Lección 3: Válvulas de control de las servotransmisiones
Introducción Esta lección cubre las diferentes válvulas que se usan para el control de las servotransmisiones. Las válvulas se usan para operar los embragues que controlan el flujo de potencia a través de la transmisión.
Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante podrá demostrar su conocimiento de los componentes básicos y la operación de las válvulas de control de la transmisión.
Materiales de referencia Ninguno
Herramientas Ninguna
s e n o i s i m s n a r t o v r e s s a l e d l o r t n o c e d s a l u v l á V : 3 n ó i c c e L
Unidad 3 Lección 3
3-3-2
Tren de Fuerza I
SISTEMA HIDRÁULICO DEL TREN DE FUERZA SOLENOIDE
R
FILTRO
F
ORIFICIO DE DERIVACIÓN VÁLVULA DE ALIVIO DE ENTRADA DEL CONVERTIDOR DE PAR
CONVERTIDOR DE PAR BOMBA LUBRICACI ÓN DE LA TRANSMISI ÓN REJILLA DE SUCCI ÓN E IMÁN
LUBRICACI ÓN
ENFRIADOR DE ACEITE
SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR
Fig. 3.3.1 Sistema hidráulico del tren de fuerza (retroexcavadora cargadora)
El sistema hidráulico del tren de fuerza suministra y controla el aceite a los embragues hidráulicos y provee el aceite de lubricación para enfriar los componentes de la transmisión. La figura 3.3.1 muestra el sistema hidráulico del tren de fuerza en una retroexcavadora cargadora. La válvula de control de la transmisión (en la parte superior de la figura 3.3.1) controla el acoplamiento de los embragues de avance y de retroceso de la transmisión. La selección de la velocidad se realiza mediante horquillas de cambio, pero el sentido se determina con los embragues. El aceite fluye en la válvula de control de la transmisión. El carrete de control de flujo controla la cantidad de aceite que puede fluir en la válvula. El aceite sobrante se desvía al sistema del convertidor de par. Los carretes de la válvula de control de la transmisión determina qué embragues se llenarán de aceite.
El aceite enfriado se envía a la caja de la transmisión para lubricar los cojinetes, los engranajes y los embragues antes de retornar al sumidero. El aceite enfriado drena directamente a los embragues para enfriarlos del calor generado cuando patinan. El patinaje del embrague ocurre momentáneamente cada vez que hay una conexión de un embrague de la transmisión.
Unidad 3 Lección 3
3-3-2
Tren de Fuerza I
SISTEMA HIDRÁULICO DEL TREN DE FUERZA SOLENOIDE
R
FILTRO
F
ORIFICIO DE DERIVACIÓN VÁLVULA DE ALIVIO DE ENTRADA DEL CONVERTIDOR DE PAR
CONVERTIDOR DE PAR BOMBA LUBRICACI ÓN DE LA TRANSMISI ÓN REJILLA DE SUCCI ÓN E IMÁN
LUBRICACI ÓN
ENFRIADOR DE ACEITE
SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR
Fig. 3.3.1 Sistema hidráulico del tren de fuerza (retroexcavadora cargadora)
El sistema hidráulico del tren de fuerza suministra y controla el aceite a los embragues hidráulicos y provee el aceite de lubricación para enfriar los componentes de la transmisión. La figura 3.3.1 muestra el sistema hidráulico del tren de fuerza en una retroexcavadora cargadora. La válvula de control de la transmisión (en la parte superior de la figura 3.3.1) controla el acoplamiento de los embragues de avance y de retroceso de la transmisión. La selección de la velocidad se realiza mediante horquillas de cambio, pero el sentido se determina con los embragues. El aceite fluye en la válvula de control de la transmisión. El carrete de control de flujo controla la cantidad de aceite que puede fluir en la válvula. El aceite sobrante se desvía al sistema del convertidor de par. Los carretes de la válvula de control de la transmisión determina qué embragues se llenarán de aceite.
El aceite enfriado se envía a la caja de la transmisión para lubricar los cojinetes, los engranajes y los embragues antes de retornar al sumidero. El aceite enfriado drena directamente a los embragues para enfriarlos del calor generado cuando patinan. El patinaje del embrague ocurre momentáneamente cada vez que hay una conexión de un embrague de la transmisión.
Unidad 3 Lección 3
3-3-3
Tren de Fuerza I
SISTEMA HIDRÁ HIDRÁULICO DEL TREN DE FUERZA
FILTRO DE ACEITE
CONTROLES DE LA DIRECCIÓN PRESIÓN DE SALIDA DEL CONVERTIDOR DE PAR
CONVERTIDOR DE PAR
VÁLVULA DE CONTROL DE LA TRANSMISIÓN
BOMBA DE ACEITE
PRESIÓN DE LUBRICACIÓN
ENFRIADOR DE ACEITE
5
4
N 1 2 3
P3
R
P1
3
2
1
F
P2
Fig. 3.3.2 Sistema hidráulico del tren de fuerza (tractor de cadenas)
La figura 3.3.2 muestra el sistema hidráulico del tren de fuerza en un tractor de cadenas. La válvula de control de la transmisión controla el flujo de aceite a tres embragues de avance y a tres embragues de retroceso. El aceite de la bomba de dos secciones fluye, a través del filtro, a la válvula de control de la transmisión. El aceite enfriado se envía a la caja de la transmisión para lubricar los cojinetes, los engranajes y los embragues antes de retornar al sumidero.
