GRUPO CONICO Y GRUPO DIFERENCIAL REGLAEJES Y COMPROBACIONES PRACTICA # 4 OBJETIVOS GENERALES
Desarrollar las capacidades intelectuales y destrezas manuales, en el manipuleo de los grupos cónico y diferencial.
Establecer el método o procedimiento técnico técnico de trabajo para el diagnóstico del grupo cónico diferencial.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Reconocer de una manera práctica el funcionamiento y los elementos componentes del grupo cónico y del grupo diferencial, en cuanto a su diseño y construcción.
Identificar como actúa cada uno de estos grupos mecánicos, para comprender la necesidad e importancia de los mismos.
Comprobar de una manera práctica las averías y solicitaciones de cada componente, en un grupo cónico y en un diferencial, diferenciando cuales son las fallas por fatiga de material y construcción, de montaje y operación en cada elemento componte.
Ejecutar el cálculo de la relación de transmisión y de par final que se genera en conjunto con las relaciones que provee la sincrónica.
Realizar de una manera técnica el desmontaje, despiece, reglaje y armado del grupo cónico y diferencial.
INTRODUCCION
Grupo Cónico El grupo cónico diferencial es el mecanismo que entrega la fuerza y la velocidad a las ruedas que mueven un vehículo. Normalmente en los coches modernos la tracción suele ser delantera, pero hay modelos que la llevan en las dos ruedas de atrás y otros o tros que la tienen en los dos ejes, trasero y delantero.
Supongamos que un coche sin grupo cónico diferencial viaja por un lugar con curvas. Debido a que en ese caso hipotético las dos ruedas tractoras giran al mismo número de revoluciones por minuto, la rueda que va por la cuerda de la curva rodará más vueltas de las necesarias, con lo que se gastará más que la rueda externa y al mismo tiempo dificultará la toma de la curva. Para resolver este problema se inventó el grupo cónico-diferencial, que se sitúa en el eje o ejes que lleva(n) la tracción del vehículo. La finalidad de este grupo es la de proveer al vehículo de un conjunto "reductor de las revoluciones del motor adicional" pues la relación final con las que girarían las ruedas motrices estará en función de la relación que se genera en cada marcha de la caja de velocidades y de la reducción o relación de transmisión que es capaz de proveer el grupo cónico, que es en sí un par de piñones (engrane). Por otro lado los vehículos equipados con transmisión de velocidad o de baja reducción (transmisión playera), son generalmente automóviles, debido a su característica de operación, en donde no es prioritaria la desmultiplicación de revoluciones del motor sino por el contrario aprovecharlas de mejor manera para la obtención de velocidad de circulación.
Existen dos tipos de grupos cónicos:
De ejes Desplazados
De ejes No Desplazados
En funcionamiento, la potencia del motor (par motor) es entregada por el eje de la transmisión al piñón propulsor del diferencial, el cual se encuentra acoplado con el engrane corona y lo hace girar. Existe una reducción entre el piñón propulsor y el engrane corona (misma que depende de la relación de transmisión), haciendo que el engrane corona gire a la tercera o cuarta parte de la velocidad del piñón propulsor.
Grupo Diferencial Los automóviles y camiones de tracción sea delantera o posterior utilizan un diferencial para transferir la potencia del eje de la transmisión a los ejes, en tanto que los automóviles de tracción de cuatro ruedas utilizan dos diferenciales uno para el eje trasero y uno para el eje delantero. Los automóviles con tracción de todas las ruedas con transeje utilizan un diferencial para transferir el par motor del eje de salida del transeje a los ejes motores (motrices) traseros. El diferencial desempeña las siguientes funciones:
Transmitir el par motor a un ángulo de 9 0° Transmitir el par motor del eje de la transmisión a los ejes motores (motrices) Dividir el par motor de la transmisión a las dos ruedas. Permitir que las ruedas motrices giren a diferente velocidad en las curvas.
Funcionamiento del Grupo Cónico Diferencial Respecto a su funcionamiento, para comprenderlo es necesario contemplar tres casos muy significativos:
1. Cuando el vehículo circula en línea recta: con las ruedas tractoras en contacto con el firme. Las revoluciones de las ruedas tractoras sean iguales, de esta forma, teniendo en cuenta que el sentido de la marcha es de avance, el piñón (que no aparece en la imagen) gira hacia la derecha en el eje Z, haciendo que la corona lo haga igualmente hacia la derecha, pero en e l eje X.
Al girar la corona, los satélites (en la imagen uno solo) son volteados alrededor de dicho eje pero sin girar sobre sí mismos en el eje Y (es decir, como si estuvieran enclavados), puesto que, a través de los planetarios, tienen que arrastrar consigo a los dos semiárboles de transmisión por igual para que giren con el mismo nº de revoluciones en eje X.
