6 curso transmisiones maquinara pesada

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TRANSMISIONES DE MAQUINARIA PESADA


A._ EL EMBRAGUE



Categoría de embragues

Embrague Hidráulico.



Categoría de embragues

Embrague mecánico



Plato presor del embrague



El disco de embrague



Sistema de un disco (1).

Sistema de dos discos(2).



COJINETE DEL EMBRAGUE.



B.- CAJA DE CAMBIOS.

Consta de las siguientes

partes.

Carter del embrague.

Reductora.

Caja de cambios básica.

Mecanismos de alcance.



DISPOSITIVOS DE SINCRONIZACION.



C.- LA TOMA DE FUERZA.



D.- ARBOL DE TRANSMISION.



Componentes del árbol de transmisión.



E.- PUENTE TRASERO.



FUNCION DEL DIFERENCIAL.



1.1 Historia de la transmisión

Las primeras máquinas especializadas estaban equipadas con sistemas de transmisión puramente mecánicos en cuanto al diseño. Mientras la transmisión aumentaba de tamaño y complejidad, sus componentes básicos se mantenían iguales. La potencia del motor se transmitía a la línea de mando a través de un embrague mecánico y de una serie de engranajes. El movimiento del engranaje y el funcionamiento del embrague eran controlados por una combinación de palancas, ejes, y /o cables.



2.1. Convertidor de par

El convertidor de par conecta al motor con la transmisión. Su objetivo es transmitir la fuerza hidráulicamente de la volante del motor a la transmisión. El convertidor utiliza aceite para generar la fuerza entre el motor y la transmisión. Cuando una máquina está trabajando contra una carga, el convertidor puede multiplicar la fuerza del motor hacia la transmisión. Los componentes principales del convertidor son:

Impelente.

Turbina.

Estator.

Eje de salida.



2.2. Servotransmisión Para ayudar a satisfacer la

creciente y continua demanda

de mayor productividad y

eficiencia, el concepto de

diseño de la transmisión

introdujo otra era. La servo

transmisión conservó las

ventajas del sistema mecánico,

pero le agregó una

característica que pronto se

convertiría en un estándar en la

industria: embragues y

controles accionados

hidráulicamente.



La ventaja principal de toda servotransmisión es la respuesta más

rápida al cambiar de un engranaje a otro, así como también el cambio

de velocidades cuando la aplicación lo requiere. La servotransmisión

puede cambiarse con cargas sin pérdida de productividad.



Componentes básicos de la servotransmisión planetaria

Los componentes básicos de la servotransmisión planetaria son:

- Los embragues activados hidráulicamente: Estos permiten la selección de las velocidades, y el sentido de marcha, ya sea hacia adelante o hacia atrás.

- El grupo planetario: Contiene los engranajes planetarios, que dependen del embrague activado para suministrar velocidad y sentido de marcha.

- Control electrónico de la transmisión: son entradas y salidas que controlan el funcionamiento de la transmisión.



Porta satélites detenido: Se obtiene una rotación

inversa entre el solar y la corona.



Engranaje solar detenido: El porta satélites gira a

una velocidad más lenta que la corona pero en el

mismo sentido.



Corona detenida: El porta satélites gira a una

velocidad más lenta que el solar pero en el mismo

sentido.



Neutral: Ningún elemento del juego de engranajes

esta detenido por lo que giraran en vacío y no se

transmitirá ninguna potencia.



Componentes básicos de la

servotransmisión de

contraejes

Los componentes básicos de la

servotransmisión del tipo de

contraeje son:

1- Ejes del embrague: los

cuales proporcionan el

montaje a los engranajes y a

los conjuntos de embrague.



2- Engranajes de transmisión constante: estos proporcionan la velocidad y el sentido de marcha que varían mediante el acople o desacople del embrague.

