CARGADOR FRONTAL
El hombre, desde el inicio de su historia, ha intentado facilitar su trabajo con la ayuda de máquinas o herramientas. Debi Debido do al crec crecim imie ient nto o de las las front fronter eras as y al incr increm emen ento to en el volu volume men n de producción nace la necesidad de aumentar la velocidad de trabajo. Con la aparición de las máquinas se abrió un campo infinito de desarrollo de máquinas para cada función: labrar el suelo, siembra, minería, recolección y cara de productos, transporte, etc. !a moderna mecani"ación y automati"ación ha demostrado la necesidad de innovar la tecnoloía para mejorar la competitividad de los sistemas mediante la incorporación de nuevos equipos y el mejoramiento de otros ya conocidos y probados.
#ntroducción
Mecanismo cargador frontal !as caradoras frontales son confiuradas para levantar, mover, vaciar o situar las caras a una cierta altura. El mecanismo de la caradora frontal se puede instalar en un tractor convencional $fiura %.&'. En particular, un par de cilindros de elevación, accionados hidráulicamente, act(an sobre los bra"os para levantarlo o bajarlo junto con un dispositivo )erminal acoplado en el e*tremo e*terior de los bra"os que puede ser: cucharones, tenedor para manejo de fardos redondos, rapas para silos, etc. +n par de cilindros de inclinación volteo son usados para posicionar el dispositivo )erminal para recibir o vaciar la cara.
Figura - Cargadora frontal acoplada a un tractor convencional
El mecanismo carador tiene un conjunto de eslabones articulados con confiuraciones tales que permiten disponer de unas buenas prestaciones: visibilidad, capacidad de cara, robuste", maniobrabilidad, estabilidad y facilidad de manejo para el operador.
El operador de la máquina, una ve" situado delante de la cara a levantar para lueo transportarla, vaciarla o depositarla, acciona el cilindro de volteo que al e*tenderse, ira la pala o cualquier otro dispositivo hacia delante, de modo que -sta tome una posición paralela a la superficie del suelo. El operario, para levantar la cara, debe accionar simultáneamente dos actuadores con el objetivo básico de que la cara que se encuentra en el interior de la pala no se caia o se derrame, ni hacia atrás ni hacia delante. Debido a lo anterior, el operador debe maniobrar de forma coordinada las palancas que controlan el movimiento de elevación, inclinación y volteo. Esta operación e*ie del operario un alto rado de habilidad, destre"a y e*periencia. +na ve" que el mecanismo de cara ha lleado a la altura de vaciado, el operador debe accionar el cilindro de inclinación volteo para provocar el iro de la pala hacia delante y la cara cae por acción de la ravedad sobre el container de al(n camión u otro luar eleido para ello. !a demanda creciente de máquinas con mejores prestaciones hace necesario revisar estas máquinas en vías a aumentar su productividad, nivel de automati"ación, mejorar el entorno de la "ona de trabajo y la calidad de vida a lo laro de la jornada laboral. El n(mero de movimientos independientes que se dota a una máquina depende de las funciones que debe reali"ar y su versatilidad. En eneral, cabe hablar de tres movimientos. %' ovimiento de /elevación0 1' ovimiento de /inclinación0 del elemento terminal $por ejemplo una pala' y 2' ovimiento de /volteo0 del elemento terminal o /vaciado0 θ%: ánulo de /inclinación0 β: ánulo de /volteo0 o /vaciado0 γ : ánulo total de iro $γ 3 θ 4 β' 5ara θ 3 β 3 6, la pala se encuentra en posición hori"ontal, es decir, en posición de /nivelación0 o inclinación nula.
!a adecuada combinación de estos movimientos aplicada a una eometría determinada de barras ríidas, unidas entre si a trav-s de pares cinemáticas, $eneralmente pares de rotación 7 o prismáticos 5', dotan a la máquina con la funcionalidad adecuada. Cada uno de los cilindros óleo8hidráulicos debe encararse de uno de los movimientos e, incluso, aluno puede encararse de más de un movimiento. Es decir, los movimientos de inclinación y de volteo pueden ser independientes y obernados por un cilindro cada uno, o pueden ser obernados por un (nico cilindro. En alunos casos, y cuando se desea alcan"ar ran altura, el bra"o que se obierna por el cilindro de elevación suele ser un bra"o telescópico y, por tanto, se necesitan dos cilindros como mínimo para conseuir la altura deseada, tal como se muestra en la fiura.
