Freios e embreagens

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
DEPARTAMENTO DE PROJETO MECÂNICO

APOSTILA

FREIOS e EMBRAGENS POR ATRITO

Autor: Prof.Dr. Auteliano Antunes dos Santos Junior

Esta apostila é parte integrante das notas de aulas da disciplina Elementos de Máquinas II, do curso de
graduação da FEM/UNICAMP. Trata-se de um resumo para que os alunos possuam um material deconsulta com as informações mínimas necessárias para o entendimento dos conceitos e da teoria
exposta em aula. Como tal, não prescinde da consulta a outras fontes, particularmente se o leitor
desejar se aprofundar em algum dos assuntos abordados. Essa apostila contém no mínimo todas as
informações apresentadas nos principais livros de Elementos de Máquinas adotados na FEM-Unicamp.

1.INTRODUÇÃO
Desde os primórdios da civilização o homem tem se defrontado com necessidades que o levam
ao desenvolvimento de soluções práticas. As maiores descobertas trouxeram novas necessidades e a
busca do conforto e segurança continua e continuará por muito tempo.
Com a descoberta da roda o homem conseguiu vencer uma de suas maiores limitações: o
transporte de um peso bem maior que o seu. Noentanto havia um problema: enquanto um objeto
arrastado parava quase que imediatamente após a força de arraste ter cessado, isso não acontecia com
uma roda. Como, então, pará-la?
Os freios surgiram a partir da necessidade de parar algo que se deslocava ou impedir que algo
se deslocasse. São um caso específico de uma classe de elementos de máquinas chamada de
acoplamentos por atrito. Osprimeiros freios eram do tipo cunha e serviam apenas para impedir que um
movimento se iniciasse. Os freios com alavanca (Figura 1) vieram como uma evolução surpreendente,
pois permitiam ao condutor realizar um esforço de frenagem grande quando comparado com a pequena
força que empregava para acionar os freios. No entanto, este tipo de freio só se tornou importante a
partir do momento que o homemconstruiu veículos com tração alternativa: ele não mais arrastava ou
puxava as cargas, outros animais o faziam.

Figura 1 - Freios de Alavanca
Projetos novos surgiram e apareceram soluções práticas para um menor esforço do condutor ou
um melhor controle do processo de acoplamento. Novos tipos de acoplamentos surgiram: magnéticos,
eletromagnéticos, por corrente parasita, hidráulicos e outros.Entretanto, o principal tipo de
acoplamento empregado ainda é o por atrito. Esse tipo atua quando dois materiais a velocidades
diferentes se atritam, fazendo com que aquele que tiver condição de manter a velocidade influa sobre a
velocidade do outro. Caso a velocidade de um dos materiais seja nula, o acoplamento é chamado de

freio; caso nenhum dos dois tenha velocidade nula, o acoplamento échamado de embreagem. Freios e
embreagens, por questão de espaço, são normalmente acoplados a eixos rotativos, atuando no sentido
de alterar velocidades angulares e não lineares.
O uso de freios e embreagens por atrito para o acoplamento de eixos em velocidades diferentes
deve-se principalmente ao fato de que o eixo que está sendo acionado, ou seja, tendo sua velocidade
alterada, acopla-segradualmente ao eixo que o está acionando. Acoplamentos rígidos não poderiam ser
utilizados, já que a variação instantânea da velocidade implicaria numa aceleração infinita. A mudança
repentina de velocidades significaria um choque de elevada magnitude, amortecido apenas pela rigidez
dos componentes, o que fatalmente levaria a falha por sobrecarga em algum dos elementos acoplados.
Se o esforço aser transmitido for muito grande, a aderência entre as superfícies limitará a
transmissão, fazendo com que as superfícies escorregem e o esforço não passe pelo acoplamento. Esse
é o princípio que norteia o uso de acoplamentos de atrito como limitadores de torque. Na realidade,
também haverá escorregamento enquando as velocidades forem diferentes, e o esforço máximo que
pode ser transmitido...
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