3- Embrague del sentido de marcha y de velocidad: los cuales consisten en platos de presión y discos de fricción que forman el conjunto de embrague, que se emplean para acoplar los diversos cambios que proporcionan la velocidad y el sentido de marcha.



2.3. Engranajes de transferencia

Algunas máquinas CAT tienen trenes de engranajes de transferencia. Estos se utilizan para cambiar la dirección del flujo de potencia, bajar el eje entre el motor y la transmisión o entre la transmisión y el mando final.



2.4. Ejes En las máquinas de ruedas los ejes proporcionan los frenos de servicio, un

equilibrio de potencia a las ruedas durante los giros y la reducción final del engranaje y el incremento de par para el tren de mando.

Los componentes principales del eje son:

a- Grupo del diferencial/conjunto de la corona.

b- El grupo de freno.

c- El grupo de mando final de engranajes planetarios.

d- El grupo de eje



Grupo Diferencial/Conjunto de la Corona, componentes:

Piñón de ataque o de entrada.

Corona.

Engranajes satélites.

Cruceta.

El conjunto de caja del diferencial.

Engranajes laterales o de salida.



Grupo de Freno : Es por lo general, un freno de disco enfriado por aceite. Se pueden encontrar tres tipos de frenos de ellos en las máquinas de ruedas. En el "freno de eje interior" (utilizado en las retroexcavadoras cargadoras de ruedas pequeñas), el disco de freno esta empalmado en estrías al eje del engranaje solar y contenido en el eje.



En el "freno de semieje", el disco del freno está empalmado en estrías a una maza en el semieje largo y ubicado entre la caja del eje y la punta de eje (utilizado en compactadores de rellenos y cargadores grandes). En el freno de velocidad de las ruedas (utilizado en los camiones fuera de carretera), el disco de freno está empalmado en estrías a la parte fundidas de las ruedas y gira a la velocidad de las ruedas.



Grupo Planetario

El grupo planetario proporciona una última reducción de velocidad e incremento de torsión en el tren de mando. El grupo planetario consiste en un portador, engranajes satélites, engranaje de corona, engranaje de corona, engranaje solar, ejes y cojinetes.



Grupo del Eje

El grupo del eje esta compuesto por la caja del eje, los semiejes y los

cojinetes. Las funciones de la caja y de los cojinetes son proporcionar

la estructura para resistir el peso de la máquina. Los semiejes

transmiten potencia desde el diferencial hacia las ruedas.



Componentes sistema dirección hidráulico


Sistema de dirección con diferencial


SISTEMAS DE TREN DE MANDO INFERIOR.

El propósito del sistema de tren demando inferior en las maquinas de cadenas es transferir la potencia de la transmisión a las cadenas, dirigir y detener la máquina, y proporcionar una reducción final al engranaje e incremento de par en el tren de mando. Las máquinas de cadenas están equipadas con dos tipos de sistemas de tren de mando inferior: el sistema de "embrague de dirección" y el sistema de "dirección con diferencial"

Propósito del sistema del tren de mando inferior.


Transferir potencia a partir de la

transmisión.

La potencia se transfiere desde

el eje de salida de la transmisión

hasta los engranajes de

transferencia. El juego de la

corona recibe potencia del piñón

diferencial que esta conectado a

90° y la transmite a través de los

semiejes a los embragues de

dirección y a los frenos.



Dirigir la máquina.

La máquina de cadenas es dirigida haciendo que una cadena gire más rápido que la otra. En el sistema de embrague de dirección, un embrague de dirección interrumpe el flujo de potencia a una de las cadenas.

En el sistema de dirección con diferencial, el diferencial de dirección utiliza la entrada de potencia de un motor hidráulico para aumentar la velocidad de una cadena e igualmente reducir la velocidad de la otra cadena.



Detener la máquina.