Estas máquinas móviles, equipadas con determinados mecanismos de control acoplados a una pluralidad de circuitos hidráulicos, le permiten al operador de la máquina controlar los movimientos de los mecanismos del bra"o, antebra"o y el sistema de acoplamientos. θ1 $ ánulo de inclinación' θ1 3 β1 3 6 $nivelación' γ 3 θ1 4 β1 $ánulo de iro' β1 $ánulo de volteo o vaciado'
TREN DE POTENCIA
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9istema idrodinámico ; $5o
COMVERTIDOR DE PAR +n convertidor es un componente que transmite fuer"a y movimiento de un motor a una transmisión, por medio de aceite hidráulico. ay dos clases de sistemas que transmiten enería hidráulica. Ellos son los sistemas idrostático e idrodinámico. El sistema idrostático trabaja sobre el principio de que un líquido confinado transmite presión. Este es el sistema usado en la maquinaria de construcción en los frenos, dirección, componentes de control, etc. El sistema idrodinámico trabaja sobre el principio de que el fluido en movimiento tiene fuer"a. 5or ejemplo, si se ven dos h-lices encontradas una con otra y una de ellas está conectada a un enchufe, se podrá observar que la que tiene enería el-ctrica dirie aire hacia la h-lice que no tiene movimiento. Este flujo de aire tiene fuer"a, la cual hace que la que está desconectada tena rotación.
Sistema Hidrodinámico – Po!er S"ift# Es un conjunto de enranajes y ejes que transmiten la enería del motor a las ruedas de tracción de la maquinaria. = esta caja de cambios ofrece tres randes ventajas. En primer luar, no hay que tener trabajando constantemente la máquina mientras el motor est- funcionando. >asta poner la caja de cambios en punto muerto para que el motor sia irando aunque la maquinaria est- totalmente parada. En seundo luar, cuando son randes la potencia y el par motor que se necesitan, como por ejemplo, para subir alo pesado, se tiene una relación de desmultiplicación elevada en la caja de cambios. Esta elevada relación de desmultiplicación es lo que se denomina, com(nmente, primera velocidad. =, finalmente, cuando se necesita velocidad se tiene una relación de desmultiplicación baja o marcha directa. ay todo tipo de cajas de cambio. E*isten los tipos de enranajes de despla"amiento sincroni"ado, en los que estos enranajes son desli"antes y el embraue es mecánico de fricción. !as cajas de cambio Clar? /5o
PARTE HIDRA$%IDA DE %A TRANSMICION El aceite se bombea hacia la válvula mediante una bomba de enranajes, alunas veces denominada bomba de cara del convertidor. 5ero los embraues sólo trabajan correctamente cuando lo hacen dentro de un maren limitado de presión. !a válvula reuladora de presión consiste en una corredera de cuero templado que se despla"a muy ajustada en un orificio. El aceite que entra en la caja de cambios procedente de la bomba de cara tiene que pasar por la válvula reuladora. Despu-s de salir de esta válvula, el aceite accionará un embraue de velocidad y ahí se para. @l detenerse en el embraue el flujo del aceite aumenta la presión y el aceite fluye por un conducto que hay detrás de la corredera, obliando a -sta a moverse contra el muelle. @ medida que la corredera se despla"a, va abriendo una lumbrera que permite que el e*ceso de aceite carue al convertidor de par. )odo esto ocurre en una fracción de seundo.
DI&ERNECIA% El objeto de un diferencial es el de tener iual potencia en ambas ruedas durante el recorrido normal. = permitir que las ruedas iren a distinta velocidad cuando la máquina efect(e un iro.
