SISTEMA DE TRANSMISIÓN DEL VEHÍCULO
•
Constitución y funcionamiento del sistema de
transmisión del vehículo.
•
Procesos de desmontaje, montaje y
reparación del sistema de transmisión del
vehículo.
•
Mantenimiento del sistema de transmisión del
vehículo.
TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DEL CIGÜEÑAL A LAS RUEDAS
EMBRAGUE CAJA DE
CAMBIOS DIFERENCIAL
SEMIPALIER Y REDUCCIÓN FINAL
SEMIPALIER Y REDUCCIÓN FINAL
MOTOR
RUEDA
RUEDA
Cigüeñal del Motor
Volante de Inercia
El Embrague
Sistema que permite transmitir e interrumpir
la transmisión de energía mecánica.
Permite al conductor de un vehículo
controlar la transmisión del par motor desde
el motor hacia las ruedas
6
Según su accionamiento:
Manuales: Controlado por el conductor por medio de un pedal o palanca.
Automáticos: En función del régimen de funcionamiento del motor
REQUERIMIENTOS DE LOS EMBRAGUES
El movimiento no se transmita
bruscamente o a tirones con
el vehículo parado, o cuando
varía
el
régimen
de
revoluciones del motor.
Progresivo
VEHÍCULOS CON MOTOR TÉRMICO
Para iniciar la marcha hay que transmitir el par motor a bajo régimen progresivamente por resbalamiento mecánico o viscoso, hasta conseguir un acoplamiento rígido entre el motor y las ruedas del vehículo a través del cambio de velocidades.
Si el cambio de velocidades es mecánico el embrague desconecta el motor de las ruedas para cambiar de velocidad o para detener el vehículo sin detener el motor.
Debe poseer suficiente fuerza para que no patine con el motor funcionando a pleno rendimiento y a la vez proporcionar una marcha suave.
Resistente debido a que por él pasa todo el par motor.
EL EMBRAGUE UNE O SEPARA DOS EJES.
Dos discos pueden acercarse o alejarse entre sí, cuando entran en contacto, tras un instante inicial de deslizamiento, quedan unidos firmemente girando solidarios.
Normalmente el embrague está en posición de transmisión del movimiento, el par motor pasa al primario de la caja de cambios.
11
DE FRICCIÓN
Unión de dos piezas que al adherirse forman el
efecto de una sola
HIDRÁULICOS
Electromagnéticos
Menos usados. Se basan en el los efectos de
acción de campos magnéticos.
Centrífugo
Están constituidos por una
parte motriz, que transmite el
giro a una parte conducida,
utilizando la adherencia entre
los dos elementos y una
presión aplicada que los une
fuertemente entre si.
Está compuesto por el disco
de embrague y el plato de
presión.
Denominada
campana.
Unida al volante de inercia
del motor mediante tornillos, encierra entre ella y el
volante al resto de las piezas, y gira solidaria con él.
Es un disco metálico sobre el cual, en su parte periférica, van unidas mediante remaches dos coronas circulares denominadas forros de embrague, constituidos por amianto, resinas sintéticas e hilos de cobre o latón, que constituyen un material altamente resistente a la fricción. En su parte central lleva un manguito estriado en su interior, dentro del cual se aloja un extremo del eje primario de la caja de cambios, que está estriado exteriormente con un diseño acoplable al que el disco de embrague lleva en su interior.
Disco de embrague
Metálico, con forma de corona circular del mismo tamaño
que los forros de embrague, lleva unos soportes sobre los
cuales actúan las patillas.
Generalmente 9 ó 12. Se apoyan por uno de sus extremos sobre la campana y por el otro sobre el plato opresor.
Diafragma: Por su menor número de componentes reduce la fricción y el desgaste, garantiza un mejor funcionamiento, buen rendimiento y aumenta la durabilidad. La fuerza de apriete aumenta con el desgaste del disco, lo que evita que el embrague patine prematuramente. No requiere de ningún ajuste. Su accionamiento es más suave y más confortable para el conductor. Fácil montaje.
