III MODULO CURSO: SISTEMAS
COMPONENTES DEL TREN DE FUERZA DE TRANSMISION
TRANSMISIONES - 1
1.1 Introducción.- uno de los mayores retos ha sido el de encontrar un método
eficiente y confiable de transmitir potencia desde el motor hasta los componentes de los mandos finales.
1.1.1 Historia de la transmisión.- Las primeras maquinas equipadas con sistemas
de transmisión mecánicos. 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.
1.2. Introducción a los componentes del tren de mando de las máquinas de ruedas
En esta sección se estudiará los componentes principales del Tren de Mando de
ruedas tales como:
COMPONENTES DE UN CARGADOR
Los componentes principales de una pala cargadora de ruedas se han mantenido a lo largo de los años en todas las marcas y modelos, sin embargo el avance de las
modelos.
En los modelos pequeños se impone actualmente un sistema de transmisión hidrostática totalmente distinto de las transmisiones convencionales.
En los modelos más grandes de palas de ruedas existen variantes con transmisión eléctrica y motores eléctricos tirando de las ruedas.
Lo que aquí vamos a describir es el sistema tradicional que se sigue manteniendo en las palas medianas y grandes que vemos habitualmente.
CHASIS
El chasis esta formado normalmente en una cargadora común por dos partes
delantera y trasera unidas por el centro por dos bulónes que permiten el giro de una
respecto de la otra.
La parte trasera soporta el diferencial trasero, motor, cabina, transmisión y los depósitos de fluidos.
La parte delantera soporta el diferencial delantero, brazos y cucharón, botellas hidráulicas y otros componentes hidráulicos.
1.2.0. MOTOR:
MOTOR .- El motor y todos sus componentes periféricos también han sufrido
abundantes transformaciones tecnológicas
a lo largo de los años, fundamentalmente el sistema de gestión de la inyección que de mecánico se ha convertido en electrónico, la refrigeración por ventiladores movidos hidráulicamente que adaptan su velocidad a la demanda de cada momento. Los sistemas de dirección y frenos que se accionan hidráulicamente evitando
compresores de aire, calderines, complicadas válvulas, etc.
La demanda de la legislación en cuanto a emisiones contaminantes obliga a los fabricantes a afinar cada vez más los componentes para conseguir cumplir la normativa. En este sentido los motores están evolucionando sus sistemas para conseguir mayor potencia, menor consumo, menor número de componentes, mayor fiabilidad y todo ello respetando el medio ambiente.
1.2.1. 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.
1.2.2. SERVOTRANSMISIÓN
TRANSMISIÓN
Dentro del concepto transmisión podemos distinguir tres componentes principales: Convertidor, transmisión propiamente dicha y caja de transferencia.
El componente que une el motor con la transmisión es el convertidor de par que hace las veces de embrague automático en una pala de ruedas. Pueden existir diversos modelos de convertidores dependiendo del modelo y marca de la máquina, pero su funcionamiento se reduce a efectuar el acoplamiento motor- transmisión.
La transmisión propiamente dicha es en resumen como la caja de cambios de un automóvil, su funcionamiento nos permite cambiar de una velocidad a otra
procurando hacerlo de la manera más suave posible. Dependiendo de la marca y el modelo se pueden presentar diversos tipos de transmisiones con sus ventajas e inconvenientes.
Por último la caja de transferencia es la que lleva la fuerza de salida de la transmisión al diferencial delantero y trasero repartiendo la carga.
Conservó las ventajas del sistema mecánico, pero le agregó una característica, embragues y controles accionados hidráulicamente. La introducción de los elementos hidráulicos en los sistemas de transmisión de potencia .Utilizando Además de las bombas, mangueras, reguladores, acumuladores y convertidores de par, 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.
- Servotransmisión planetaria - Servotransmisión de Contra-Ejes
Los componentes básicos de la Servotransmisión del tipo de Contra-Eje son: - Ejes del embrague: los cuales proporcionan el montaje a los engranajes y a los conjuntos de embrague.
- Engranajes de transmisión constante: estos proporcionan la velocidad y el sentido de marcha que varían mediante el acople o desacople del embrague.
- 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.
1.2.3. 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.
