Eaton Fuller R
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Transmisioness para Uso Pesado Transmisione
Material de Servicio
Vida Útil de los Engranes TRSM-0913 R2 Abril 1989 (Formulario 186)
El Servicio Eaton Roadranger lo mantiene activo en la carretera. R
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Para mayor información comunicarse con la oficina regional de ventas y servicio de Eaton Roadranger en el 1-800826-HELP, (826-4357) las 24 horas del día, en cualquier parte de América del Norte; o en México, comunicarse al (01 8) 332-1515. ®
5M 12/93 LP Impreso en México
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Derechos de autor Eaton Corporation, 1993 Todos los derechos reservados.
ADVERTENCIA Antes de arrancar un vehículo siéntese en el asiento de los conductores, ponga la transmisión en neutral, aplique el freno de estacionamiento y desembone el embrague. Antes de trabajar en un vehículo, coloque la transmisión en neutral, aplique el freno de estacionamiento y boquee las ruedas. Antes de remolcar el vehículo, ponga la transmisión en neutral y levante las ruedas traseras del piso, o bien, desconecte la barra cardán para evitar daños a la transmisión durante la operación de remolque. Cut 8007K 1/88
© 1992 Eaton Corporation Reservados todos los derechos
Vida Util de los Engranes Frecuentemente el engranaje de la transmisión ha sido reemplazado innecesariamente porque se pensó que había fallado, cuando de hecho, podría haber sido reutilizado y proporcionado muchas más millas de servicio sin presentar problemas. Esta guía le ayudará a determinar si el engranaje debe ser reemplazado, qué fue lo que ocasionó la falla en su caso y, de ser posible, qué se debe hacer para prevenir fallas por los mismos problemas. Para determinar si un engrane debe ser reemplazado durante una reconstrucción se requiere cierto grado de conocimiento técnico. Algunos engranes se deben revisar con equipo altamente sofisticado en un laboratorio. Esta guía trata exclusivamente el tipo de engranaje que puede ser inspeccionado visualmente y evaluado en campo. Si bien esta guía se refiere al engranaje de las transmisiones Eaton R Fuller R , una gran parte de la información se aplica igualmente a cualquier transmisión manual del ti po de engranaje directo.
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Mecánica del engrane directo Para entender mejor las secciones siguientes de esta guía, se proporciona una descripción de la nomenclatura de dientes y operación, así como consideraciones referentes a diseño de los dientes y manufactura.
Línea de operación
Radio del chaflán
Cabeza Diámetro exterior
Diámetro de la raíz Raíz
Superficie o flanco del diente
Diámetro de escuadría
Esta figura muestra la nomenclatura básica de un diente de engrane. Esta nomenclatura se utilizará a lo largo de todo el manual
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Los dientes de dos engranes cuando están en operación (o endentando) pasan a través de tres etapas de contacto: 1. Al empezar a endentar, el contacto inicial ocurre en la parte de la raíz(baja) de un diente (en el engrane impulsor) y en la parte de la cabeza(superior) del diente de embone (en el engrane impulsado). En este punto de transferencia de la torsión, la carga del diente (LT) es relativamente ligera puesto que la mayor parte de la misma es soportada por los dientes en pleno endentamiento y una parte por los dientes que dejan de estar endentados. El contacto entre los dos dientes se mueve en una acción deslizante a medida que se van endentando. La velocidad de deslizamiento (VS) disminuye hasta que es cero cuando los puntos de contacto llegan a la intersección de sus líneas comunes de operación.
2. En el enbone pleno cuando los dos dientes se unen en su línea común de escuadría o de "operación", solo existe una acción de rodamiento, sin deslizamiento. Sin embargo, en este punto, la carga del diente está al máximo. 3. Al salir del enbone, los dos dientes que empatan también se mueven en una acción deslizante, básicamente opuesta a la etapa de contacto inicial.