Generalmente 3 ó 4. Actúan como palancas de primer
género y tienen un punto de apoyo y giro unido a la
campana. Por uno de sus extremos las patillas actúan sobre
el soporte del plato opresor y por el otro sobre el anillo de
patillas.
Formado por un rodamiento axial con un orificio
central por el que pasa el eje primario. Este collarín
se apoya por un lado en el anillo de patillas y por el
otro recibe el empuje de la horquilla.
Sistema hidráulico o de varillas y palancas: Transmite el movimiento, desde el pedal de embrague hasta la horquilla. Una de las varillas, llamada varilla tensora, va roscada en sus extremos y sirve para la regulación del embrague.
1. Árbol del motor
2. Volante
3. Campana
4. Disco de embrague
5. Plato Opresor
6. Muelles
7. Patilla
Funcionamiento
:
Embragado: los muelles mantienen al plato opresor desplazado hacia el volante del motor, oprimiendo fuertemente entre ambos al disco de embrague. El giro del volante y del plato opresor se transmite al disco y de éste al eje primario de la caja de cambios.
En la posición de embragado siempre que el motor se encuentre en marcha estarán girando solidariamente el volante, la campana, el plato opresor, los muelles, las patillas y el anillo de patillas. También giran el disco de embrague y el eje primario.
La presión que ejercen los resortes sobre la carcasa hace que el disco quede fuertemente aprisionado contra el volante. En este momento, el volante transmite el movimiento al disco que, a su vez, por mediación del manguito estriado, lo transmite al primario de la caja de cambios.
Disco de embrague Es un disco de acero con unos cortes radiales en su periferia que forman unas lengüetas o segmentos circulares dobladas en dos sentidos. Va unido al platillo con interposición de los muelles que le confieren la deseable elasticidad. El disco lleva un manguito estriado para su acoplamiento al árbol primario de la caja de cambios.
Al disco por medio de remaches o bien pegados, van sujetos los forros, que son lisos por la cara de acoplamiento a las lengüetas y estriados por la cara exterior o zona de fricción. Las cabezas de los remaches van embutidas dentro del forro para evitar que rocen contra la superficie de asiento en el volante y plato de presión. Los segmentos circulares curvados y arqueados hacia afuera ceden bajo la presión del embrague y, al embragar, su posición es casi plana, atacando así de forma progresiva.
6
1.- Disco de embrague. 2.- Corte radial.
3.- Platillo. 4.- Muelles.
Forro
Remache
Manguito mandrinado
Pieza que va montada entre el disco de fricción y la cubierta o carcasa. Sirve para el acoplamiento del conjunto al volante de inercia del motor por medio del disco de fricción.
Constituido por un disco de acero, en forma de corona circular con espesor suficiente como para no deformarse.
Según los dispositivos que efectúan la presión sobre la maza, se clasifican en :
Embrague de muelles. Embrague de diafragma. Embrague automático.
Embrague de discos múltiples.
Embrague de muelles
En este embrague la presión se efectúa por medio
de una serie de
muelles
repartidos uniformemente
1
2
3
1 .- P lato o p reso r.
Embrague de diafragma:
Los muelles son sustituidos por un
diafragma elástico de acero especial, encajado en la periferia del plato de
presión, que lo oprime contra el disco de embrague. El diafragma tiene forma
cónica y lleva unos cortes radiales que parten del centro, cuyos extremos sirven para su sujeción a la carcasa.
Ventajas:
Mejor equilibrado, Tamaño reducido,
Menor esfuerzo de desembragado,
1. Carcasa
2. Disco de embrague
3. Forro
4. Diafragma
5. Collarín de empuje
6. Eje primario
7. Eje intermediario
Diafragma: El mayor esfuerzo se da en el semidesembragado, hasta vencer la fuerza inicial de inversión en la conicidad del diafragma.