Unidad 3 Lección 3
3-3-4
Tren de Fuerza I
VÁLVULA DE CONTROL DE LA TRANSMISI ÓN VÁLVULA DE ALIVIO DE MODULACIÓN
5
4
N 1 2 3
CARRETE DE SELECCIÓN DE VELOCIDAD
DE LA BOMBA
PISTÓN DE CARGA VÁLVULA DIFERENCIAL DE PRESIÓN P3 CARRETE DE DIRECCIÓN R
A
P1
3
2
1
P2
Fig. 3.3.3 Válvula de control de la transmisión (tractor de cadenas)
Como se señaló anteriormente, la válvula de control de la transmisión controla el flujo de aceite a los embragues. Esta válvula de control de la transmisión, que aparece en la figura 3.3.3, tiene un carrete de selección de velocidad y un carrete de dirección. Los cables conectan los carretes a la palanca de control de la transmisión en la cabina. La posición de los carretes selectores determina cuáles embragues se abren para suministrar aceite y cuáles para drenarlo. El aceite entra en el circuito desde la bomba. A medida que la presión aumenta, la válvula diferencial de presión hace que el aceite entre en el circuito del embrague de dirección. La válvula diferencial de presión dosificará el aceite para mantener constante la presión del aceite en el circuito del embrague de dirección. El aceite que fluye a la válvula de alivio de modulación dosificará el aceite pata controlar la presión en el embrague de velocidad conectado. El exceso de aceite de la válvula de alivio de modulación fluye al circuito del convertidor de par. El aceite fluye a través de un orificio al área detrás del pistón de carga. El pistón de carga y la válvula de alivio de modulación funcionan juntos para hacer que la presión del embrague aumente de forma lenta. Esto se denomina modulación. Las válvulas de control de la transmisión en varias máquinas obtienen el llenado del embrague y la modulación de varias formas. Los cables y las palancas, unidos a los carretes de la válvula de control de la transmisión (en las figuras 3.3.2 y 3.3.3), mueven los carretes, que envían aceite a los embragues. En el resto de las válvulas de esta lección se usan controles eléctricos y solenoides para dosificar el aceite a los embragues, pero muchas otras funciones son similares.
Unidad 3 Lección 3
3-3-5
Tren de Fuerza I
VÁLVULA DE CONTROL DE LA TRANSMISIÓN CON VÁLVULA DE DESCARGA NEUTRAL 1
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ORIFICIO
VÁLVULA DE ALIVIO Y PISTÓN DE CARGA
AV. ALTA
3
2
AV. BAJA
RETR.
VÁLVULA DIFERENCIAL
AV. ALTA
RTR. BA
RETR.
3
2
VÁLV. DE ALIVIO DE MODULACIÓN
1
SUMINISTRO DE LA BOMBA
4
6
1ST SPD
2ND SPD
CARRETE SELECTOR
3RD SPD
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CONTRAFLUJO
5 4 1ra. VELOC.
5
2a. VELOC.
CARRETE DE DESCARGA ORIFICIO
3a. VELOC.
6
PISTÓN
Fig. 3.3.4 Válvula de control de la transmisión (transmisión de contraeje)
Los componentes y la operación de la válvula de control de la transmisión de una transmisión de contraeje se explicarán usando la válvula de control de las figuras 3.3.4 a la 3.3.14. El cuerpo de la válvula de control de la transmisión contiene seis solenoides accionados eléctricamente, que envían el flujo de aceite a los carretes selectores de dirección y a los carretes selectores de velocidad.
Unidad 3 Lección 3
3-3-6
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.5 Tres carretes selectores de dirección
La parte superior de la válvula de control de la transmisión tiene los tres carretes selectores de dirección (flechas). Los carretes selectores de dirección se desplazan para hacer que el aceite de presión del embrague de dirección (P2) se dirija a uno de los tres paquetes de embrague de dirección. Cuando se activa un solenoide de dirección, el carrete selector de dirección adecuado dirige el aceite presurizado P2 a un embrague de dirección. El No.1 (baja de avance), el No.2 (alta de avance) y el No. 3 (de retroceso) son los embragues de dirección. El suministro de aceite P2 a los carretes selectores está en paralelo para el AVANCE y el RETROCESO, pero separado para ALTA DE AVANCE y BAJA DE AVANCE. Esto se hace para evitar la conexión al mismo tiempo de más de un embrague de dirección.
Fig. 3.3.6 Pistón de carga y válvula de alivio de modulación
El pistón de carga (1) y la válvula de alivio de modulación (2) se encuentran en la sección central de la válvula de control (figura 3.3.6). El pistón de carga trabaja con la válvula de alivio de modulación para suministrar un aumento de presión controlado (modulación) en los embragues y para limitar la presión máxima P2. La válvula de alivio de modulación también envía el exceso de aceite al convertidor de par.
Unidad 3 Lección 3
3-3-7
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.7 Tres carretes selectores de velocidad
La parte inferior de la válvula de control de la transmisión tiene los tres carretes selectores de velocidad (flechas). Los carretes selectores de velocidad se desplazan para hacer que el aceite de presión del embrague de velocidad (P1) se dirija a uno de los tres paquetes de embrague de velocidad. Cuando se activa un solenoide de velocidad, el carrete selector de velocidad apropiado envía el aceite presurizado P1 a un embrague de velocidad. El No.4, el No.5 y el No.6 son los embragues de velocidad. El suministro de aceite P1 se dirige separadamente a través de los tres carretes selectores para evitar la conexión al tiempo de más de un embrague de velocidad. El suministro de aceite está disponible primero para el solenoide No. 4 y el carrete selector de la primera velocidad, luego para el solenoide No. 5 y el carrete selector de la segunda velocidad y, finalmente, para el solenoide No.6 y el carrete selector de tercera velocidad. Por tanto, en cualquier situación de falla, la transmisión descenderá un cambio de velocidad o pasará a la condición neutral.