2. Cuando una de las ruedas tractoras queda en suspensión en el aire En el este caso solamente se transmite giro a uno de los dos semiárboles, el de la rueda que queda en suspensión, ya que el diferencial permite, en casos extremos (como éste o, por ejemplo, cuando una de las dos ruedas tractoras pierde tracción y patina), que todo el par vaya hacia donde “menos le cuesta”, siendo éste el principal problema que presenta. De modo que el piñón y la corona hacen lo mismo que cuando el vehículo circula en línea recta, pero a partir de aquí vienen las diferencias. Como el par tiende a ir hacia el semiárbol de la rueda que queda en suspensión, el de la ot ra queda bloqueado. Así, mientras la corona gira hacia la derecha, los satélites circulan (mientras son volteados) alrededor del planetario del semiárbol bloqueado a la vez que giran sobre sí mismos hacia la izquierda, haciendo girar por tanto (por el efecto de engranaje) al planetario del otro hacia la derecha.
3. Cuando el vehículo está tomando una curva. Se produce un efecto tal que, siendo la fuerza de par proveniente del motor igual en ambas ruedas, se transmite más velocidad de giro a la exterior a la curva, que es la que tiene que recorrer más distancia. Esto se consigue simplemente con una combinación de ambas formas de funcionamiento, es decir, los satélites ruedan alrededor del planetario del semiárbol de la rueda interior a la curva, que es la que ofrece más resistencia al avance, pero en menor medida que cuando una rueda queda en suspensión, consiguiendo así desplazar estos a los dos planetarios (como en el primer caso) y, a la vez, multiplicando el giro en el planetario del semiárbol de la rueda exterior a la curva por el leve rodamiento de los mismos alrededor del otro (como en el segundo).
Elementos de un Diferencial
MATERIAL Y EQUIPOS
Maqueta didáctica de un conjunto mecánico del g rupo cónico diferencial.
Material didáctico sobre averías del grupo cónico – diferencial.
Herramientas básicas milimetradas (llaves, dados, etc.)
Herramientas especiales (torquímetro, dados hexagonales, etc.)
Banco dinámico comprobador del diferencial.
Equipo detector de acoplamiento de engranes.
Pasta de contacto azul metálico.
Gauge, reloj comparador y base magnética.
Calibrador vernier.
PROCEDIMIENTO 1) Comprobaciones a realizar Holgura del piñón cono: el eje cónico en su alojamiento debe tener un juego axial admisible de
0.08 a 0.15 mm para permitir una lubricación adecuada del rodamiento.
Holgura entre piñón cono-corona: la holgura entre el eje cónico y el piñón corona debería ser máximo de 0.15 a 0.25 mm.
Alabeo de ejes: esto se realiza con la ayuda de apoyos y un reloj comparador. Los engranajes deben encontrarse en perfecto estado, sin desgaste excesivo de sus dientes, roturas o deformaciones. El contacto entre los dientes debe extenderse a toda la superficie de trabajo.
Estado de las superficies de los piñones: estos es de la superficie cónica, del dentado principal, y del dentado recto secundario, así como la superficie de rodadura interior que acopla con el eje correspondiente.
Los piñones del diferencial: no deben presentar holgura con respecto al eje. El juego máximo de acoplamiento entre los engranes deben ser de 0 .10 a 0.15 mm entre diente y diente.
La carcasa del diferencial no debe presentar grietas ni deformaciones en los puntos de apoyo o alojamientos de los piñones, así como en la zona del eje porta satélites, debiendo encontrarse en perfectas condiciones, sin desgastes ni irregularidades. Las superficies de acoplamiento deben estar exentas de ralladuras y restos de limallas.
Estado de rodamientos tanto de la corona (cónicos) como los del cono (cónico), revisando minuciosamente los elementos rodantes y la superficie de contacto de estos.
Contacto de piñones entre sí: utilizando la pasta del azul metálico, que debería quedar uniformemente desteñido el diente por completo luego de darle giro al cono.
2) Desarmado del puente Grupo Diferencial Toyota Stout
Inspección visual de funcionamiento y estado. La maqueta didáctica del grupo cónico diferencial, visualmente se encuentra en buen estado y sus engranajes giran con facilidad.
Vaciar el puente, desmontar los semiejes. Aflojamos los pernos que sujetan los ejes a la funda del diferencial, y procedemos a extraerlos.
Comprobar la holgura actual existente entre el piñón cónico y la corona.
La holgura existente antes de dar paso a la desarmado del grupo cónico, excede al juego limitado que debe existir entre estos dos engranes. Es de 0.85 mm.