1.2.4. 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: - Grupo del diferencial/conjunto de la corona.
- El grupo de freno.
- El grupo de mando final de engranajes planetarios. - El grupo de eje.
GRUPO DIFERENCIAL/CONJUNTO DE LA CORONA
DIFERENCIALES
Es el componente que menos ha cambiado durante el paso de los años, si bien es verdad que últimamente se ha producido una evolución en la que los mandos finales y los frenos tienden a situarse en el centro formando un todo con la piña del
diferencial obteniendo dos finalidades importantes: Separar los mandos finales de la zona de impactos exteriores que siempre es una fuente de averías y posibilitando bañar en aceite los discos de freno mejorando su refrigeración y aumentando su vida útil así como prolongando su mantenimiento.
Los componentes principales del conjunto de la corona son: - Piñón de ataque o de entrada.
- Corona.
- Engranajes satélites. - Cruceta.
- El conjunto de caja del diferencial. - Engranajes laterales o de salida.
GRUPO DE FRENO
El grupo del freno de servicio 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.
1.3. INTRODUCCIÓN A LOS COMPONENTES DEL TREN DE MANDO DE LAS MAQUINAS DE CADENAS
En esta sección se estudiará los componentes principales del Tren de Mando utilizado en las máquinas
Caterpillar de cadenas tales como: tractores de cadenas, excavadoras, cargadores de cadenas, etc.
1.3.1. Convertidor de Par 1.3.2. Servotransmisión
1.3.3. Engranajes de transferencia 1.3.4. Sistema de tren de mando inferior Conjunto de la corona
Embragues de dirección y frenos Mandos finales
3. Transmisiones
3.1. Necesidad de la transmisión
La potencia proveniente del motor a través de la volante al eje de mando debe de controlarse, así como también su velocidad, dirección y fuerza. Esta potencia
controlada se convierte en potencia útil. La transformación de la potencia se realiza a través de la transmisión. La transmisión cumple con esta función, utilizando los engranajes de cambios de velocidad y/o embragues planetarios actuados
hidráulicamente, los que proporcionan diferentes gamas de velocidad terrestre en la máquina.
3.1.2. Ventajas de las transmisiones CAT®
- Cambios automáticos más suaves = Disminución de la fatiga del operador e incremento de la vida útil del tren de fuerza.
- Componentes modulares = Proporcionan un servicio más rápido en menos tiempo. - Cambios electrónicos = Proporciona regularmente cambios suaves mediante
controles accionados con las puntas de los dedos.
- Modulación individual en los = Disminuye los aumentos repentinos de par y los cambios embragues ICM abruptos, reduce el desgaste en el tren de mando y proporciona cambios más suaves que mejoran el movimiento de la máquina.
3.1.3. Aplicaciones
- Tractores de cadenas: Servotransmisión planetaria, sus velocidades son 3 de avance y 3 de retroceso.
- Cargadores de ruedas: Servotransmisión planetaria o Servotransmisión mecánica de contra eje con dirección hidrostática, sus velocidades son 3 a 4 de avance y 3 a 4 de retroceso.
- Camiones de obra: Servotransmisión de modulación individual del embrague ICM, sus velocidades son 5 a 7 de avance y 1 de retroceso.
- Retroexcavadoras cargadoras: Servotransmisión mecánica de contra eje, sus velocidades son 4 de avance y 4 de retroceso.
3.2. Servotransmisión planetaria (Power Shift) - juegos de engranajes planetarios
Porta-Satélites.- detenido: Se obtiene una rotación inversa entre el solar y la
corona.
Engranaje Solar.- detenido: El PortaSatélites gira a una velocidad más lenta
que la corona pero en el mismo sentido.
Corona detenida: El PortaSatélites 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.
Transmisión mecánica: Si dos miembros están detenidos, el resultado es una
transmisión mecánica, la velocidad de salida es igual a la velocidad de entrada.