Unidad 3 Lección 3
3-3-8
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.8 Solenoides de cambio
Los solenoides de cambio (figura 3.3.8) constan del vástago y la bobina. Los seis solenoides y/o componentes son intercambiables. Las pérdidas de energía eléctrica en algún solenoide de dirección o de velocidad neutralizarán la transmisión y liberarán el embrague correspondiente. Durante la operación normal, el aceite de suministro se dirige al extremo del vástago del solenoide. Cuando se activa el solenoide, un pasador desplaza el vástago hacia arriba y adentro, y saca de su asiento una bola, que permite el paso de aceite, a través de un conducto al carrete selector apropiado.
Fig. 3.3.9 Válvula diferencial de presión
La válvula diferencial de presión y el resorte (figura 3.3.9) se encuentran entre la válvula de control de la transmisión y la plancha de separación. La válvula diferencial de presión mantiene la presión P1 en un valor especificado mayor que la presión P2.
Unidad 3 Lección 3
3-3-9
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.10 Válvula de control de la transmisión (POSICIÓN NEUTRAL)
La válvula de descarga (mostrada a la derecha en la figura 3.3.10) permite cambios de velocidad suaves mediante el drenaje rápido del aceite de presión en la cámara del pistón de carga. Cuando el motor está funcionando y el selector de velocidades está en la posición NEUTRAL, el aceite fluye de la bomba, a través de la válvula de control de la transmisión, a los tres solenoides selectores de velocidad. El aceite P1 también llena los émbolos en los extremos de los carretes. Esto mantiene los carretes desconectados. El aceite también fluye a la válvula diferencial de presión y al carrete selector en la válvula de descarga. El aceite P1 de la válvula de descarga se usa para abrir un conducto de drenaje del aceite del pistón de carga. Cuando la presión P1 alcanza el valor determinado, se abre la válvula de presión diferencial. El aceite de suministro empieza a fluir en el circuito P2. Parte del aceite P2 fluye a la válvula de descarga y desplaza hacia abajo el carrete selector. El aceite P1 se bloquea. El aceite de la cámara del pistón de carga no estará abierto a la tubería de drenaje. El resto del aceite P2 que fluye a través de la válvula de presión diferencial va a la válvula de control de la transmisión y directamente a la cavidad del émbolo de la válvula de alivio de modulación. El aceite P2 fluye a través del orificio de entrada P2 en el cuerpo de la válvula de control de la transmisión y nuevamente se divide y va en tres direcciones. Un flujo parcial se dirige a la cavidad del émbolo de la válvula de retención mediante el orificio con rejilla y a la cavidad del pistón de carga. El aceite (puntos rojos) que entra en la cavidad del pistón de carga fluye a la válvula de descarga. Debido a que el carrete selector se desplaza hacia abajo, se bloquea el aceite de la cavidad del pistón de carga.
Unidad 3 Lección 3
3-3-10
Tren de Fuerza I
El aceite P2 fluye a la cavidad del émbolo del carrete selector de RETROCESO, pasa al solenoide BAJA DE AVANCE y al solenoide ALTA DE AVANCE. El aceite también se envía a la cavidad del émbolo del carrete selector BAJA DE AVANCE y, luego, a la cavidad del émbolo del carrete selector ALTA DE AVANCE. Del carrete selector ALTA EN AVANCE, el flujo se dirige al solenoide de RETROCESO. En la posición NEUTRAL, no hay solenoides activados; por tanto, ningún embrague de velocidad o embrague de dirección está conectado. El aceite de las cavidades de los émbolos de los carretes selectores de dirección mantienen los embragues desconectados. La válvula de alivio de modulación regula el exceso de flujo de la bomba al circuito del convertidor de par P3. La válvula de retención de contraflujo separa el circuito del convertidor de par de la presión más baja mantenida por la válvula de alivio de modulación.
Fig. 3.3.11 Válvula de control de la transmisión (embrague de velocidad lleno)
Cuando se hace un cambio de NEUTRAL a la PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO, se activan los solenoides Nos. 2 y 4. Cuando se activa el solenoide No. 4, el aceite se envía al carrete selector para el embrague de primera velocidad (No. 6). El carrete selector se mueve a la derecha, y envía el aceite P1 al embrague de primera velocidad. Durante el llenado del embrague de velocidad (figura 3.3.11), la presión P1 disminuye y el resorte cierra la contrapunta de la válvula diferencial de presión. El carrete direccional no se mueve hasta que el embrague de velocidad esté lleno.
Unidad 3 Lección 3
3-3-11
Tren de Fuerza I
Cuando la presión P2 disminuye, la válvula de retención se desplaza para abrir la cavidad del pistón de carga al drenaje. Cuando la presión P2 disminuye aún más, el carrete selector de la válvula de descarga se desplaza hacia arriba. Cuando el carrete selector se desplaza hacia arriba, la presión P1 se transmite a la cámara del émbolo en el carrete de descarga. La presión P1 de la cavidad del émbolo mueve el carrete de descarga, el pistón baja contra el resorte del pistón y drena la cavidad del pistón de carga a través del conducto de la válvula de descarga. La válvula de descarga se usa para proveer un cambio más suave. El aceite de la cavidad del pistón de carga no drena al tanque lo suficientemente rápido a través del drenaje de la cavidad del pistón de carga. La presión P2 también disminuye a través del orificio con rejilla en la válvula de alivio de modulación y alrededor de los carretes selectores. Cuando la válvula de alivio de modulación se mueve a la derecha, se bloquea el conducto de suministro del convertidor de par. Cuando el pistón de carga y la válvula de alivio de modulación se cambian a la posición de rearme, la presión residual del circuito P3 se drena a través del conducto de drenaje.