Luego disminuye el esfuerzo hasta el final de desembrague, aunque se mantiene ligeramente constante en el recorrido del pedal.
Muelles: el esfuerzo es creciente a medida que se van comprimiendo los muelles.
Fuerza Kp
Desplazamiento mm
1.- Embrague de muelles. 2.- Embrague de diafragma. 1
2
Diferencia de esfuerzos aplicados al pedal en embragues de las mismas dimensiones.
Efectúa el proceso en el arranque y en el cambio de marchas automáticamente, sin accionar el pedal.
No lleva collarín ni mando de accionamiento, la acción de embragado y
desembragado la hacen unos contrapesos que funcionan por fuerza centrífuga de giro del motor.
Embrague automático mecánico
:
1. Eje motor
2. Volante de inercia 3. Articulación
4. Masa centrífuga 5. Resorte
6. Plato Opresor
Cuando el motor gira a ralentí, los contrapesos no ejerzan acción
sobre el plato opresor, quedando el disco
libre, desembragado.
Al acelerar y aumentar las revoluciones del motor, la fuerza
centrífuga desplaza los contrapesos hacia la periferia, basculan
sobres su eje de montaje, empujan al plato de presión hacia su
acoplamiento con el disco, quedando embragado. El proceso es
totalmente progresivo, ya que la presión de acoplamiento ejercida
por los contrapesos está en función del régimen de giro del
motor.
Embrague Automático Hidráulico
Compuesto por tres émbolos y tres válvulas de accionamiento por fuerza excéntrica, provee un acoplamiento elástico y progresivo sin pérdida de potencia en función de las velocidades de giro del eje conductor y el
conducido. Este mecanismo es sencillo y robusto. Con unas dimensiones muy ajustadas es capaz de transmitir un elevado par en ambos sentidos. Los seis cilindros y los tres conductos
Este embrague se instala cuando, por el volante del motor, el tamaño del disco no es suficiente para transmitir todo el par motor. Se emplean varios discos, cuya superficie total de adherencia es equivalente a la que necesitaría un sólo disco. Sobre el extremo del eje primario va el mandril, cuyos nervios soportan los
discos metálicos hembras, entre éstos están intercalados con los discos machos, que por su periferia son llevados por las estrías interiores de la campana.
La campana está unida al volante.
Embrague de discos múltiples
Detalle disco macho
Detalle disco hembra
1. Eje motor
2. Volante de Inercia
3. Carcasa con mandrinado interior 4. Disco macho
5. Disco hembra 6. Eje Primario
Este embrague se sumerge, generalmente, en aceite
fluido o una mezcla de aceite y petróleo.
Con el mismo principio se construyen embragues de
varios discos en seco, forrados con tejido de amianto.
Algunos embragues de este tipo se usan en los
tractores de cadenas para su dirección. En este caso
son accionados con una leva mandada con una
1. Conexión con el eje 2. Carcasa
3. Mandrinado Interior 4. Disco macho
Los sistemas de mando pueden ser de tres tipos: Accionamiento mecánico.
Accionamiento hidráulico. Accionamiento neumático.
El desplazamiento de los resortes o del diafragma para desacoplar el embrague se realiza por medio de un cojinete de empuje, llamado collarín, montado sobre el árbol primario de la caja de cambios y accionado por la palanca de embrague.
En este collarín va montado un cojinete axial para que el empuje ejercido no interfiera en el giro de las partes móviles del embrague.
Para el desplazamiento del collarín se emplea un dispositivo de horquilla montada sobres la carcasa del embrague, y una palanca de accionamiento, situada en el interior de la carrocería y al alcance del pie del conductor.
Para embragues de gran presión. Se usa con el fin de aminorar el esfuerzo a transmitir en el pedal y para que el accionamiento sea más suave, se
intercala entre el pedal y la palanca de desembrague un sistema hidráulico, que consiste en un bombín emisor y un pistón receptor.