3.2.2. Fundamentos de la Servotransmisión planetaria
Posee un grupo compacto de engranajes planetarios, un juego para cada velocidad de la transmisión, un juego para el avance y un juego para el retroceso. Este dibujo es una representación esquemática de una Servotransmisión planetaria de dos
velocidades y dos direcciones. La potencia del motor se transmite al eje de entrada a través de un convertidor o divisor de par. Los engranajes solares tanto para la dirección de avance como de retroceso, están montados sobre el eje de entrada y siempre rotan cuando el eje de entrada es impulsado. El componente situado en centro es el portador para los engranajes planetarios del juego de la segunda velocidad. El eje de salida y los engranajes solares para la segunda y primera velocidad se montan sobre él. La disposición de los juegos de engranajes planetarios del motor al eje de salida es retroceso, avance, segunda y primera
velocidad. Es importante notar que para que se transmita movimiento hacia el eje de salida siempre deben estar conectados un embrague de velocidad y uno de
dirección, solo para el caso de neutro un solo embrague debe de estar enganchado (embrague No. 3).
3.2.3. Componentes principales de la Servotransmisión planetaria
.
- Válvula de control
- Carrete selector de velocidad:. - Carrete selector direccional: - Orificio restrictor:.
- Válvula de alivio moduladora y pistón de carga: - Válvula diferencial:
Embragues
Pistón y Resorte del embrague.- Caja del embrague.-
Ejes.- Bombas
3.2.4. Funcionamiento de la válvula de control de la transmisión Neutral:
Flujo de aceite en tres direcciones: Arranque de la maquina en un cambio: 4. Engranajes de Transferencia
4.1 Introducción
Algunas máquinas CAT tienen una o más cajas de engranajes de transferencia (a veces llamadas cajas de cambio) que conectan varias unidades de transmisión de potencia, cambian la dirección y la velocidad del flujo de potencia, o cambia el eje del flujo de potencia. Pueden usarse para conectar el motor al eje impulsor de entrada de la transmisión o al eje impulsor de salida de la transmisión. A la caja del engranaje de transferencia también se le llama “caja de cambio” porque a menudo baja
(cambia) el eje de potencia de una elevación a otra.
4.2 Características y ventajas
4.2.1 Reducción de la velocidad y aumento del par 4.2.2 Cambio de dirección del flujo de potencia 4.2.3 Puede impulsar bombas auxiliares
4.3 Aplicaciones
Las cajas de engranajes de transferencia se utilizan en la mayoría de los equipos Caterpillar. La configuración de la caja de engranajes de transferencia, cuántos engranajes hay y su distribución, varían según la aplicación.
4.3.1 Configuración específica de la máquina
Debido a la amplia variedad de configuraciones de cajas de engranajes de transferencia, remítase siempre a las publicaciones apropiadas de servicio para conocer las aplicaciones específicas de la caja de engranajes de transferencia y sus configuraciones.
4.4 Engranajes de transferencia de entrada
Un sistema de engranajes de transferencia de entrada de la transmisión se utiliza más comúnmente cuando la transmisión
de la máquina no está en línea directa con el motor y el convertidor de par de las máquinas.
4.4.1 Cargador de ruedas
Por ejemplo, la transmisión en un cargador de ruedas 988F, está montada más bajo que el motor en el bastidor de la máquina. Para que la transmisión pueda usar el flujo de potencia proveniente del motor y el convertidor de par, la línea axial para el flujo de potencia debe bajar para que llegue a la transmisión. Esto se logra con un sistema de engranajes de transferencia d entrada.
4.5 Engranajes de transferencia de salida
Un sistema de engranajes de transferencia de salida de la transmisión se utiliza más comúnmente cuando los ejes de
la máquina no están en línea directa con el eje de salida de la transmisión de las máquinas.
4.5.1 Cargador de ruedas
Usaremos de nuevo como ejemplo el cargador de ruedas 988F. Como puede ver en la figura la línea axial del flujo de potencia para los ejes no se encuentra o coincide con el eje de salida en la transmisión. Se utiliza un sistema de engranajes de transferencia de salida de la transmisión para bajar el flujo de potencia de la transmisión a los ejes impulsores que transfieren la potencia a los ejes. En este momento, el sistema de engranajes de transferencia de salida de la transmisión, también puede usarse para reducir la velocidad del flujo de potencia y aumentar el par a los ejes para obtener más potencia para mover la máquina.