Unidad 3 Lección 3
3-3-12
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.12 Válvula de control de la transmisión (inicio de modulación)
Después de llenarse el embrague de velocidad, la presión P1 aumenta hasta abrir la válvula diferencial de presión. Cuando se abre la válvula diferencial de presión, el aceite fluye al circuito P2 (figura 3.3.12). El flujo se dirige a la válvula de alivio de modulación, a los carretes selectores del embrague de dirección y a los solenoides de dirección. Debido a que el solenoide No. 2 está activado, el aceite fluye al carrete selector de sentido en RETROCESO. El carrete selector se desplaza a la derecha. A medida que el carrete selector se desplaza, el flujo de aceite va al embrague No. 3. El embrague No. 3 comienza a llenarse. El aceite del circuito P2 también fluye a la válvula de descarga, a la cavidad del émbolo de la válvula de alivio de modulación, a la cavidad del émbolo de la válvula de retención y, a través de un orificio con rejilla, a la cavidad del pistón de carga. Cuando el embrague No. 3 está lleno, la presión del circuito P2 comienza a aumentar. Esto desplaza la válvula de retención y cierra el drenaje a la cavidad del pistón de carga. La presión P2 no es lo suficientemente alta para desplazar el carrete selector de la válvula de descarga. El aceite P1 continúa manteniendo el carrete de descarga y el pistón de forma que la cavidad del pistón de carga se abre para drenaje. Un orificio del carrete de descarga está graduado para proveer un retardo controlado de cierre del drenaje del pistón de carga (a través de la válvula de descarga).
Unidad 3 Lección 3
3-3-13
Tren de Fuerza I
Cuando la presión P2 es lo suficientemente alta para desplazar el carrete selector de la válvula de descarga, el aceite P1 se bloquea. La presión P1 continúa actuando sobre el extremo del carrete de descarga a través del orificio del carrete. El carrete de descarga se mueve lentamente hacia arriba a la posición de cierre. Cuando se cierra el drenaje del pistón de carga (a través de la válvula de descarga), comienza el ciclo de modulación. A medida que la presión aumenta en la válvula de alivio de modulación, se abre un conducto al circuito del convertidor de par. En este momento, el circuito del convertidor de par está aún abierto para drenar a través de la cavidad de resorte del pistón de carga. Cuando el embrague de dirección está lleno, el pistón de carga está desplazado ligeramente a la izquierda.
Fig. 3.3.13 Válvula de control de la transmisión (primera velocidad de retroceso)
Ahora, la válvula de alivio de modulación empieza a moverse lentamente a la derecha a velocidad uniforme (figura 3.3.13). El pistón de carga empieza a moverse a la izquierda, a velocidad uniforme. A medida que continúa aumentando la presión, el pistón de carga comienza a cubrir el conducto de drenaje del convertidor de par. Luego, la presión P3 comienza a aumentar y el aceite fluye, a través de la válvula de retención de contraflujo, al circuito del convertidor de par.
El pistón de carga y la válvula de alivio de modulación funcionarán juntas para mantener una presión uniforme en el embrague.
Unidad 3 Lección 3
3-3-14
Tren de Fuerza I
El pistón de carga continúa moviéndose hacia la izquierda y bloquea el conducto de drenaje del convertidor de par. Cuando el pistón de carga alcanza el máximo recorrido en el conducto, el pistón de carga regula el aceite de drenaje. La válvula de alivio de modulación detiene el movimiento hacia la derecha y no cierra completamente P2 respecto de P3. En este momento, la válvula de alivio de modulación también está regulando el drenaje y P1, P2 y P3 están en sus presiones de operación normal.
CUARTA DE AVANCE
1
2
3
AV. ALTA
RETR.
AV. BAJA
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ORIFICIO
VÁLVULA DE ALIVIO Y PISTÓN DE CARGA
VÁLVULA DIFERENCIAL
AV ALTO
AV. BAJA
3
RETR.
2 1
SUMINISTRO DE LA BOMBA
CARRETE SELECTOR
4 6
1a. VEL.
2a. VEL
3a. VEL.
5 4
1a. VEL.
2a. VEL.
VÁLVULA DE ALIVIO DE MODULACIÓN
CARRETE DE DESCARGA
5 ORIFICIO
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CONTRAFLUJO
PISTÓN 3a. VEL.
6
Fig. 3.3.14 Válvula de control de la transmisión (velocidad cuarta de avance)
Cuando se selecciona la CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.3.14), se activan el solenoide de velocidad No. 6 y el solenoide de dirección No. 1. El solenoide No. 1 se activa sólo en CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE. La secuencia de cambios para todas las velocidades y direcciones es la misma, como se dijo anteriormente. También se debe notar que el flujo P2 ya no está disponible para el solenoide de dirección No. 2.
Unidad 3 Lección 3
3-3-15
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.15 Sistema hidráulico de la transmisión
Modulación de Embrague Individual (ICM) Otro tipo de control de cambio hidráulico que se encuentra en algunas máquinas se llama Modulación de Embrague Individual (ICM). Una transmisión ICM difiere en que cada embrague se modula individualmente para proveer cambios más suaves con carga. Los cambios de velocidad y de dirección se realizan mediante las válvulas de control individuales que acoplan hidráulicamente varios paquetes de embrague. El sistema hidráulico de transmisión consta principalmente de las válvulas que conforman la unidad de control hidráulico de la transmisión. Cuando se necesita un cambio, el ECM de la transmisión controla el solenoide de cambio ascendente y el solenoide de cambio descendente. El ECM de la transmisión verifica varios factores para establecer cuándo se debe hacer un cambio. Cuando se activa un solenoide de cambio, el aceite se envía al accionador de giro. El rotor del centro del accionador de giro está conectado mecánicamente al carrete selector de giro en el grupo de válvulas selectoras. La posición del carrete selector de giro determinará qué estaciones de la válvula de control de presión se llenan y qué estaciones se drenan. La válvula de control de presión tiene una estación para cada embrague. Cada estación tiene válvulas que modulan con el fin de mantener una presión uniforme dentro del embrague.