El accionamiento neumático es poco empleado.
Consiste en la instalación en un depósito que envía el aire
a un servo - embrague a través de una tubería flexible. El
servo - embrague sirve para distribuir el aire en la
1 .- C o llar ín. 2 .- P rim ar io . 3 .- H o rq u illa.
4 .- P ed a l d e e m brag u e. 5 .- C o jin ete ax ia l.
6 .- V arilla tensad o ra. 1
2
3
6
1. Disco 2. Plato 3. Collarín 4. Horquilla 5. Pistón
6. Tubería a Presión 7. Depósito
8. Bombín
Hasta hace poco en la mayoría de los tractores el TDF era accionado por el eje primario de la caja de cambios, así al pisar el pedal del embrague se detenía el movimiento del tractor y de la toma de fuerza. Cuando el tractor iba
remolcando una máquina accionada por la toma de fuerza había atascos y alteraciones en el trabajo de la máquina.
Actualmente se independiza el movimiento de la caja de cambios de el del TDF con un embrague de doble disco.
Los elementos son iguales a los del embrague monodisco, pero con un disco de embrague más y un plato opresor más colocado entre los dos discos de
embrague.
El segundo disco de embrague da movimiento a la toma de fuerza. Va sobre un tubo estriado exteriormente por el interior del cual pasa, totalmente
independiente de él, el eje primario de la caja de cambios.
Los dos platos opresores se unen con tornillos, en uno de cuyos extremos se intercala un muelle de presión que apoya por un lado sobre la tuerca del tornillo, y por el otro sobre el segundo plato opresor.
El volante del motor lleva unos topes para limitar el recorrido del primer plato opresor.
4 2
5
6
8 7
3
9 1
1. Disco del eje primario 2. Disco del TDF
3. Primer Plato Opresor 4. Segundo Plato Opresor 5. Tope del primer plato 6. Muelle del disco del TDF 7. Muelle del embrague
1. Cuando el pedal del embrague está suelto los muelles presionan sobre el segundo plato opresor, éste sobre el disco de la toma de fuerza, éste, a su vez, sobre el primer plato
2. Al pisar el pedal a la mitad del recorrido las patillas tiran del segundo plato opresor y éste a través de los tornillos y muelles de unión, tira del primer plato opresor separándolo del volante y quedando el disco del eje primario
3. Al seguir pisando el pedal del embrague hasta el final de su recorrido las patillas de embrague siguen tirando del segundo plato opresor, y al llegar el primer plato a los topes del volante, el segundo plato se separa del primero comprimiendo los muelles situados en los tornillos de unión de los dos platos, dejando libre al disco de
embrague de la toma de fuerza quedando ésta, también, desembragada.
1. Volante de Inercia 2. Disco del eje primario 3. Disco de eje del TDF 4. Eje primario
Averías más frecuentes
El embrague patina
Reglaje Defectuoso Comprobar y hacer reglaje
Disco Engrasado o sucio Desmontar el embrague y comprobar
Forros desgastados Sustituir el disco
Falta de presión en los muelles Desmontar y comprobar muelles
Vibración del Tractor al Embragar
El disco no asienta bien sobre el volante por estar deformado Comprobar el alabeo y cambiar el disco.
Por falta de progresividad, al no actuar los muelles amortiguadores Casquillo roto o desgastado
Las velocidades rascan al cambiar.
Mal reglaje, al pisar el pedal a fondo, no se suelta el disco por completo. Hacer un reglaje correcto para remediarlo
Ruidos, Falta de grasa en el collarín, o cojinete axial en mal estado Engrasar o cambiar el collarín.
Golpeteo en su funcionamiento:
Por desgaste en el casquillo del árbol primario Cambiar el casquillo.
Platillo de apoyo del collarín desencajado Hacer reglaje del plato opresor.