4.6 Componentes
4.6.1 Engranajes de mando 4.6.2. Engranajes impulsados 4.6.2. Engranajes locos
4.7 Funcionamiento de engranajes de transferencia de entrada
Lo siguiente muestra el funcionamiento del sistema de engranajes de transferencia de entrada, según se aplica
al cargador de ruedas 988F. Todos los sistemas de engranajes de transferencia de entrada en equipos
Caterpillar funcionan bajo los mismos principios.
Horquilla
Engranaje de mando Engranaje impulsado
4.8 Funcionamiento de engranajes de transferencia de salida
Lo siguiente muestra el funcionamiento del sistema de engranajes de transferencia de salida, según se aplica
al cargador de ruedas 988F. Todos los sistemas de engranajes de transferencia de salida en equipos Caterpillar
funcionan bajo los mismos principios.
Portador de salida de la transmisión Engranaje de mando
Engranaje loco
Engranaje impulsado
Salida del engranaje impulsado
CUESTIONARIO DE IVESTIGACION DEL CURSO SISTEMAS
MODULO CARGADOR FRONTAL
1.- El juego de la corona recibe la potencia del ..., que está
conectado en un ángulo de 90 grados y transmite la potencia a los embragues de dirección.
a) Eje del piñón cónico.
b) Engranaje de transferencia. c) Embrague de dirección. d) Semieje interior
2.- ¿Cuál de las siguientes funciones no realiza un tren de fuerza?
a) Permite dirigir el vehículo. b) Aumenta o disminuye el torque. c) Aumenta o disminuye la velocidad. d) Permite el cambio de dirección. e) Aumenta la potencia.
3.- ¿Cuál de las siguientes alternativas no es una ventaja de una transmisión planetaria?
a) Existe fuerza equilibrada ya que el esfuerzo lo absorbe más de un diente por engranaje.
b) Son más baratos porque usan un mínimo numero de componentes. c) Es más fácil hacer cambios de velocidad y dirección.
d) Todas son correctas. e) Ninguna es correcta.
4.- El estator en un convertidor:
a) Está conectado a la entrada con el motor. b) Está conectado a la salida de la transmisión. c) Está estacionario en todas las aplicaciones.
d) Dirige el aceite para fluir en la misma dirección de la rotación del impelente y turbina.
5.- Si se desea que el Power Shift en una transmisión tenga marcha en reversa. Entonces el elemento del conjunto planetario que se debe de fijar a través de los embragues es:
a) El portasatélites. b) La corona. c) El solar.
6.- ¿Cuál de las siguientes características corresponde a una máquina equipada con convertidor de par?
a) Absorbe las cargas de impacto. Protege el tren de fuerza.
b) Se ajusta automáticamente a la carga requiriendo menos cambios.
c) Evita que se pare la máquina, permitiendo que el sistema hidráulico continúe funcionando.
d) Todas las anteriores son correctas.
7.- ¿Cuál es el elemento principal que diferencia un convertidor de un divisor de torque?
a) Un conjunto planetario. b) Un paquete de embrague.
8.- El propósito de un diferencial es:
a) Cambiar la velocidad del motor.
b) Aumentar el par entregado a las ruedas.
c) Permitir que las ruedas accionadas giren a velocidades diferentes.
9.- En el sistema mostrado, ¿Para dónde va a girar la corona?
a) Sentido horario. b) Sentido antihorario. c) No gira.
10.- ¿Cuál no es un componente del diferencial?
a) Caja. b) Cruceta.
c) Engranaje satélite. d) Discos.
e) Piñón de mando.
11.- ¿Cuantos conjuntos de embragues tiene una servotransmision planetaria con tres velocidades de avance y tres de retroceso ?
a) cuatro b) cinco c) seis
12.- El mando directo es conseguido en las transmisiones semiautomáticas de 7 velocidades de los camiones 785B:
a) A través del desenganchado hidráulico del impelente del motor. b) Trabando el estator y permitiendo que la turbina tenga un giro libre. c) Transmitiendo directamente la potencia a la sección de planetarios de la transmisión.
13.- El sobrecalentamiento es la queja más común como la causa de falla en un convertidor de torque. Esta condición resulta de:
a) Sobrecarga.
b) Problemas del sistema de enfriamiento.
c) Aceite equivocado suministrado al convertidor. d) Todas las anteriores.
e) Ninguna de las anteriores.