Unidad 3 Lección 3
3-3-16
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.16 Unidad de control hidráulico de la transmisión ICM
La unidad de control hidráulico de la transmisión ICM se encuentra en la parte superior de la caja de la transmisión. Los solenoides de cambios ascendente y descendente (flechas) también son visibles en la figura 3.3.16
Fig. 3.3.17 Corte de la unidad de control hidráulico de la transmisión
Los componentes localizados dentro de la unidad de control hidráulico de la transmisión incluyen la válvula de control de presión, el grupo de válvulas selectoras de presión y el accionador de giro.
Unidad 3 Lección 3
3-3-17
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.18 Solenoides de cambios ascendente y descendente
Los solenoides de cambios ascendente y descendente (figura 3.3.18) se encuentran en la parte superior de la transmisión. Los solenoides son la conexión entre los sistemas hidráulico y eléctrico de la transmisión. Cuando los solenoides de cambio ascendente o descendente se activan eléctricamente, envían aceite al accionador de giro.
Fig. 3.3.19 Accionador de giro
El accionador de giro (figura 3.3.19) hace parte del grupo de control hidráulico de la transmisión. Los solenoides de cambios ascendente o descendente envían aceite a uno de los conductos. El rotor del accionador de giro gira. Esto hace girar un carrete selector de giro en el grupo de válvulas selectoras. El carrete del selector hace que el aceite piloto fluya a la válvula apropiada en la válvula de control de presión.
Unidad 3 Lección 3
3-3-18
Tren de Fuerza I
GRUPO DE VÁLVULAS SELECTORAS DE LA TRANSMISIÓN POSICIÓN NEUTRAL
VÁLVULA NEUTRALIZADORA
CARRETE SELECTOR DE GIRO
VÁLVULA DE REDUCCIÓN PRIORITARIA PRESIÓN DE ACEITE PILOTO REJILLA VÁLVULA DE ALIVIO VÁLVULA DE ALIVIO DE LUBRICACIÓN
PRESIÓN DE LUBRICACIÓN
Fig. 3.3.20 Grupo de válvulas selectoras
El grupo de válvulas selectoras (figura 3.3.20) hace parte de los controles hidráulicos de la transmisión. El grupo de válvulas selectoras controla la presión del aceite del sistema y el flujo de aceite a los solenoides y a la válvula de control de presión. El aceite de entrada primero fluye a la válvula de reducción prioritaria. Esta válvula modula para controlar la presión del aceite en la unidad de control hidráulico de la transmisión. El aceite, luego, fluye a la válvula neutralizadora. La válvula neutralizadora evita que el aceite fluya al carrete selector de giro si el motor se pone en funcionamiento con la palanca del selector de transmisión en una velocidad diferente a la posición NEUTRAL. La posición del carrete selector de giro se controla mediante el accionador de giro y los solenoides de cambio. El carrete selector de giro determina a qué pistones selectores de la válvula de control de presión les llega aceite piloto y qué pistones selectores se drenan.
Fig. 3.3.21 Resortes de tope
Los resortes de tope (flechas) se usan para ayudar a que el carrete selector de giro mantenga las posiciones adecuadas.
Unidad 3 Lección 3
3-3-19
Tren de Fuerza I
A
E B VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN POSICIÓN NEUTRAL
F C
G
D H
VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN
Fig. 3.3.22 Válvula de control de presión
La válvula de control de presión (figura 3.3.22) es parte de la unidad de control hidráulico de la transmisión y contiene las válvulas de reducción de modulación de presión. La transmisión tiene una válvula para cada embrague. Las válvulas de reducción de modulación para los embragues de la transmisión proporcionan un control por separado de la presión y del tiempo que se toma para conectar y liberar cada embrague. Cada cuerpo de pistón de carga tiene una letra de identificación impresa para facilitar el desarmado y el armado. Los conductos piloto están conectados (para los embragues de la transmisión).
Unidad 3 Lección 3
3-3-20
Tren de Fuerza I
ESTACIÓN DE VÁLVULAS LLENADO DEL EMBRAGUE ÉMBOLO
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE BOLA PISTÓN DE CARGA
PISTÓN SELECTOR
CONDUCTO DE ACEITE PILOTO
TAPÓN
RESORTE DE RETORNO
ORIFICIO DE CAÍ DA (OPTATIVO) DRENAJE
VÁLVULA DE REDUCCIÓN DE MODULACIÓN
TAPÓN DEL PISTÓN DE CARGA
DRENAJE
AL RIEL DE TOMA DE SUMINISTRO EMBRAGUE PRESIÓN DEL EMBRAGUE DEL EMBRAGUE
ORIFICIO DEL PISTÓN DE CARGA
Fig. 3.3.23 Válvula de reducción de modulación (llenado del embrague)
Todas las válvulas de reducción de modulación de la válvula de control de presión de la transmisión operan de manera similar. Por esta razón, se presenta únicamente la operación básica de una válvula. Cuando se inicia un cambio (se va a acoplar un embrague), un conducto piloto recibe el aceite piloto en la secuencia correcta del carrete selector de giro. Esto hace que el pistón selector y el pistón de carga se muevan contra la fuerza de sus resortes y hace que la válvula de reducción de modulación se mueva también contra la fuerza de un resorte. El movimiento de la válvula de reducción de modulación cierra el conducto del embrague al drenaje y abre el conducto de la bomba al embrague. El aceite también llena el área entre el pistón selector y el pistón de carga. ESTACIÓN DE VÁLVULAS EMBRAGUE CONECTADO ÉMBOLO
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE BOLA PISTÓN DE CARGA
PISTÓN SELECTOR
CONDUCTO DE ACEITE PILOTO
TAPÓN
RESORTE DE RETORNO
ORIFICIO DE CAÍ DA (OPTATIVO) DRENAJE
VÁLVULA DE REDUCCIÓN DE MODULACIÓN
DRENAJE AL RIEL DE TOMA DE EMBRAGUE SUMINISTRO PRESIÓN DEL EMBRAGUE DEL EMBRAGUE
TAPÓN DEL PISTÓN DE CARGA ORIFICIO DEL PISTÓN DE CARGA
Fig. 3.3.24 Válvula de reducción de modulación (embrague conectado) Después de que el embrague se llena de aceite, aumenta la presión del aceite de la bomba en el embrague seleccionado. Esto hace que otra vez el pistón de carga se mueva contra la fuerza de sus resortes. El aceite del embrague también fluye a través de un orificio en la válvula de reducción de modulación, abre la bola de retención y va a la cámara del émbolo en el extremo de la válvula de reducción de modulación.