El tren de mando inferior incluye los frenos de servicio para reducir la velocidad o detener la máquina. En el sistema de embrague de dirección, los frenos son parte del conjunto del embrague de dirección y también ayudan a hacer girar la máquina. En el sistema de dirección con diferencial, los frenos forman parte del grupo diferencial de dirección en lado izquierdo del tractor y el grupo planetario en el lado derecho del tractor. Los frenos no ayudan a girar el tractor con sistema de dirección con diferencial.



Reducción final del engranaje e incremento de par.

Los mandos finales proporcionan la ultima reducción de velocidad e incremento del par en el tren de mando. Los mandos finales pueden ser engranajes principales o juegos de engranajes planetarios.



Características y ventajas.

Sistema de embrague de dirección.

El sistema de embrague de dirección en los tractores de cadenas con

rueda motriz elevada tiene ciertas características :

Mandos finales de diseño modular = reduce el tiempo de desmontaje.



Diseño de rueda motriz elevada

= aísla los mandos finales del

impacto del tren de rodamiento y

de las cargas inducidas por la

hoja, lo que brinda mayor vida

útil.

Frenos y embragues de dirección

son de discos múltiples enfriados

por aceite = proporciona una alta

capacidad de acarreo de carga y

larga vida útil. No requieren

ajuste y están aislados de los

contaminantes.



Mecanismo del embrague de dirección


Sistema de embrague de dirección.

El sistema de embrague de dirección se encuentra en los tractores de cadenas y en los pequeños cargadores de cadenas.

Sistema de dirección con diferencial.

El sistema de dirección con diferencial esta disponible en algunos tractores de cadenas y en los tractores Challenger estándar para la agricultura.



Componentes del embrague de dirección.

Los embragues de dirección transfieren potencia desde las coronas hasta los mandos finales y hacen girar la maquina. Los embragues de dirección se conectan hidráulicamente y sus principales componentes son los platos del embrague, los discos del embrague, el pistón del embrague, la caja del embrague, la maza de entrada y la maza de salida.



Discos.

Los discos del embrague giran con la maza de entrada y son empujados contra los platos del embrague para transmitir potencia a la caja del embrague. Los discos están empalmados en estrías a la maza de entrada y típicamente son enfriados por aceite.



Platos.

Los platos del embrague están empalmados en estrías a la caja del embrague y la hacen girar cuando el pistón empuja los discos del embrague contra los platos.

Entonces la potencia se transmite a la maza de salida a través de la caja del embrague.



Pistón.

El pistón empuja los discos y los platos conjuntamente para conectar la maza de entrada a la caja del embrague. Para mover el pistón se utiliza aceite hidráulico. Cuando disminuye la presión del aceite, la presión del resorte retrae el pistón y la maza de entrada se desconecta de la caja del embrague.



Caja.

La caja del embrague esta empalmada en estrías a la maza de salida y la hace girar cuando los discos y embragues se conectan. Los platos están empalmados en estrías a los dientes interiores de la caja del embrague y los discos están empalmados en estrías a la maza de entrada.



Maza de entrada.

La maza de entrada transfiere potencia desde el semieje interior hasta la caja del embrague. La maza de entrada esta empalmada en estrías al semieje interior y a los discos de embrague.



Maza de salida.

La maza de salida transfiere potencia desde la caja del embrague hasta el semieje exterior. La maza de salida esta empalmada en

estrías a la caja del embrague y el semieje exterior.



Componentes de los frenos. Los frenos son

típicamente de discos múltiples y enfriados por aceite, se aplican mediante la acción de un resorte y se liberan hidráulicamente. Los frenos disminuyen la velocidad o detienen la maquina y ayudan en el giro.

Los principales componentes de los frenos de servicio son el resorte (s) tipo arandela (Belleville), los platos de los frenos, los discos de los frenos, el pistón de los frenos y la caja de los frenos.



Resortes tipo arandela (Belleville).

Los resortes tipo arandela (Belleville) empujan el pistón para conectar los frenos.

Un módulo de frenos está equipado con uno o dos resortes tipo arandela (Belleville), en dependencia con el modelo del tractor.