Sección B.- Estas afirmaciones son verdaderas o falsas. Indicar su mejor opción
marcando en la hoja de respuestas una "V" o "F".
14.- El propósito principal del tren de fuerza de un vehículo es transferir la potencia de la volante del motor a los mandos finales .
15.- En un convertidor de torque el eje de entrada o la volante se conecta a la turbina y el eje de salida al impeler.
16.- Un convertidor de par aumenta la potencia.
17.- En un convertidor de torque, el estator dirige el flujo del aceite de retorno hacia el impeler, multiplicando el par.
18.- En una transmisión, a una reducción de velocidad, corresponde una disminución de par.
19.- En un convertidor de par, mientras mayor sea la diferencia entre la velocidad de la bomba y la de la turbina, mayor será el par de salida. 20.- En un juego de engranajes planetarios un miembro debe ser fijo, un miembro debe estar móvil girando y el tercer miembro girando.
21.- Los ejes en las maquinas con ruedas realizan cuatro funciones fundamentales: Transmitir potencia desde el eje impulsor hasta el suelo, proporcionar un equilibrio de potencia a cada rueda durante los giros, detener (frenar) la máquina y proporcionar aumento de par/reducción de la velocidad antes de que la potencia llegue a los neumáticos.
22.- La ventaja de un eje posterior oscilatorio en máquinas de ruedas Caterpillar, es que proporciona tracción y estabilidad.
23.- En un eje exterior de las maquinas con ruedas , el juego de la corona recibe la potencia del eje impulsor, conectado a 90 grados, proporciona aumento de la velocidad , reducción de la fuerza y transmite la potencia al diferencial.
24.- Los principales componentes del diferencial en un eje exterior en las
maquinas con ruedas son: el conjunto de la caja del diferencial, los engranajes de piñón, los engranajes laterales y la cruceta.
TRANSMISIONES - 2
(SISTEMA DEL TREN DE MANDO INFERIOR) INTRODUCCIÓN
El propósito del sistema del tren de mando inferior en las máquinas 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 del 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”, los cuales serán tratados por separado, incluyendo la identificación de los componentes y el funcionamiento.
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 está conectado a 90 grados y la transmite a través de los semiejes a los embragues de dirección y a los frenos.
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 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. El tren de mando inferior incluye los frenos de servicio para reducir la velocidad o detener la máquina. En el sistema d embrague de dirección, los frenos son parte del conjunto del embrague 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. Los mandos finales proporcionan la última reducción de velocidad e incremento del par en el tren de mando. Los mandos finales pueden ser engranajes principales o juegos de engranajes planetarios.
5. EJES
5.1. DISPOSICIÓN DE LOS EJES POSTERIOR Y DELANTERO
El dispositivo de la disposición de los ejes posterior y delantero es transferir potencia desde los ejes impulsores hasta los neumáticos, para así impulsar y detener ambos la máquina. Aunque las cajas de los ejes posterior y delantero son ligeramente
Los ejes realizan cuatro funciones fundamentales: transmitir potencia desde el eje impulsor hasta el suelo, proporcionar un equilibrio de potencia en cada rueda durante los giros, detener (frenar) la máquina y proporcionar aumento de par y con ello
reducción de la velocidad antes de que llegue a los neumáticos.
5.2. Características y beneficios
- Sellos Duo-Cone.- Proporciona un sellado superior para las máquinas Caterpillar . - Eje trasero oscilatorio.- Proporciona tracción y estabilidad.
- Opciones de auxiliares de tracción.- Se pueden encontrar los siguientes tipos: diferencial no-spin, diferencial de patinaje limitado, traba diferencial y sistema de control de tracción ( TCS ).
a) Frenos.- Poseen ciertas características y ventajas que proporcionan frenado
óptimo. El freno se encuentra cerrado y sellado, lo que trae como ventaja que están protegidos contra la contaminación ambiental.
Además no necesitan ajuste, reduciendo los costos de mantenimiento.
b) Mandos finales.- Constan de conjuntos de engranajes solares, coronas y
PortaSatélites. Poseen cojinetes planetarios totalmente flotantes con manguito de bronce, los que brindan durabilidad y no necesitan ajuste.