Unidad 3 Lección 3
3-3-21
Tren de Fuerza I
La presión del extremo de la válvula de reducción de modulación actúa contra la del extremo del pistón de carga. La presión aumenta hasta que el pistón de carga se mueve completamente a la izquierda contra su tope. La presión del embrague es ahora máxima. Dos factores controlan el tiempo que se requiere para que la presión del embrague alcance el máximo valor: el tamaño de los orificios del pistón de carga y la fuerza de los resortes. Tenga en cuenta todos los códigos de color cuando arme una válvula de control de presión ICM. La fuerza de los resortes se puede cambiar adicionando o quitando calces en el pistón de carga. Cuando el embrague está lleno, la válvula de reducción de modulación se mueve a la derecha y a la izquierda para mantener la presión constante en el conducto.
ESTACIÓN DE VÁLVULAS EMBRAGUE LIBERADO ÉMBOLO
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE BOLA PISTÓN DE CARGA
PISTÓN SELECTOR
CONDUCTO DE ACEITE PILOTO
TAPÓN
RESORTE DE RETORNO
ORIFICIO DE CAÍ DA (OPTATIVO) DRENAJE
VÁLVULA DE REDUCCIÓN DE MODULACIÓN
DRENAJE
AL RIEL DE TOMA DE SUMINISTRO EMBRAGUE PRESIÓN DEL EMBRAGUE DEL EMBRAGUE
TAPÓN DEL PISTÓN DE CARGA ORIFICIO DEL PISTÓN DE CARGA
Fig. 3.3.25 Válvula de reducción de modulación (embrague liberado) Cuando se requiere liberar el embrague, la posición del carrete selector de giro hará drenar la presión piloto. Los resortes mueven el pistón selector contra el tope. El conducto entre el pistón de carga y el pistón selector se abre para el drenaje. Los resortes mueven el pistón de carga contra el tope. La válvula de reducción de modulación se desplaza. El movimiento de la válvula de reducción de modulación cierra el conducto de la bomba al embrague y abre el conducto del embrague al drenaje. En el conducto de drenaje hay un orificio de retardo para controlar el tiempo que se requiere para que la presión del embrague alcance cero. Estos orificios también tienen código de color. El embrague que se usa para el retroceso no tiene orificio de retardo.
Unidad 3 Lección 3
3-3-22
Tren de Fuerza I
Fig. 3.3.26 Grupo de control de la transmisión ECPC
Control de presión del embrague electrónico (ECPC) Otro método de conexión de embrague electrónico se denomina Control de Presión del Embrague Electrónico (ECPC). Con el ECPC, la función de cambio de la transmisión se controla mediante el Sistema de Control Electrónico del tren de fuerza. El ECM del tren de fuerza responde a los cambios del operador al controlar la cantidad de corriente eléctrica enviada a los solenoides proporcionales (uno por cada embrague de la transmisión). El ECM selecciona los embragues de la transmisión que van a ser conectados y la presión del embrague se modula electrónicamente. Las válvulas solenoides proporcionales controlan la modulación de la presión del embrague. La ECM usa la velocidad de la transmisión, la velocidad del motor y las señales de temperatura del aceite del tren de fuerza para controlar la conexión suave de los embragues. La modulación del embrague electrónico hace que el ECM de la transmisión controle el tiempo requerido para llenar un embrague con aceite y la velocidad de modulación de presión del embrague.
Unidad 3 Lección 3
3-3-23
Tren de Fuerza I
VÁLVULA DE MODULACIÓN DE LA TRANSMISIÓN BOLA
ORIFICIO
CARRETE DE VÁLVULA
VÁSTAGO
AL DRENAJE
AL EMBRAGUE ACEITE DE SUMINISTRO
Fig. 3.3.27 Válvula de modulación de la transmisión ECPC
Los embragues de la transmisión ECPC se conectan hidráulicamente y se liberan por resorte. El solenoide de la válvula de modulación de la transmisión se activa (figura 3.3.27) para enviar el aceite de suministro al embrague. A medida que se aplica corriente al solenoide, la fuerza magnética mueve el vástago hacia la derecha, lo que empuja la bola de cierre hacia el orificio. La bola comienza a restringir la cantidad de aceite de drenaje. A medida que aumenta la presión del extremo izquierdo del carrete, el carrete se desplaza a la derecha y envía aceite de suministro para conectar el embrague. Cuando el solenoide se desactiva, ninguna fuerza actúa sobre el vástago y el aceite de suministro fluye a través del carrete y el orificio al drenaje. El resorte ubicado en el extremo derecho del carrete de válvula mueve el carrete hacia la izquierda. El carrete de válvula abre el conducto entre el embrague y el tanque y bloquea el conducto entre el embrague y el aceite de suministro. El flujo de aceite al embrague se bloquea. El aceite desde el embrague fluye al drenaje y el embrague se libera.