Es un embrague automático que permite que el motor transmita el par cuando llega a un determinado régimen de giro.
Se basa en la transmisión de energía de una bomba centrífuga a una turbina por medio de un aceite mineral.
Se pueden suponer dos ventiladores enfrentados; el ventilador activo mueve el proyecta el aire sobre el otro sin conectar y gira como una turbina.
Está constituido por dos coronas giratorias, que tienen forma de semitoroide, provistas de unos tabiques planos llamados álabes. La corona motriz va unida al
árbol motor y constituye la bomba centrífuga, la otra, unida al primario de la caja de cambios constituye la turbina o corona arrastrada.
Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas.
Cuando el motor gira, el aceite de la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina incidiendo en sus álabes
paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba corona o motriz, formando un torbellino tórico.
La energía cinética del aceite que choca contra los álabes de la turbina produce un par que tiende a hacerla girar.
En ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y el par transmitido a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente. Hay un resbalamiento total entre bomba y turbina y esta permanece inmóvil. El aceite resbala por los
álabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.
Cuando el motor gira rápidamente, el aceite es impulsado con gran fuerza contra la turbina y ésta es arrastrada sin que exista apenas resbalamiento entre ambas.
El par pasa a la transmisión, cualquiera que sea el par resistente y aunque el motor se acelere rápidamente el movimiento del tractor se produce
progresivamente, existiendo un resbalamiento que disminuye a medida que se va venciendo al par resistente.
Con una demanda mayor de fuerza en el tractor, su velocidad disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor continua desarrollando su par máximo a costa de un mayor resbalamiento, así se puede mantener más tiempo la marcha sin peligro de que el motor se cale.
Ventajas
Ausencia de desgaste.
Gran duración.
Es muy elástico.
Es muy progresivo.
Bajo coste de entretenimiento, no exigiendo más
atención que el cambio periódico del aceite.
La capacidad de transmisión de potencia de estos
1. Cigüeñal
2. Volante de Inercia
3. Turbina
4. Álabes
5. Rotor
Considérense los forros de un embrague.
CÁLCULO DE UN EMBRAGUE DE FRICCIÓN
d r R
r: Radio interior del forro
R: Radio exterior.
p: Presión ejercida sobre el disco por los muelles (se
puede suponer constante en toda la superficie del forro)
2 2 2 2 2
-)
d
2
+
d
+
(
=
-)
d
+
(
=
dF
Como d2 = 0 se tiene que:
p
d
2
=
dF
F
=
p
(R
2-
r
2)
Siendo m el coeficiente de rozamiento forro-volante, la fuerza de rozamiento R originada por dF es:
m
d
p
2
=
dR
La fuerza de rozamiento total será:
R r R rd
2
p
=
R
=
dR
m
R r 2 2 2 p = R
m
R
=
p
m
(R
2-
r
2)
E l par transm itido por una cara del forro: dR = dM 1 m
p d 2
=
dM 1 2
R r 3 3 2 1 3 r -R p 2 = d p 2 =
M m m
3 r -R p 2 = M 3 3
1 m
C om o el disco de em brague actúa sobre el v olante por una cara y sobre la cam pana a trav és del plato opresor:
) r -(R p 3 4 = M 2 =
D espejando p se tiene: ) r -(R 4 M 3 = p 3 3 m
S ustituyendo en (I) se tiene:
) r -(R 4 ) r -(R M 3 = F 3 3 2 2 m 3 3 2 2 r -R r -R M 4 3 = F m
E cuación que determ ina la fuerza que tienen que ejercer los m uelles sobre el plato opresor para transm itir con un em brague de dim ensiones r, R , un par m otor M .
M
r F
F
F
1
F
1=
O T R O S T IPO S D E EM B R A G U E S D E IN T E R É S E N A G R IC U LT U R A .