5.3. Aplicaciones
Las máquinas de ruedas están equipadas con ejes interiores y exteriores.
- Ejes Interiores: Pueden encontrarse en los cargadores de ruedas pequeños y
medianos y en las retrocargadoras excavadoras.
- Ejes Exteriores: Pueden encontrarse en los cargadores de ruedas grandes, las
compactadoras, las topadoras, los camiones articulados, los camiones de obras y las mototraíllas de ruedas.
5.4. Ejes interiores
5.4.1. Juego de la corona
Consta del eje del piñón cónico y de la corona cónica. El juego de la corona recibe la potencia del eje impulsor, conectado a 90 grados, proporciona reducción de la
velocidad/aumento de fuerza y transmite la potencia al diferencial.
- Piñón cónico: Esta empalmado en estrías, por un extremo al conjunto de yugo u horquilla del eje impulsor. El otro extremo se intercepta con la corona en un ángulo de 90 grados. El eje del piñón cónico se apoya en cojinetes de rodillos cónicos en la caja del piñón.
- Corona Cónica: Es impulsada por el piñón cónico y esta empernada al conjunto de la caja del diferencial, que proporciona potencia al diferencial.
5.4.2. Grupo diferencial
El diferencial proporciona potencia equilibrada a las ruedas y transfiere potencia a los mandos finales. Los principales componentes son: el conjunto de la caja diferencial, los engranajes del piñón, los engranajes laterales y la cruceta.
- Conjunto de la caja del diferencial: Contiene los componentes del grupo
diferencial. La corona cónica esta empernada al conjunto de la caja. El conjunto de la caja hace girarla cruceta y los piñones (engranajes de cruceta) que se interceptan con los engranajes laterales para hacer girar los ejes solares del mando final. La caja del diferencial también sirve de apoyo a los ejes solares.
- Piñones Diferenciales: Están montados sobre la cruceta y transmiten potencia a la
caja del diferencial a los engranajes laterales y de allí a los ejes solares. Hay de dos a cuatro piñones diferenciales según sea el modelo. Los piñones diferenciales
permanecen inmóviles excepto durante un giro o cuando patinan las ruedas. Cuando la maquina efectúa un giro, los piñones dan vuelta en torno a los engranajes laterales para que las ruedas puedan girar a distinta velocidad.
- Cruceta: Es impulsada por la caja del diferencial y sirve de montaje para los
piñones diferenciales.
- Engranajes laterales: Están empalmados en estrías a los ejes del engranaje solar.
Los piñones diferenciales impulsan los engranajes laterales, haciendo que giren los ejes del engranaje solar.
5.4.3. Grupo de frenos
Los frenos de servicio se encuentran en la caja del eje, al lado del diferencial. Hay un freno a cada lado del diferencial. Los frenos de servicio pueden estar tanto en el eje delantero como en el eje posterior y son enfriados por el lubricante de los ejes. Los frenos se activan hidráulicamente y se liberan por medio de un resorte. Cada freno de servicio consta de un pistón, un plato, guías y resortes.
- Pistón: Empuja el plato y el disco de freno conjuntamente para reducir la velocidad
o detener la máquina. Para mover el pistón se utiliza aceite hidráulico. El resorte hace que el pistón se retraiga y éste a su vez libera los frenos cuando disminuye la presión del aceite.
- Disco: Posee estrías en el diámetro interno, las cuales encajan con las estrías del
eje solar. La fricción del disco cuando éste hace presión contra el plato es lo que hace disminuir la velocidad o detener la máquina.
- Plato: El pistón empuja el disco contra el plato fijo para reducir la velocidad o
detener la máquina.
- Guías: Evitan que el plato gire en la caja del diferencial.
- Resortes: Alejan el pistón del conjunto del freno cuando baja la presión de aceite. 5.4.4. Grupo planetario (Mando Final)
Proporciona la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando. El grupo planetario consiste de engranajes planetarios, corona, engranaje solar, PortaSatélites, eje planetario y cojinetes.
5.4.5. Grupo de ejes
El grupo de ejes consta de las cajas de los ejes, los semejes y los cojinetes. La función de la caja y de los cojinetes es proporcionar una estructura que soporte el peso de la máquina. Los semiejes transmiten potencia del diferencial a las ruedas.