Unidad 3 Lección 3
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Tren de Fuerza I
CICLO DE MODULACI ÓN DE LA TRANSMISI ÓN
PULSO LLENO
E T N E I R R O C Y N Ó I S E R P
PARÁMETROS DE CALIBRACIÓN DE LLENADO
PARÁMETROS DE CALIBRACIÓN DE CONEXIÓN
NIVEL DE CONEXIÓN DEL EMBRAGUE
PRESIÓN MÁXIMA DEL EMBRAGUE NIVEL DE RAMPA MODULACIÓN
CORRIENTE NIVEL FIJO
PRESIÓN
DEMORA DE PULSO
TIEMPO DE PULSO
TIEMPO DE RAMPA
TIEMPO FIJO
TIEMPO DE PATINAJE DESEADO
TIEMPO DE LLENADO
Fig. 3.3.28 Ciclo de modulación de la transmisión ECPC
La figura 3.3.28 muestra el ciclo de modulación de la transmisión ECPC. El eje vertical representa la corriente y la presión del embrague. La corriente representada es del ECM del tren de fuerza a la válvula solenoide de modulación. La presión representada se suministra a cada embrague individual. Cuando el embrague se llena y el pistón está en contacto con las planchas, la corriente y la presión son directamente proporcionales y se representan en el mismo eje. El eje horizontal representa el tiempo en intervalos que se relacionan con la presión hidráulica suministrada al embrague. El tiempo de pulso lo causa por una corriente inicial alta aplicada a la válvula para comenzar a presurizar el embrague cuando se conecta un embrague. El nivel de rampa comienza una reducción en la corriente aplicada a la válvula, lo cual disminuye la corriente hacia el nivel fijo. Cuando la corriente esta en el nivel fijo, el embrague se llena. La presión del embrague, entonces, sigue la corriente aplicada al solenoide. En el extremo del tiempo fijo, la corriente aumenta a medida que el embrague se conecta. Este tiempo se llama “tiempo de patinaje deseado” y la rampa de presión se llama “modulación”. La modulación continúa hasta que el embrague se llena y se alcanza la máxima presión del embrague. La presión del embrague permanece en el máximo durante un breve tiempo, que se llama “llenado a tiempo”. Entonces, la presión del embrague se reduce al nivel de conexión del embrague. El embrague está aún completamente lleno, pero a una presión baja. Esta reducción de presión aumenta la vida útil del sello del embrague.
Unidad 3 Lección 3
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COMPONENTES DE ENTRADA
Tren de Fuerza I
CONTROL ELECTRÓNICO
COMPONENTES DE SALIDA
INTERRUPTOR DE LA TRANSMISI ÓN DEL TRACTOR
SENSOR DE VELOCIDAD DE LA TRANSMISIÓN
INTERRUPTOR DE LA PALANCA DE VELOCIDAD
SOLENOIDE DE CAMBIO ARRIBA CONTROL ELECTRÓNICO DE LA TRANSMISIÓN SOLENOIDE DE CAMBIO ABAJO
INTERRUPTOR POSICIÓN FIJA
Fig. 3.3.29 Sistema electrónico de la transmisión (transmisión ICM)
Sistemas de control electrónico de la transmisión En su forma más elemental, todos los sistemas de control electrónicos Caterpillar se pueden descomponer en tres circuitos generales o funciones: componentes de entrada, controles electrónicos y componentes de salida. En la figura 3.3.29 se muestra un diagrama del sistema de control electrónico de la transmisión ICM. Los componentes de entrada del sistema funcionan como sensores de varias condiciones de la máquina. Los componentes de entrada reaccionan eléctricamente a los cambios de presión, temperatura, posición, velocidad, etc. A medida que estos cambios ocurren, los componentes de entrada envían señales eléctricas a los controles electrónicos. Los controles electrónicos son conjuntos sellados que reciben las señales eléctricas de los componentes de entrada como información para un programa interno. Los controles electrónicos suministran luego señales eléctricas de acuerdo con el programa para los componentes de salida. Los componentes de salida se diseñan para ser vistos, oídos o hacer el trabajo cuando se les suministran las señales eléctricas necesarias desde los controles electrónicos. Los componentes de este diagrama están dispuestos en tres categorías básicas: componentes de entrada, control(es) electrónico(s) y componentes de salida. Los componentes de entrada constan de un interruptor de la transmisión del tractor, un sensor de velocidad de la transmisión, un interruptor de palanca de cambios y un interruptor manual. Los componentes de entrada envían información en forma de señales eléctricas al control de la transmisión del tractor. El control electrónico "lee" la información de los componentes de entrada y envía corriente eléctrica a uno de los componentes de salida. Los dos componentes de salida son un solenoide de cambio ascendente y otro de cambio descendente.
Unidad 3 Lección 3
3-3-26
Tren de Fuerza I
El interruptor de la transmisión del tractor le informa al control electrónico la gama de velocidades (cambios) en que la transmisión está operando. El sensor de velocidad de la transmisión detecta la velocidad del eje de salida de la transmisión, la cual es directamente proporcional a la velocidad de desplazamiento de la máquina. El operador de la máquina es manejado por el interruptor de la palanca de cambios de velocidad. Esta palanca le indica al control electrónico la posición de la palanca selectora de la transmisión. Cuando el operador la activa, el interruptor manual evita el cambio automático de velocidad ascendente y descendente, a menos que existan condiciones de baja velocidad del motor. El control electrónico es el componente principal del sistema electrónico. Este control está programado para comparar la información suministrada por los componentes de entrada. Cuando las condiciones para un cambio de velocidad ascendente o descendente son correctas, el control electrónico suministra la corriente eléctrica al solenoide apropiado. Los solenoides de cambio conectan directamente el sistema electrónico al sistema hidráulico de la transmisión. Cuando se indica un cambio de velocidad ascendente o descendente, el solenoide apropiado se activa momentáneamente. Esto abre una válvula en la base del solenoide, que hace que el aceite fluya al carrete apropiado de la válvula de control de la transmisión. Entonces, el carrete de la válvula de control inicia el cambio.