Referencia puntos de contacto
Diámetro de operación del engrane impulsor CIS LT 1
3
2
VS
VS
VS
VS
Diámetro de operación del engrane impulsor de la flecha de mando
3
LT
Se ha diseñado la forma ideal del diente para cada engrane. Puesto que es imposible hacer una parte perfecta, la División de Ingeniería de Eaton Transmission ha determinado tolerancias de fabricación que no acortan la vida útil del engrane. Esta figura es solamente un ejemplo de dichas tolerancias, ya que la forma del diente cambia de conformidad a las diversas limitaciones de diseño. El perfil real del diente puede caer en cualquier parte de la banda de tolerancia.
Formas permisibles de dientes reales
Diente teóricamente curveado
Zona de tolerancia
Pasos permisibles reales del diente
El diente del engrane se diseña asimismo para ser paralelo a la línea central de la flecha. A semejanza del perfil del diente, se han determinado determinadas tolerancias aceptables, como se muestra en esta figura. Estas tolerancias cercanas hacen posible que los engranes embonen con éxito con poca variación en el paso en direcciones opuestas, sin ocasionar fallas catastróficas.
Zona de tolerancia
del diente
Paso teórico del diente
Todo el engranaje de la flecha de mando de las transmisiones Eaton R Fuller R es "coronado". Esta figura es una representación exagerada de la ligera curvatura maquinada de extremo a extremo en un diente de engrane de la flecha de mando. La coronación evita cargas terminales altamente concentradas que podrían ocasionar daños a la superficie.
Punto de referencia
"Coronado del diente
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Bajo una lente de aumento, incluso la superficie de apariencia más tersa tiene valles y colinas irregulares. Esto se ilustra mediante las dos fotos comparativas ampliadas 600 veces. La foto superior muestra la superficie del balero piloto de la flecha de entrada. La foto inferior muestra la superficie del diente del engrane. En ambas fotos, el ancho de la superficie mostrada es de aproximadamente 0.005 pulgadas (0.127 mm).
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Daños a la superficie del diente formas menores El uso técnico del término "daño" en este folleto se refiere a cualquier cambio que pudiera ocurrir en la superficie del diente de engrane; no necesariamente denota una falla.
Opacamiento como escarchado Como se dijo antes, durante el enbonado algunas determinadas áreas específicas de la superficie del diente están en contacto durante cada etapa. Sin embargo, las variaciones en la forma del diente entre los dientes que empatan puede producir un cambio ligero en el patrón de contacto. Esto dará como resultado un desgaste ligero a medida que los engranes que empatan tratan de ajustarse a una línea de operacion común. Ya que el desgaste es en la zona de deslizamiento que se inicia ceca de la raíz del engrane, ocasiona una forma de picadura microscó pica. Se requiere lentes de aumento para ver estas picaduras. A simple vista, parece como una franja de decoloración en blanco opaco denominada "opacamiento". Hay falta de brillo en esta etapa. No se debe reemplazar un engrane simplemente porque esté opaco. Pero si también muestra otros signos de daño, como carga en la punta, desalineación, irregularidades graves en la superficie, etc. entonces se necesita investigar más a fondo. Estos signos de daño se comentarán posteriormente.
Opacamiento por desgaste Como se dijo antes, existen tolerancias aceptables en el paso del diente y en el diente del engrane que empata que pueden operar con éxito con variación en el paso en direcciones opuestas. Sin embargo, puede ocurrir una pequeña cantidad de cambio en la carga. Se puede presentar un ligero desgaste hasta que la carga sea distribuida nuevamente en forma uniforme a través de todo el ancho del diente. Esto también puede dar como resultado un opacamiento en la porción de la raíz y algunas veces en la porción de la cabeza del diente, fuera del centro del diente. Una vez más, bajo condiciones normales, habrá "cicatrización" y no se perderá la vida útil del engrane.
Cicatrización Como se aprecia en la foto, la línea de operacion está por lo general bien definida. El balance del opacamiento tomará la forma del área de contacto, sea cual sea. Bajo condiciones normales, la zona de contacto se desgasta; la tasa de desgaste disminuye hasta que se llega al punto en que se pule a sí misma y el opacamiento es reemplazado en su totalidad por un área muy brillante. No hay desgaste adicional. Esto se llama "cicatrización y no se pierde absolutamente nada de la vida del engrane en esta etapa.