5.5. Ejes exteriores
5.5.1. Juego de la corona
Consta del eje del piñón cónico y de la corona cónica. El juego de la corona recibe la potencia del eje impulsor, conectado a 90 grados, proporciona reducción de la
5.5.2. Grupo de freno Frenos de semiejes
Se encuentran en algunos grandes cargadores de ruedas y compactadores de suelos. Los frenos se hallan ubicados entre la caja del eje y la punta del eje y son completamente hidráulicos. Los principales componentes son los pistones, los discos, los platos, los resortes, el anclaje de freno y la carcasa de freno.
Frenos de velocidad de las ruedas
Se utiliza en los camiones de obras y en algunos grandes cargadores de ruedas. Los frenos de velocidad de las ruedas están empalmados en estrías a la rueda y giran a las mismas rpm que los neumáticos. Los cargadores de ruedas usan frenos en cada rueda, mientras que algunos modelos de camiones tienen esos frenos solamente en los ejes traseros.
Los frenos de velocidad se enfrían mediante la transferencia de calor al cárter de aceite. Los frenos que funcionan en un cárter sin flujo de aceite se llaman frenos “sumergidos”. A los sistemas de frenos que tienen enfriadores y fuerzan el aceite a través de los frenos se les llama “enfriamiento forzado”. Los frenos de servicio de velocidad de las ruedas se aplican por acción hidráulica y se liberan mediante resortes. Los principales componentes son los pistones, los discos, los platos, los resortes y los pasadores.
5.5.3. Grupo planetario
Los grupos planetarios pueden ser de reducción simple o de doble reducción. - Reducción simple
Proporciona la última reducción de velocidad y aumento del par en el tren de mando. El grupo planetario consiste de engranajes planetarios, corona, engranaje solar, PortaSatélites, eje planetario y cojinetes.
- Engranaje solar: Esta empalmado en estrías al semieje y recibe la potencia del
engranaje lateral, a través del semieje, para luego transferirla a los engranajes planetarios.
- Corona Planetaria Esta fijada a la maza de la rueda y no gira. La corona reacciona
ante el par de torsión proveniente de los engranajes planetarios.
- Juego de engranajes planetarios: Consta de tres o más engranajes planetarios,
ejes y cojinetes montados en un
PortaSatélites. El PortaSatélites esta fijado al conjunto de la rueda. Los engranajes planetarios son impulsados por el engranaje solar y giran alrededor del interior de la corona fija para transmitir par al conjunto de la rueda.
- Doble reducción
Consta de dos engranajes solares, dos coronas y dos juegos de engranajes planetarios. Las coronas están fijadas a la maza de la punta del eje y no giran. Al igual que en una reducción simple, la corona reacciona ante el par proveniente de los engranajes planetarios.
6. Auxiliares de tracción 6.1. Diferencial NoSpin
Es un diferencial de traba automática que obliga a ambas ruedas a girar a la misma velocidad, independientemente de las condiciones de tracción. El mismo traba eficazmente las ruedas en conjunto enviándoles hasta el 100 % del par disponible a una rueda, de ser necesario. Durante un giro la rueda exterior se desenganchara y quedara libre y el diferencial NoSpin es un remplazo directo para los componentes
internos del diferencial estándar. El mismo se ajusta directamente dentro del conjunto de la caja del diferencial estándar.
Los principales componentes del diferencial NoSpin son los engranajes laterales, los embragues impulsados, la leva central y la cruceta.
- Engranajes laterales: Están conectados a los engranajes solares y a los
embragues impulsados. Los embragues impulsados hacen girar los engranajes laterales y estos envían potencia, a través de los engranajes solares a los mandos finales.
- Embragues impulsados: Están empalmados en estrías a los engranajes laterales y
engranan con los dientes de la cruceta. Ambos embragues impulsados engranan con la cruceta en maniobras en línea recta y un embrague se desengrana de la cruceta de giro.
- Leva central: Se encuentra dentro de la cruceta y permite que la rueda exterior
quede libre en un giro.
- Cruceta: Es impulsado por la caja del diferencial y sirve de montaje a los piñones
diferenciales.
