricação e sem desgaste com discos 
externos rígidos. A força normal total atuante na área do elemento é 
 
 𝐹 = 𝜋𝑝(𝑟0
2 − 𝑟𝑖
2) 
 
 Onde o “F” é a força normal e a força axial de acoplamento dos discos motores e 
conduzidos e “p” é a pressão uniforme na interface. 
 
Para embreagens com N interfaces (onde N é um número par) de atrito usa-se para o 
cálculo da capacidade de torque de uma embreagem com uma interface de atrito, temos que a 
fórmula será: 
 
 𝑇 = 
2
3
𝜋𝑝𝑓(𝑟0
3 − 𝑟𝑖
3)𝑁 
 
 Explicitando “p” na equação 1 e substituindo na equação 2 temos que: 
 
 𝑇 = 
2𝐹𝑓(𝑟0
3−𝑟𝑖
3)
3(𝑟0
2− 𝑟𝑖
2)
 𝑁 
 
Admitindo uma taxa de desgaste uniforme na interface, pode-se modelar para quando 
houver desgaste sendo essa proporcional a taxa de desgaste por atrito. Utilizando a mesma 
dedução da formula 1 e 2 temos que: 
 
 𝐹 = 2𝜋𝑝𝑚á𝑥𝑟𝑖(𝑟0 − 𝑟𝑖) 
 𝑇 = 𝜋𝑝𝑚á𝑥𝑟𝑖𝑓(𝑟𝑜
2 − 𝑟𝑖
2)𝑁 
 𝑇 = 𝐹𝑓 (
𝑟0+𝑟𝑖
2
) 𝑁 
 
 (1) 
(2) 
 (3) 
(4) 
(5) 
(6) 
Para fazer esses cálculos precisamos de algumas tabelas do coeficiente de atrito para 
matérias de fricção. 
 
 
 
Para poder ser ter um torque máximo deve-se usar a relação: 
 
𝑟𝑖 = 0,58𝑟0 
 
 As proporções comumente utilizadas entre os raios externos e internos estão entre 0,45𝑟0 
e 0,80𝑟0. 
 
 
3 Freio a Disco 
 
 
Um freio à disco é basicamente uma embreagem à seco na qual um dos elementos 
trabalha em rotação nula. Assim, o disco, que normalmente é o elemento ligado ao eixo girante, é 
acoplado a um eixo com velocidade nula através de uma pinça. Essa está presa à estrutura do 
veículo ou dispositivo. A pinça pode ter acionamento pneumático, como em veículos ferroviários 
e alguns freios de caminhões e ônibus; hidráulico, como na maioria dos veículos comerciais de 
pequeno porte, ou outros (como em bicicletas). A capacidade de torque e os requisitos de força 
de acoplamento dos freios a disco tipo caliper podem ser determinados utilizando-se os 
procedimentos da seção anterior. 
 
 Figura 3: freio a disco 
 
 
(7) 
Sabemos que a função de um freio é absorver energia através do atrito, ou seja, ele irá 
converter energia cinética e potencial em calor por atrito. Essa sua capacidade pode ser 
melhorada aumentado sua área de superfície exposta, aumento o fluxo de ar que passa entre suas 
superfícies pois irá ajudar na refrigeração ou aumentando a massa e o calor especifico dos 
componentes pois isso ajudará na dissipação de calor e aumentara a capacidade de 
armazenamento de energia. 
 
 
4 Embreagens e Freios cônicos 
 
 
As embreagens cônicas são similares a de disco onde as embreagens de disco podem ser 
consideradas um caso geral. Na embreagem de disco temos que o disco possui um ângulo de 90 
graus o que é inviável na cônica deixando-a ter apenas uma interface de atrito, ou seja, N=1. 
 
 
Figura 4: Embreagem a disco 
 
Para as hipóteses adotas nos discos teremos que o torque seria o mesmo para os dois só 
mudaria queseria divido por sin 𝛼. 
 
5 Freios a tambor de sapatas curta 
 
 Os freios a tambor são de dois tipos: aqueles de sapatas externas que se comprimem 
contra a superfície externa (cilíndrica) de um tambor e aqueles de sapatas internas que se 
expandem para entrar em contato com a superfície interna do tambor. 
 
 
 Figura 5: Freio a tambor de sapata curta 
 
A figura 5 mostra o esquema de um freio a tambor externo simples de uma sapata “curta”, 
ou seja, uma sapata que entra em contato com apenas um pequeno segmento da periferia do 
tambor. A rotação do tambor é orientada no sentido horário. Existem 2 tipos de frenagem a auto 
energizante pois o momento da força de atrito auxilia na força aplicada pelo freio. E existe a 
autodesenergizante (gerada pela rotação no sentido anti-horário) que no caso o momento da força 
de atrito é oposto ao da força de aplicação do freio. Para um freio ser autotravante requer apenas 
que as sapatas sejam colocadas em contato com o tambor. Geralmente são usadas 2 sapatas por 
conta do autotravamento. 
 
 
 
6 Freios a tambor de sapatas longas externas 
 
Em geral, se uma sapata de freio entra em contato com um tambor em uma região 
correspondente a um ângulo de cerca de 45ºou mais, os erros introduzidos pelas equações