Engranes Picados Esta es otra condición de la super ficie que es normal al principio de la vida útil de un engrane y es común en cualquier engrane directo de dientes encurbados, Esto se debe por el carbon que hay en el proceso de fundicion. Es resultado de variaciones microscópicas en la forma del diente y en la microestructura del material de la superficie. Por logeneral, el lubricante llena las irregularidades de
ambos dientes mientras estos se endentan; esto forma una película de aceite y no hay contacto de metal a metal. Bajo carga, se crean presiones de aceite y tensión superficial entre los dientes. La causa específica de esta tensión es debatible. Una teoría afirma que las aplicaciones repetitivas de muchos caballos de fuerza ocasionan presiones de aceite suficientes para ejercer presión excesiva en las áreas
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microscópicas de la superficie del diente. Pueden aparecer pequeñas fracturas superficiales y la carga repetitiva puede incrementar la fractura hasta que el área esté lo suficientemente débil para romperse, formando una picadura. El tamaño de la picadura variará dependiendo de la profundidad de la fractura original y de qué tanto haya avanzado la picadura. La picadura seguirá avanzando hasta que el diente pueda transportar la carga sin un daño adicional. Esto rara vez excede de la picadura "inicial" y las áreas dañadas pueden cicatrizar.
Lubricante
"Fracturas" Muy Ampliado (Aprox. 0.60")
Picadura Inicial La "picadura inicial" es la etapa más ligera de la picadura. Consiste de picaduras definidas desde el tamaño de un piquete de alfiler, apenas lo suficiente para producir opacamiento y difícilmente perceptible hasta 0.030 de pulgada. No reemplace el engrane debido a esta picadura inicial, ya que no ocasionará ruidos y en muchos casos "cicatrizará".
Combinaciones Bajo condiciones normales podrá encontrar que un engrane tiene una combinación de daño en los dientes, opacamiento y/o picadura inicial. Le recordamos una vez más que todos ellos probablemente "cicatricen".
Conclusión Hasta ahora, hemos comentado los daños a los dientes ocasionados cuando hay dos engranes que endentan. Sin embargo, las transmisiones de contraflechas gemelas Fuller tienen tres engranes en un juego. Esto puede producir combinaciones de formas de esfuerzo menor o aceleración de la cicatrización, no asociada por lo general con transmisiones de contraflecha sencilla. El engrane de la flecha de mando en una transmisión de contraflechas gemelas Fuller puede tener que ajustar ambos engranes de la contraflecha. Todo cambio en los dientes del engrane de la contraflecha que pueden ocurrir debido al endentamiento con un engrane de la contraflecha también pueden afectar su operación con la otra. Si existe, el resultado serán combinaciones de daños superficiales que quedan fuera de los comentarios anteriores, pero que continúan siendo de menor importancia. El desgaste y los daños cesarán eventualmente y es muy probable que cicatricen. Adicionalmente si las variaciones respecto al diseño teórico son de las mismas formas y ubicaciones en el engranaje, la rotura y cicatrización se acelerarán. Esto se debe a que el engrane de la flecha principal que está siendo sujeto a la condición dos veces en cada revolución /durante el endentamiento de ambos engranes de la contraflecha). Ya que las cargas de torsión de una transmisión de contraflechas gemelas Fuller se distribuyen a través de dos contraflechas, las cargas reales aplicadas al diente del engrane que endenta son más bajas. Por lo tanto, bajo condiciones normales de operación, el desgaste por rotura y otra formas de daños son, por lo general, de muy poca importancia. 7