Verificar la holgura actual existente entre los piñones, satélites y planetarios. Este grupo cónico diferencial, no cuenta con los piñones internos del diferencial (planetarios, satélites).
Desmontar la tapa trasera.
Desmontar las tapas de cojinete.
Marcar las posiciones de los distanciadores , de las arandelas de reglaje y de las pistas de los rodamientos exteriores de ambos lados.
Sacar la jaula de satélites montada en la corona, recuperando en lado derecho la arandela de apoyo, de reglaje (usadas para ajustar el juego entre corona y piñón de ataque), y la pista exterior de rodamiento; y en lado izquierdo, re tirar la arandela de apoyo y de reglaje.
Inmovilizar el plato de arrastre, aflojar, sacar la tuerca y extraer el diafragma.
Comprobar el juego axial existente del piñón cónico. El juego existente sobrepasa los límites, es de 0 .34 mm.
Retirar el reten y rodamientos delanteros, recuperar del piñón de ataque las arandelas de reglaje y el distanciador; y extraer el rodamiento de rodillos cónicos.
Expulsar las pistas exteriores de los rodamientos del interior del cuerpo del puente y recuperar las arandelas que aseguran el reglaje de la distancia cónica.
3) Desarmado del diferencial
Los tornillos que unen al florero, también fijan a la corona. La cruceta está compuesta por un dado en el que está alojado un eje que tiene en cada extremo dos satélites. Las dos caras restantes del dado, tienen cada una un semieje para los otros dos satélites.
Quitar los tornillos de fijación.
Retirar la corona y desarmar el florero.
Empezar por retirar el planetario con su arandela de tope.
Expulsar el eje más largo del florero del diferencial.
Extraer los dos ejes cortos.
Sacar el segundo planetario con su arandela de tope.
Expulsar las pistas exteriores de los rodamientos del florero de los satélites.
Revisar el estado de grasa y limpieza de todas las piezas.
4) Estado de elementos AVERIA Juego excesivo entre dientes de piñón cónico y los de la corona. Cono se encuentra duro en su giro. Desgaste de los piñones.
Ruido en la corona.
CAUSA
SOLUCION
Uso constante y desgaste de las lainas de calibración. Calibración incorrecta del cono. Rodillo desgastado. Falta de lubricación en el sistema. La calibración del cono y la corona no fue la correcta. Falla en la lubricación.
Se debe colocar una laina más para disminuir el juego. Calibrarlo correctamente. Reemplazar los rodillos. Revisar calibrar y asegurar el sistema. Realizar calibración correcta. Revisar el retén y cambiarlo.
5) Armado del diferencial En caso de cambio de la corona, o el piñón de ataque, se deberían cambiar los dos por igual, ya que los dos están emparejados y rodados en fabricación.
Cambiar sistemáticamente al montar los elementos de cierre, la tuerca de retención del piñón cónico.
Colocar en el florero la arandela de fricción (con la cara lisa en el lado del florero).
Colocar el planetario.
Montar el florero y en el planetario e introducir luego en cada una de sus caras los satélites provistos con arandelas de fricción.
Medir con un reloj comparador el juego de engrane de los satélites en el planetario.
Colocar la segunda arandela de fricción y luego el planetario.
Unir las semijaulas respetando las marcas , montar la corona y apretar los tornillos con el par exacto.
4) Reglaje de distancia cónica
Entrar las pistas exteriores de los r odamientos en el cárter del puente.
Ajustar la presión indicada en la cabeza del perno de ajuste (95lbs).
Colocar el reloj comparador en la carcasa, y graduarlo a cero, dándole una ligera precarga.
Medir el valor en la esfera del comparador.
Efectuar la misma operación en el otro alojamiento de la pista exterior del rodamiento y medir el valor en el comparador.
En caso de ser excesivo este juego, se lo deberá compensar por medio de lainas.
El juego axial del piñon de ataque queda calibrado a 0.015 mm
5) Ensamblado del piñón de ataque
Colocar el piñón de ataque (cono) en su alojamiento.
Colocar en este, el distanciador y las arandelas de reglaje (lainas).
Lubricar los rodamientos, introducir en el piñón (cono) en el cárter del puente, sujetarlo en esta posición y montar el rodamiento delantero.
Colocar el reten en el cárter del puente y nivelar el mismo con respecto a su alojamiento.
Montar el plato de arrastre e inmovilizarlo.
Atornillar y apretar la tuerca de sujeción con el par debido.
Comprobar nuevamente el par de rotación del piñón de ataque y bloquear la tuerca.
Finalmente se debe ejercer una presión de (95) lbs. Sobre el perno de sujeción del piñón de ataque.