Para liberar los frenos se utiliza presión hidráulica.



Platos.

Los platos de los frenos están empalmados en estrías a la caja de los frenos, la cual está fija. Cuando el pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la caja del embrague reduce la velocidad o se detiene y entonces mantiene inmóviles la maza de salida y el semieje exterior.



Discos.

Los discos de los frenos están empalmados en estrías a la caja del embrague y giran con esta. Cuando el pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la caja del embrague reduce la velocidad o se detiene y entonces mantiene inmóviles la maza de salida y el semieje exterior.



Pistón.

El pistón empuja los discos y los platos conjuntamente para reducir la velocidad o detener la caja del embrague.

Los resortes tipo arandela (Belleville) se utilizan para empujar el pistón contra los discos y los platos.

El pistón se retrae por acción de la presión hidráulica.



Caja de los frenos.

La caja de los frenos está empernada a la caja de la punta del eje y se mantiene fija. La misma contiene los discos, los platos y los pistones.

Cuando se conectan los frenos, la caja del embrague se traba a la caja de los frenos para reducir la velocidad o detener el tractor.



Componentes del sistema de dirección con diferencial

Motor y bomba de dirección.

En el sistema de dirección con diferencial, el

motor de la dirección controla la dirección de

giro de la máquina y la bomba proporciona el

flujo de aceite necesario para que funcione el

motor de la dirección.



Motor de la dirección.

El motor de la dirección es un motor de eje angulado y de

desplazamiento fijo, que controla la dirección de giro de la máquina.

Este motor funciona por acción de la presión de aceite proveniente de

la bomba de desplazamiento con pistón. Un cambio en la dirección del

flujo de aceite a través del motor no cambiará la cantidad de par de

salida proveniente del eje del motor.



Bomba de dirección.

Hay dos tipos de bomba de dirección. Una es de desplazamiento variable sobre un pistón axial central; la otra, es una bomba hidrostática.

Ambas bombas están fijadas a la bomba de mando de la transmisión, la cual usa potencia proveniente del motor para hacer girar el eje de entrada.

La bomba proporciona el flujo de aceite necesario para que funcione el motor de la dirección.



Bomba de dirección.


Componentes del juego de engranajes planetarios de la dirección

En el sistema de dirección con diferencial hay tres juegos de engranajes planetarios. A menudo se les llama "planetario de dirección", "planetario de mando" y "planetario compensador". Hay dos entradas de potencia al juego de engranajes planetarios. Una de ellas es el piñón y la corona, que son impulsados por el eje de salida de la transmisión a través de los engranajes de transferencia. La segunda es un piñón que es impulsado por el motor de la dirección. Los tres juegos de engranajes planetarios están interconectados mediante un eje común que conecta los tres engranajes solares.



Componentes de los frenos.

Los frenos son de discos múltiples, enfriados por aceite, se aplican mediante la acción de resortes y se desconectan hidráulicamente. los frenos forman parte de dos módulos diferentes del tractor. Uno de los módulos es el grupo diferencial de dirección, instalado en el lado izquierdo del tractor, y el otro, es el grupo planetario, instalado en el lado derecho del tractor. Los frenos se utilizan para detener el tractor y no ayudan en el giro. Los principales componentes de los frenos son la maza, los pistones, el retenedor, los resortes de arandela (Belleville), las cajas, los discos y los platos.



Juego de la corona de dirección.

El juego de la corona de dirección recibe potencia del motor de la dirección para hacer girar el vehículo. El mismo consta de un piñón diferencial y una corona.

Piñón diferencial.

El piñón diferencial esta empalmado en estrías al motor de la dirección por uno de los extremos. El otro extremo se intercepta con la corona, unida al diferencial de dirección, en un ángulo de 90°.

El piñón diferencial hace girar la corona, la cual envía potencia a través del diferencial de dirección.



Corona.