VENTAJAS DE LAS TRANSMISIONES CONTROLADAS ELECTRÓNICAMENTE 1. Se elimina el varillaje mec ánico 2. Ajuste electrónico del sistema 3. Cambios en el diseño y actualizaci ón con software 4. Menor fatiga del operador 5. Cambios de velocidad m ás suaves 6. Localización y soluci ón de problemas simplificados Fig. 3.3.30 Ventajas de las transmisiones controladas electrónicamente En las transmisiones controladas electrónicamente se han incorporado las características más favorables de los sistemas mecánicos, hidráulicos y electrónicos. Algunas características de las transmisiones controladas electrónicamente son: 1. Se elimina el varillaje mecánico 2. Ajuste electrónico del sistema 3. Cambios de diseño y actualización mediante software 4. Menor fatiga del operador 5. Cambios más suaves 6. Simplificación del diagnóstico y solución de problemas
Unidad 3 Copia del Instructor: Examen 3.3.1
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Tren de Fuerza I
SISTEMA DE CONTROL DE LA SERVOTRANSMISIÓN EXAMEN 3 3.1 Nombre ________________ Indicaciones: Complete los espacios en blanco o encierre en un círculo la letra de la respuesta correcta. LLENADO DE EMBRAGUE DE DIRECCIÓN INICIO DE MODULACIÓN 1
2
3
AV. ALTA
RETR.
AV. BAJA
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ORIFICIO
VÁLVULA DE ALIVIO Y PISTÓN DE CARGA
VÁLVULA DIFERENCIAL
AV. ALTA
AV. BAJA
RETR.
2a. VEL
3a. VEL
3
2 1
SUMINISTRO DE LA BOMBA
CARRETE SELECTOR
4 6
1a. VEL
5 4 VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CONTRAFLUJO
1a. VEL.
2a. VEL.
VÁLVULA DE ALIVIO DE MODULACIÓN
CARRETE DE DESCARGA
5 ORIFICIO PISTÓN
3a. VEL.
6
1. ¿Cuál es la función de la válvula de presión diferencial en la ilustración anterior?
Mantener el aceite en el lado de velocidad a una presión mayor y asegurarse de que los embragues de velocidad se llenen primero 2. ¿Cuál es la función del carrete de descarga en la ilustración anterior?
Hacer que el pistón de carga se descargue más rápido 3. En la válvula de control de la transmisión del tractor de cadenas, el pistón de carga y la válvula de alivio de modulación trabajan en conjunto para hacer que la presión del embrague aumente lentamente. 4. ¿Cuál es la diferencia en relación con las válvulas individuales en los controles ECPC (en comparación con las válvulas en la válvula de control de presión ICM)?
Las válvulas ECPC son solenoides proporcionales y las válvulas ICM son válvulas hidráulicas de control piloto. 5. ¿Qué información de entrada se usa en el ECM del tren de fuerza para controlar la conexión del embrague en la transmisión ECPC?
Velocidad del motor, velocidad de la transmisión, temperatura del aceite del tren de fuerza
1 . 3 . 3 n e m a x E : r o t c u r t s n i l e d a i p o C
Unidad 3 Copia del Instructor: Examen 3.3.1
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Tren de Fuerza I
6. Mencione una de las funciones de la válvula selectora en la ilustración anterior
Enviar el aceite piloto a la válvula de control de presión Mantener la presión de suministro Neutralizar la transmisión si la máquina arranca en una velocidad distinta de neutral 7. ¿Cuál es la función del accionador de giro?
Usar aceite de señal de los solenoides para hacer girar mecánicamente el carrete selector de giro. 8. ¿Por qué la parte inferior de la válvula selectora tiene resortes de tope?
Para sostener el carrete selector de giro en el engranaje 9. ¿Qué función realiza cada estación de válvula en la válvula de control de presión?
Enviar aceite al embrague y modular la presión del aceite del embrague 10. ¿Qué componentes enfrían el aceite de la caja de la transmisión?
Cojinetes, engranajes y embragues
Unidad 3 Copia del Estudiante: Examen 3.3.1
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Tren de Fuerza I
SISTEMA DE CONTROL DE LA SERVOTRANSMISIÓN EXAMEN 3 3.1 Nombre ________________ Indicaciones: Complete los espacios en blanco o encierre en un círculo la letra de la respuesta correcta. LLENADO DE EMBRAGUE DE DIRECCIÓN INICIO DE MODULACIÓN 1
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AV. ALTA
RETR.
AV. BAJA
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ORIFICIO
VÁLVULA DE ALIVIO Y PISTÓN DE CARGA
VÁLVULA DIFERENCIAL
AV. ALTA
AV. BAJA
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RETR.
2 1
SUMINISTRO DE LA BOMBA
CARRETE SELECTOR
4 6
1a. VEL
2a. VEL
3a. VEL
5 4 VÁLVULA DE RETENCIÓN DE CONTRAFLUJO
1a. VEL.
2a. VEL.
VÁLVULA DE ALIVIO DE MODULACIÓN
CARRETE DE DESCARGA
5 ORIFICIO PISTÓN
3a. VEL.
6
1. ¿Cuál es la función de la válvula de presión diferencial en la ilustración anterior?
2. ¿Cuál es la función del carrete de descarga en la ilustración anterior?
3. En la válvula de control de la transmisión del tractor de cadenas, el la trabajan en conjunto para hacer que la presión del embrague aumente lentamente.
y
4. ¿Cuál es la diferencia en relación con las válvulas individuales en los controles ECPC (en comparación con las válvulas en la válvula de control de presión ICM)?
5. ¿Qué información de entrada se usa en el ECM del tren de fuerza para controlar la conexión del embrague en la transmisión ECPC?
1 . 3 . 3 n e m a x E : e t n a i d u t s E l e d a i p o C