Daños a la superficie del diente formas más graves Los comentarios anteriores sobre las formas no importantes de daño se basan en la operación del engrane bajo condiciones normales y pueden o no ocurrir durante la vida útil de una transmisión. Algunos cambios sutiles en la totalidad del sistema durante la vida útil de una transmisión pueden afectar la forma en que los engranes endentan entre sí y puede dar como resultado cambios de menor importancia en la forma de los dientes. Esta es la razón por la cual se encuentra opacamiento cuando hay un millaje relativamente alto. No se va a presentar ninguna falla y después del ajuste, es probable que el daño "cicatrice". Los comentarios siguientes tienen como base en el hecho de que no todas las transmisiones operan bajo condiciones normales durante toda su vida útil. Pueden existir condiciones adversas, las que pueden dar como resultado dañ os progresivos que están más allá de los niveles antes comentados. La gravedad de las condiciones, incluso la extensión de tiempo que ello implica, determinarán la tasa de progreso. Toda descompostura del sistema lubricante o una película de aceite reducida, pueden incrementar la posibilidad o aceleración de daños a la superficie de los dientes. De manera aún más importante, la lubricación inadecuada durante un período sostenido muy probablemente ocasionará daños que pasarán a una etapa más severa. Las causas más comunes de una lubricación inadecuada son: Bajo nivel de lubricante Viscosidad inadecuada del lubricante Uso incorrecto del lubricante Uso del aceite más allá de su vida útil
Picaduras Moderadas Este engrane muestra cráteres de picaduras de aproximadamente 0.60 pulgadas (1.524 mm) de diámetro y de 0.005 a 0.010 (0.127 a0.254 mm) de profundidad, aproximadamente dos veces el tamaño de los cráteres en el picado inicial. Las picaduras están distribuidas ampliamente a través de la cara del diente. Este engrane ha vivido ya aproximadamente el 50% de su vida útil. Los dientes han sido debilitados significativamente en esta etapa y no hay peligro de rotura. A semejanza de los engranes que muestran opacamiento y picadura inicial, este tipo de "picadura moderada" no ocasiona ruido. Este engrane puede tener todavía muchas millas de vida útil en servicio.
Este engrane también presenta picadura en aproximadamente el 50% de la superficie de los dientes, pero a diferencia del engrane antes mencionado, este engrane debe ser reemplazado. La picadura es concentrada y en la línea de operación, lo cual cambia la forma curveada. Si bien los dientes no presentan debilitamiento significativo, se puede generar ruido debido a la forma involuta que ya no cae dentro de la franja de tolerancia antes comentada.
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Picaduras Destructivas La picadura en este engrane está bien avanzada hacia la etapa "destructiva". Los cráteres de picadura son considerablemente más grandes y profundos que aquellos de la picadura moderada. Los engranes en esta etapa de picadura deben ser reemplazados, de lo contrario pueden ocurrir ruido y fracturas por fatiga.
Factores de Decisión Cuando vaya a decidir si un engrane específico debe ser reemplazado debido a que esté picado, se deben considerar las variables siguientes: ¿Cuánto tiempo más se espera que la transmisión esté en servicio? Por ejemplo, en una transmisión que se espera proporcione 500,000 millas de servicio, usted va a encontrar que está picado el engrane impulsor principal a las 300,000 millas. Si no hay quejas por ruidos y la transmisión va ser devuelta a la misma operación, no se debe reemplazar el engrane. ¿La transmisión se va a devolver a la misma aplicación? Si la transmisión se usaba antes bajo condiciones de operación moderadas, pero en el futuro se va a usar bajo condiciones más severas, entonces el engrane en cuestión no puede esperarse que se desgaste a la misma tasa que en el pasado. ¿La queja por ruido ha sido ubicada en un juego específico de engranes? De ser así, ese engrane es el que se debe reemplazar, independientemente de su apariencia. Si la historia pasada de la transmisión es desconocida (aplicación queja previa por ruidos, vida útil esperada de la transmisión), entonces se debe reemplazar el engrane en cuestión.
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Daños en la superficie de los dientes factores importantes Las formas graves de daños son ocasionadas principalmente por un caso severo de los factores dados en relación a los casos menores y progresivos de daño. Estas formas pueden ocurrir en cualquier momento en la vida útil del engrane. Siempre que se presenten, todos los engranes deben ser reemplazados.
Erosión La "erosión" tiene una apariencia física semejante a las picaduras destructivas, excepto que los cráteres son más grandes en diámetro y menos profundos. La erocion ocurre en un período más corto cuando el engrane está sujeto a una condición de sobrecarga extrema.