El piñón diferencial hace girar la corona, la cual esta unida

a la caja del diferencial de dirección. La corona transmite

potencia a través del diferencial de dirección.



Juego de la corona de transmisión.

El juego de la corona recibe potencia a partir del engranaje

de transferencia, que esta conectado a 90° y la transmite al

diferencial. El juego de la corona de la transmisión consta

del piñón diferencial cónico y de la corona cónica.



Engranajes planetarios del mando final.

Los engranajes planetarios proporcionan la última reducción de velocidad e incremento de par en el tren de mando. Los principales componentes son el engranaje solar, la corona y un juego de engranajes planetarios. Los engranajes del mando final planetario transmiten potencia desde el diferencial de dirección para impulsar las cadenas.



Mandos finales del engranaje principal.

El mando final del engranaje principal proporciona la

ultima reducción de velocidad y aumento de par en el

tren de mando. El mismo consta de un piñón diferencial

y un engranaje principal.



Características

- Transmiten potencia desde el motor a la

transmisión.

- Utilizan energía de un fluido en movimiento para

transmitir potencia.

MECANISMOS HIDRAULICOS DE TRANSMISION DE POTENCIA


1. Acoplamiento Hidráulico

- Consta de los siguientes elementos:

1- Bomba o Impelente.- Fijado a la

volante del motor. Es el miembro

impulsor. Gira impulsado por la

volante y empuja el aceite.

2- Turbina: Miembro impulsado. Es

movida por el aceite proveniente

de la bomba y transmite la potencia

necesaria para mover la máquina.

Ambos están hechos de Aluminio por

lo que sufre dilatación ante

grandes temperaturas.



2. Convertidor de Par.

- También consta de un impelente y

una turbina, cuyas paletas son

curvas para acelerar el flujo del

aceite en el caso de la turbina y

para dirigir el flujo hacia el

impelente en el caso de la turbina.

- Consta además de un Estator que

es un elemento estático que

redirige el flujo de regreso al

impelente en la dirección de giro.

Esto incrementa la cantidad de

par transferido desde el impelente

a la turbina y hace que el par se

multiplique



Características y Ventajas

- Multiplicación de Par = Incrementa la salida de par

cuando trabaja contra una carga.

- Automático = Permite el cambio sobre la marcha.

- Amortigua los choques = Vida útil mas prolongada a las

piezas del tren de fuerza.



2.1. Tipos de Convertidores

a) De Embrague Unidireccional

- Permite que el estator gire libremente cuando no es necesaria la multiplicación de par, haciendo que el convertidor funcione como un acoplamiento hidráulico.

- Tiene los siguientes elementos adicionales: Una leva, rodillos, resortes y una maza.

Modo Cerrado.- Bajo carga, el aceite empuja los álabes del estator en sentido horario, por lo que los rodillos se traban y fijan al estator. En este caso el estator envía el aceite de regreso al impelente y multiplica el par.



Modo Abierto.-

Cuando la velocidad del impelente y la turbina se incrementan, el aceite golpea la parte posterior de los álabes del estator, haciendo que este gire en sentido antihorario. Esto hace que el estator pueda girar libremente sin enviar el aceite de regreso al impelente. En este caso el convertidor funciona simplemente con un acople.



b) De Capacidad Variable

- Permite que el operador pueda limitar el incremento de fuerza en el convertidor de par para reducir el deslizamiento de las ruedas y desviar parte de la potencia del motor hacia el sistema hidráulico.

- Puede funcionar a capacidades diferentes. Un cambio en la capacidad del impelente trae como resultado un cambio de par de salida.



c) De Embrague de Impelente (Impeller Clutch)

- Hace posible la variación de par de salida del convertidor sobre una gama extensa.

- Incluye una válvula de solenoide de embrague y un paquete de embrague de discos múltiples.

- La válvula de solenoide del embrague del impelente, controlada por el módulo de control de la transmisión (ECM), se activa a través del pedal de freno izquierdo.