C álcu lo d e un em b rag u e d e g arras
E l em brague de garras es usado en m ecanización agraria com o elem ento de seguridad de las transm isiones.
C alcular un em brague de garras supo ne calcular la fuerza F1 necesaria para transm itir un par
M.
S ea el ángulo del diente, si suponem os que em puja un sólo diente la acción F1 debida al par
M será:
F
F1
F
1=
Las com ponentes norm al y tangencial al diente de F y F1 son: N orm al: F 1.cos + F sen
T angencial: F 1.sen - F co s
S iendo m = tg ( ángulo de rozam iento) el coeficiente de rozam iento, habrá deslizam iento de un diente sobre otro cuando:
m
+ F • sen ) = F sen - F •cos cos
(F1 1 •
D iv idiendo por co s :
) -tg( = tg tg + 1 tg -tg = F F 1
C om o:
r F = M 1 ) -tg( r F = M
D e donde la fuerza de em puje F para transm itir un par M v iene dada por:
r ) -tg( M =
c d g
r
M
m /2 m /2
R K
C álcu lo d e un em b rag u e cen trífu go
cdg
r
M
m/2 m/2
R K
S ea r el c.d.g. de los contrapeso s y R el radio interno de la carcasa.
r K • x • sen m
=
La fuerza tangencial que origina:
m
• F Ft
m • m • •r K • x • sen F1 2
E l par m otor transm itido es:
m •R • m r K • x • sen =
R F =
Mt 1 2
d s
R
F
C álcu lo d e u n em b rag u e có n ico
E ste tipo de em brague es adecuado para transm itir altos v alores de par m otor con un m ínim o espacio. R F ds P
S ea p la presión ejercida por una cara sobre otra:
sen d 2 =
p sen
d 2
=
dF
(I)
La fuerza de rozam iento:
p sen
d 2
=
dFR
m
E l par transm itido será:
• dF dM R
S ustituyendo se tiene:
m sen d • • • p • • 2
dM 2
E l par total transm itido será:
3 r -R sen 1 p 2 = M 3 3 m
(II)
D e (I) se obtiene:
R r sen d • p 2 = F Integrando: 2 r -R sen 1 p 2 = F 2 2 (III)
D espejando p en (III) y sustituyendo en (II) se tiene:
2 2 3 3 r -R sen F 3 r -R sen 1 2 M m 2 2 3 3 r -R r -R F 3 2 =
M m
P or tanto:
E M B R A G U E H ID R O ST ÁT IC O
E l esquem a ISO - C E TO P de una transm isión hidrostática de potencia puede, entre otros, ser com o se presenta a continuación.
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 .- Depó sito. 2 .- Filtro a spira ción. 3 .- Mo to r tra cto r. 4 .- Bo mba . 5 .- Ma nó metro .
6 .- Vá lv ula limita do ra de presió n. 7 .- Distribuido r.
8 .- Mo to r hidraúlico. 9 .- Filtro reto rno .
E l funcionam iento es com o sigue:
E l aceite contenido en el depósito a trav és del filtro de m allas y por tuberías de baja presión llega a al bom ba de caudal variable accionada por el m otor alternativo. E n la bom ba tom a alta presión y es env iado por las tuberías adecuadas ha sta el distribuidor m anual de tres posiciones y seis v ías. E n la tubería de im pulsión se coloca una deriv ación que llev a el aceite a un m anóm etro con pulsador que perm ite v isualizar la presión de trabajo del circuito y una segunda deriv ación que llev a el aceite a una válvula lim itadora de presión. E sta v álv ula, si la presión del aceite supera el v alor m áxim o perm isible en el circuito se abre y descarga a depósito.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.- Depósito.
2.- Filtro aspiración. 3.- Motor tractor. 4.- Bomba. 5.- Manómetro.
6.- Válvula limitadora de presión. 7.- Distribuidor.
8.- Motor hidraúlico. 9.- Filtro retorno.