FUNCIONAMIENTO
Cuando la maquina se mueve en línea recta, la presión de los resortes mantiene el embrague impulsado y los engranajes laterales engranados con la cruceta. Ambas ruedas giran a la misma velocidad.
Durante un giro, el recorrido de la rueda exterior es mayor que el de la rueda interior. Cuando la maquina gira con potencia, el diferencial NoSpin continúa impulsando la rueda interior.
El embrague impulsado para la rueda exterior gira más rápido que la cruceta. Los dientes del embrague impulsado de la leva para la rueda exterior suben los dientes de la leva central. Esto hace que el embrague impulsado exterior se separe y se
desengrane de la cruceta.
Cuando la maquina termina en giro, el embrague impulsado de la rueda exterior vuelve a engranarse con la cruceta y ambas ruedas giran a la misma velocidad.
6.2. Traba de diferencial
Sin una traba de diferencial, cuando una rueda motriz se encuentra en malas
condiciones del terreno y no puede desarrollar la tracción, la misma girara libremente mientras que la otra se queda inmóvil. Cuando esto ocurre, se detiene el movimiento de avance de la maquina. La traba de diferencial traba el diferencial e impide la acción del diferencial, con lo que fuerza ambas ruedas a girar simultáneamente a la misma velocidad. Existen dos tipos de sistemas de traba diferencial. El sistema de traba de diferencial de embrague de mandíbula se activa mediante la acción de un pedal. El sistema de traba diferencial de discos múltiples se activa mediante un interruptor de traba diferencial situado en la cabina del operador.
- Traba de diferencial de embrague de mandíbula: Deja que el diferencial engrane
o se libere mientras el vehículo está bajo potencia y cuando las ruedas están girando a la misma velocidad. El operador elige cuando engranar o liberar el embrague de
mandíbula. Un ejemplo de cuando se necesita hacer esto es cuando la rueda comienza a patinar.
La velocidad de la maquina debe de reducirse antes de engranar los embragues si las ruedas están girando a diferentes velocidades.
El pedal de traba diferencial engrana el embrague de mandíbulas, el cual traba el semieje a la caja del diferencial, así ambas ruedas se traban conjuntamente y se ven obligadas a girar a la misma velocidad. La activación del embrague de mandíbulas puede realizarse tanto mediante un mecanismo mecánico como neumático.
Traba de diferencial con discos múltiples: Deja que el diferencial engrane o se
libere mientras el vehículo está a plena potencia, independientemente de si la rueda patina o no. El operador elige cuando engranar la traba diferencial. Un ejemplo de cuando es necesario hacer esto es cuando una rueda comienza a patinar. La
velocidad de la maquina no necesita reducirse antes de engranar la traba diferencial si las ruedas están girando a diferentes velocidades.
6.3. Sistema de control de tracción TCS
Es un sistema auxiliar de cuatro ruedas propulsoras que transfiere para a la rueda que tiene la mejor tracción cuando un neumático patina. El TCS recoge información proveniente de los sensores de velocidad ubicados en las cuatro ruedas y de un sensor de articulación para determinar ala relación de velocidad del rueda que se requiere para que se comporten como diferenciales abiertos mientras la maquina esta girando. Cuando una rueda patina, el TCS aplica el freno de servicio a dicha rueda y transfiere el par a las ruedas que están sobre el terreno más sólido. El sistema solo proporciona ayuda de tracción cuando es necesario, porque el mismo solamente reacciona cuando ocurre un patinaje. El TCS brinda información que es visualizada en el sistema de monitoreo de la máquina, para ayudar a diagnosticar el problema de la máquina.
Más adelante se abordan los principales componentes de sistemas hidráulico y eléctrico del TCS.
6.3.1. Componentes hidráulicos
Estos controlan la aplicación y liberación hidráulica de los frenos según la información proveniente del sistema de control eléctrico.
- Válvula de carga del acumulador: Mantiene la presión del freno hidráulico en los
acumuladores en una gama constante mientras el motor esta funcionando. La válvula de carga también mantiene un nivel de presión más bajo para el TCS.
- Válvula de conexión/desconexión: Permite que se suministre aceite bajo presión