TREN DE POTENCIA
SISTEMA HIDRA$%ICO DE &$ER'A
oy en día, las máquinas usan la hidráulica para activar implementos, sistema de dirección, transmisiones, controles pilotos, etc. !a necesidad de aumentar la productividad de la máquina ha traído como resultado el diseAo y uso de sistemas de alta presión y mayor caudal con sistemas automáticos de control y de mando que requieren un mínimo esfuer"o de operación, resultando máquinas de alta confiabilidad y eficiencia. !a hidráulica es una de las formas más versatiles y fle*ibles que ha inventado el hombre para transmitir enería. !os sistemas hidráulicos sencillamente, convierten la enería de una forma a otra para desempeAar labores (tiles. En las máquinas este se traduce en el uso de la enería de un motor diesel o asolina en potencia hidráulica. 5or ejemplo: se usa la enería hidráulica para elevar y descender el cucharón de un carador o la hoja topadora de un tractor, tambi-n se usa para inclinar hacia el frente o atrás y para accionar implementos que rotan, aarran, empujan, jalan y despla"an caras de un luar a otro. Btra aplicación importante es accionar los cilindros de la dirección y el sistema de frenos.
(OM(A HIDR)$%ICA El uso de la fuer"a para activar implementos y necesidad de levantar la producción a llevado a usar sistemas a mayor presión y bombas de mayor capacidad. En un sistema hidráulico se usan las bombas de despla"amiento positivo como las de enranajes, paletas o de pistones. El uso de -stas depende del rano de presiones del sistema. 5or ejemplo, los ranos donde trabajan sin afectar neativamente su eficiencia volum-trica son: - >omba de enranajes : hasta %666 psi. - >omba de paletas : hasta 1666 psi. - >omba de pistones : hasta 666 psi. Evidentemente el adelanto t-cnico cambiará periódicamente estos ranos. 5or otro lado estas bombas serán afectadas considerablemente si no evitamos la acción del enemio n(mero uno del sistema hidráulico, la suciedad. Cuando la bomba funciona en un sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendrá una lara vida. !óicamente, aparte de su desaste normal debido a la fricción, la bomba tambi-n puede fallar por diferentes causas ajenas a este desaste. En todos los casos cuando una bomba falla, se determinar- primero la causa a fin de que no vuelva a ocurrir lo mismo en el nuevo repuesto instalado.
!as presiones altas imponen randes esfuer"os a todos los componentes del sistema hidráulico. @l mismo tiempo se requiere aumentar la confiabilidad para tener operaciones seuras por lo tanto, es esencial un cuidadoso mantenimiento preventivo para reducir los períodos de fallas, e* 8 tender la vida de servicio, ciclos rápidos y lorar una operación seura de la máquina. 9on esenciales para el rendimiento adecuado de la bomba hidráulica, aceite limpio del rado correcto, cambio reulares de filtro y frecuentes inspecciones de todos los componentes del sistema hidráulico.
VA%V$%AS HIDRA$%ICAS @!+!@ DE D#7ECC#BF 9u propósito principal es el de bloquear o diriir el flujo de aceite a un circuito determinado, podrá ser para levantar o para bajar la hoja topadora de un tractor Es tambi-n conocida como válvula carrete. 5uede ser de: Dos posiciones $@vance y retroceso' )res posiciones $!evantar, sostener, bajar' Cuatro posiciones $levantar, sostener, bajar, flotante @!+!@ DE @!##B 9#5!E 9u propósito es limitar la presión má*ima del sistema Esta válvula inicialmente es mantenida cerrada por la fuer"a del resorte. !a presión del aceite act(aG contra la cara de la válvula. @l elevarse la presión del aceite hasta un determinado valor, suficiente para vencer la fuer"a del resorte, eleva la válvula para permitir que el aceite sea diriido al tanque @!+!@ DE @!##B B5E7@D@ 5B7 5#!B)B 9u función es limitar la presión má*ima. 5rotee al sistema hidráulico de un aumento e*cesivo de presión debido a sobrecaras o a líneas bloqueadas. Esta válvula esta compuesta de una válvula pequeAa piloto y una válvula rande de descara con un orificio. @!+!@ DE @!##B B5E7@D@ 5B7 +F 5#9)BF 9u función es limitar la presión má*ima. 5rotee las líneas, cilindros y válvulas de sobre presiones producidas por fuer"as e*ternas en el cucharón de un carador o la hoja topadora de un tractor. Está compuesto por una válvula, un resorte y un pistón pequeAo que act(a contra la válvula. El aceite a presión act(a directamente contra el pistón, como tiene una área pequeAa comparada con el área de la válvula se necesita poca fuer"a para moverlo. @l elevarse la presión el aceite mueve al pistón y -sta a la válvula descubri-ndose las lumbreras de descara al tanque. !a válvula tiene unos aujeros a su alrededor que permiten una descara radual del aceite. @!+!@ D##9B7@ DE H!+IB Esta válvula se usa para enviar iual cantidad de aceite a dos dispositivos. Como los frenos o los embraues direccionales de un tractor. !a división iual de flujo lo hacen dos cilindros unidos entre sí que tienen un aujero central, Este aujero crea el desequilibrio hidráulico, necesario para desli"ar el carrete hacia el lado de menor presión, posición del carrete que restrinirá el flujo y producirá un aumento de presión iual a la restricción causada en el otro lado, por la acción de los frenos o embraues de dirección.