Escoriación Las "escoriaciones" son ocasionada por una pelí cula insuficiente de aceite entre los dientes del engrane que empatan, dando como resultado temperaturas de superficie muy elevadas. Esto trae como resultado que el metal alternativamente suelde y se desgaste, y se separado de la superficie del diente. Una película insuficiente de aceite puede ser ocasionada por: bajo nivel de aceite, ángulos de operación de la transmisión excesivos, temperaturas de operación elevadas, aceite de viscosidad incorrecta o de baja calidad y mezcla de tipos diferentes de aceites.
Engranes Sobrecalentados Cuando se revise una transmisión con "engranes sobrecalentados", no es raro encontrar que el engrane impulsor principal representa escoriaciones graves. Esto ocurre porque los dientes del engrane impulsor principal hacen contacto casi tres veces más frecuentemente que los dientes de los engranes impulsores de la contraflecha. Cuando se reemplace un engrane impulsor principal quemado, reemplace también los engranes impulsores de la contraflecha, incluso si no presentan daños visibles.
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Fracturas de los dientes del engrane La rotura real de un diente es una falla grave. No solamente fallará el engrane roto, sino que pueden presentarse daños graves a otros engranes como resultado del diente roto operando a través de la transmisión. Básicamente existen tres tipos de fracturas de dientes en los engranes: Fracturas por impacto Fracturas por fatiga Burbujas o "bolsas de aire" en el metal
Fracturas por impacto Las "fracturas por impacto" son ocasionadas por una carga de choque grave o bien por un objeto extraño que pasa a través del enbonamiento de los engranes. Han sido identificada por una "bola" en el lado de compresión del área fracturada. Entre más ciclos corra el engrane después de la fractura será mejor la bola. Además del engrane que ha resultado fracturado, los otros dos engranes de ese juego también se deben substituir, incluso si pueden parecer sin daño. Todo el engranaje de la transmisión se debe inspeccionar en relación a posibles daños ocasionados por el diente roto operando a través de la
Fracturas por Fatiga Las "fracturas por fatiga" son ocasionadas por tensión extremadamente elevada en el diente del engrane por un período de tiempo. Las causas posibles de dicha tensión podrían ser: Cargas de choque ocasionando una grieta pequeña en el diente. Daños en el diente por objetos que entran al producirse el endentamiento del engrane. Condición de sobrecarga Imperfecciones de forja, marcas de maquinado excesivo o tratamiento de calor i nadecuado. Picaduras graves o fatiga de la superficie. Las fracturas por fatiga se identifican por marcas de playa en el área fracturada. Estas marcas se hacen a medida que el diente se estrella bajo una carga que es lo suficientemente pesada para agrandar la grieta, pero no tan grande para romper la totalidad del diente de una sola vez.
Burbujas o Bolsas de Aire Los engranes hechos de metal base que contienen "burbujas" o "bolsas de aire" tienen puntos débiles en esas áreas. Estas fracturas se pueden identificar por la diferencia en la forma de la fractura y en la textura del metal en la superficie de la rotura. Una vez más, al igual que con otras fracturas, inspeccione todo el engranaje en la transmisión en cuanto a posibles daños.
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Ayuda para Servicio El uso de la información que se presenta en esta guía, conjuntamente con su habilidad mecánica, le ayudarán a determinar si es necesario el reemplace de los engranes, así como la razón para que exista esa condición. Sin embargo, algunas veces las variaciones o combinaciones de las condiciones pueden dificultar o hacer confusa la determinación de la causa principal. En estas situaciones, o bien si desea mayor información, llame o escriba a: EATON CORPORATION TRANSMISSION DIVISION Apdo. Postal 4013 Kalamazoo, MI 49003 Tel: 1-800-TCM-HELP 826-4357
Hemos hecho todo lo posible para asegurar la exactitud de toda la información en esta publicación. Sin embargo, Eaton Transmission Division no otorga garantía alguna, expresa o implícita, con base en la información contenida en esta publicación. Cualquier error u omisión se puede reportar a Training and Publications, Eaton Transmission Division, P.O. Box 4013, Kalamazoo, MI 49003.
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