6) Reglaje del juego del engrane cono-corona
Colocar en el cárter del puente las arandelas de reglaje recuperadas al desmontar el florero.
Colocar los rodamientos de rodillos cónicos montados, colocar contra estos, las pistas exteriores.
Colocar el conjunto del florero con los satélites en el cárter del puente y asegurarse de que las arandelas de reglaje estén colocadas correctamente entre las pistas exteriores y el cárter de puente.
7) Prueba de contacto entre los dientes del Cono y de la Corona (azul metálico). Para esta prueba, luego de montar todo el grupo diferencial, pero antes de ensamblarlo en la funda del puente posterior, procedemos a pintar con la grasa azul metálico de 3 a 5 dientes en la corona (pintados totalmente). Entonces le damos torque al eje del cono, para hacer girar la corona. Entonces, los dientes de la corona deberían mostrar una considerable y uniforme limpieza de cada uno de los dientes, asegurándonos así que la calibración del cono y corona es correcta. En nuestro caso la prueba de contacto se la realizo con tinta blanca (corrector).
AVERIAS EN EL GRUPO CONICO DIFERENCIAL Se han encontrado muchas averías en esta maqueta, las cuales las iremos nombrando una a una dividiéndoles en dos grupos.
1. Averías en el Grupo Cónico. Averías Del Cono:
* Desgaste en los dientes (dientes hipoidal). * Picaduras en el estriado del piñón. * Desgastado el Valero de sujeción. * Distanciador golpeado. * Rodamientos desarmados.
Averías de la Corona: * Dientes desgastados (helicoidales “Espiral”). * Dentado con picaduras.
* Puntos de suelda entre los dientes. * Ralladuras en la superficie.
2. Averías del Grupo Diferencial. Averías en el Florero (carcasa): * Puntos de suelda. * Golpes y desgaste en zona de los aojamientos de planetarios.. * Rodamientos con excesivo juego axial y radial.
Averías en los Planetarios: * Puntos de suelda en los dientes. * Dientes deformados. * Presenta golpes. * Estriado desgastado. * Sin arandelas de reglaje.
Averías en Grupo Diferencial: * Sin arandelas de calibración. * Sin juego de satélites. * Golpes en los extremos.
* Tuercas de reglaje golpeadas y sin puntos de apriete. * Sin seguros. * Pistas de los rodamientos del cono desgastados.
RELACIO DE TRANSMISION
MONTAJE DE ELEMENTOS El proceso de armado se realiza con mucho cuidado, de forma que todas las piezas estén bien limpias y ajustando las tuercas y pernos con las tolerancias correctas. La tuerca del cono debe ajustarse con una tolerancia de 75-95-105 libras fuerza. Los pernos de la periferia de la corona a 50 libras fuerza. A los pernos de las bancadas de la corona se les aplica 60 libras fuerza.
Proceda a armar, luego coloque la tapa poster ior o de inspección. Por último proceda a la comprobación del funcionamiento del conjunto, verificando la suavidad en el giro de los componentes.
TAREAS CUMPLIDAS EN LA REALIZACION DE LA PRÁCTICA Inspección del estado externo de la maqueta didáctica asignada. Externamente la maqueta se ve en buen estado, gira con suavidad, y no se atranca al girar el cono sobre la corona.
Despiece el conjunto previa su comprobación de funcionamiento externo Se realizo el despiece siguiendo todas las recomendaciones para tener mayor seguridad con la manipulación de objetos pesados, cuidando así las maquetas y nosotros mismos.
Inspeccione y determine el estado de elementos internos en la maqueta didáctica asignada. Elementos desgastados, en mal estado, con puntos de suelda en los dientes de los diferentes elementos internos del grupo cónico diferencial.
Realice el cálculo técnico de las relaciones de transmisión, determine los valores de desmultiplicación de Par y RPM TOTAL que se genera en el vehículo, cuando el motor funciona a 6000 RPM, con las relaciones de primera marcha, 4:1, segunda 2.84:1, tercera 1.28:1, cuarta 1:1 y reversa 4.23:1 y con una relación de desmultiplicación en el diferencial, donde la corona tiene — dientes y el piñón cono tiene — dientes y el aro de la rueda impulsora es de tamaño 16 pulgadas.
Con los valores de relación total o final en cada marcha, realice los cuadros en los que represente por los ejes cartesianos, la variación de Par, revoluciones y recorrido del vehículo, para cada cambio. 7. Elabore un cuadro de averías, causas y soluciones. & escriba los resultados en su informe con el consiguiente establecimiento de las consecuencias que se presentaran si se usara el conjunto en esas
condiciones para funcionar en un vehículo.
BIBLIOGRAFIA
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