5#9)BF #D7@+!#CB !os cilindros son actuadotes lineales, su fuer"a de salida o movimiento se produce en línea recta, su función es convertir la fuer"a hidráulica en potencia lineal mecánica, entre sus aplicaciones de trabajo incluyen empujar, arrastrar, inclinar y ejercer presión , el tipo y el diseAo del cilindro dependen de las aplicaciones especificas
@FJ+E7@9 #D7@+!#C@9 !os conductores de fluido son las partes del sistema que se utili"an para transportar fluidos a todos los distintos componentes del sistema hidráulico. Entre ellos conductores se incluyen: manueras hidráulicas, tubos y tubería de acero. !as manueras hidráulicas se utili"an en aplicaciones en las que se deben fle*ionar o doblar. @l tener en cuenta el uso de manueras se debe tener en cuenta la presión del sistema, los pulsos de presión la velocidad, la compatibilidad del fluido y las condiciones ambientales
ESTR$CT$RA META%ICA
Es la parte visible del equipo, contiene y soporta todos los elementos internos como el motor, sistema de transmisión, válvulas, actuadotes, etc. El chasis articulado del carador frontal $dos chasis unidos por articulación central' para el carador frontal esta formado por chasis posterior, chasis delantero, articulación central, auilon o bra"o, cuchara eslabones,etc.
Estr*ct*ras (astidor del e+tremo del motor, Es un bastidor completo de sección en caja con planchas de enanche en el e*tremo delantero que proporcionan una estructura fuerte y ríida que resiste las caras de torsión e impacto. El montaje trasero de los contrapesos, la caja de la batería y la caja de herramientas están en la parte trasera del área del bastidor.
Dise-o de enganc"e e+tendido, 5roporciona una distribución de cara e*celente y prolona la duración de los cojinetes con planchas de enanche ruesas y una plancha de mariposa que soporta el enanche y aumenta la riide" de torsión. !a abertura ancha mejora el acceso de servicio.
(astidor del e+tremo o.*esto al motor, 5roporciona una base de montaje fuerte para el eje delantero, bra"os de levantamiento, cilindros de levantamiento y cilindros de inclinación. Es una torre de cara de cuatro planchas fabricadas que absorbe randes fuer"as de torsión, impacto y cara.
Varilla/e, !os bra"os de levantamiento son de acero maci"o y proporcionan una fuer"a superior con un área de visión e*celente del e*tremo delantero. El diseAo demostrado ofrece un alcance y un espacio libre de descara e*celentes que permiten adaptarse de forma e*cepcional a los camiones de obras y a los de transporte por carretera El varillaje de barras en /K0 enera fuer"as de desprendimiento e*celentes y un buen ánulo de inclinación hacia atrás para carar mejor el cucharón y retener mejor el material.
Contra.eso, Consta de dos pie"as incorporadas en el diseAo y estilo de la máquina. El parachoques trasero y la placa inferior componente el