- El embrague se activa hidráulicamente. Acopla al impelente con la caja del convertidor.

- Cuando el ECM incrementa la corriente, se reduce la presión del embrague del impelente.

- Cuando la corriente está en cero, la presión está al máximo y funciona como un convertidor convencional.



d) De embrague de traba (Lock-Up Clutch)

- Proporciona conexión directa entre la transmisión y el motor.

- Se engancha automáticamente cada vez que las condiciones de funcionamiento exigen transmisión mecánica, dando mayor eficiencia al tren de mando.

- Está situado dentro de la caja del convertidor.

- Engancha la turbina a la caja del convertidor haciendo que el impelente y la turbina giren a la misma velocidad que el motor.

- El flujo de aceite hacia el embrague es controlado por la válvula solenoide del embrague que es activada por el ECM.



3. Divisor de Par

-Es un convertidor de par con engranajes planetarios integrados en su parte frontal.

- Esto permite una división variable del par del motor entre el juego de engranajes planetario y el convertidor.

-Las salidas del juego de engranajes y del convertidor están conectadas al eje de salida del divisor de par.

- El convertidor proporciona multiplicación de par para las cargas pesadas mientras que el juego de engranajes planetario proporciona cerca del 30% de transmisión mecánica en situaciones de carga ligera.



Características y Ventajas.

- Multiplicación de par = Incrementa el par de salida cuando trabaja contra una carga.

- Amortigua los golpes = Vida útil más prolongada para las piezas del tren de fuerza.

- Transmisión mecánica = Eficiencia incrementada para carga ligera.




Luis Fernando Vásquez Ramos


SISTEMA HYDRÁULICO DE LA TRANSMISIÓN

(1) Priority valve

(2) Wire harness for the electronic control module

(3) Torque converter inlet relief valve

(4) Oil filter for brakes and for transmission controls

(5) Modulating valves and the main relief valve (transmission)

(6) Brake control valve

(7D) Steering differential and brake on the left side of the machine

(7E) Planetary gears and brake on the right side of the machine

(8) Passage for the lubrication of the transmission and the bevel gear

(9) Oil cooler

(10) Torque converter outlet relief valve

(11) Torque converter

(12) Power train oil pump

(13) Pump drive

(14) Passages to the steering differential, planetary gears and brake lubrication

(15) Oil filter for the torque converter

(16) Check valve

(A) Transmission and controls section

(B) Torque converter and lubrication section

(C) Transmission and torque converter scavenge section

El sistema hidráulico de la transmisión utiliza la bomba (12). La bomba consiste en tres secciones. La bomba del aceite (12) se monta junto a la bomba hidráulica de implemento. Los ejes de las dos bombas son conectados por ranuras. La bomba es conducida del motor por los engranajes en la cubierta de la rueda volante. La caja del engranaje cónico es el colector de aceite para la transmisión.


Válvula de prioridad:

La válvula de prioridad se cerciora de que la presión del aceite esté primero disponible para el control de la transmisión. Como la prioridad siguiente, la válvula de prioridad provee el aceite para frenar.

La válvula de prioridad también provee el aceite para estas aplicaciones: suministro para el convertidor de par, la lubricación para los frenos y la lubricación para la transmisión.

La válvula de prioridad tiene dos modos de operación: modo normal y modo de la prioridad.

El módulo de control electrónico controla la corriente al solenoide.

No se envía ninguna corriente a la válvula de prioridad bajo condiciones de funcionamiento específicas para mantener la presión adecuada a los controles de la transmisión y a los controles del freno. La válvula de prioridad está en la alta presión en este modo.

No se aplica ninguna corriente a la válvula de prioridad durante las condiciones siguientes:

Velocidad del motor que es menos de 1300 RPM·

Temperatura de aceite del tren de potencia a menos que 40°C (104°F)·

Durante la ejecución de uno cambio de marcha·

Durante la calibración de la transmisión


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