EVALUACIÓN POR COMPETENCIAS: SISTEMAS DE LHD __________________________________________________ Nombre del estudiante: estudiante: __________________________________________________
Notas para el evaluador: A) Criterios de calificación: C
= competente
al 100%
CFM
= Competente falla menor
al 70%
NC
= No Competente
menos de 60%
B) Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas durante la evaluación para aclarar cualquier detalle en relación a los criterios de competencia.
Puntaje Final Total 1.-Competencia: Conoce los sistemas del motor diesel Puntaje 1
Criterios de Competencias
Reconoce los principios de funcionamiento
e t n e t e p m o c o N
a l l a f e t n e t e r p o m n o e C m
e t n e t e p m o C
NC
CFM
C
Identifica los sistemas del motor diesel
NC
CFM
C
Localiza los componentes del motor diesel
NC
CFM
C
Identifica el principio de funcionamiento de
NC
CFM
C
deñ motor diesel
los diversos sistemas del motor diesel
2.-Competencia: Conoce e identifica los componentes del sistema de transmisión Puntaje 2
Criterios de Competencias
Identifica las partes del sistema de
e t n e t e p m o c o N
a l l a f e t n e t e r p o m n o e C m
e t n e t e p m o C
NC
CFM
C
NC
CFM
C
NC
CFM
C
transmisión Identifica los componentes de cada parte del sistema de transmisión, Cardanes, Ejes, Identifica los componentes de cada parte del sistema de transmisión, Convertidor, Caja.
3.-Competencia: Conoce e identifica los componentes del sistema de dirección y frenos Puntaje 3
Criterios de Competencias Identifica los componentes del sistema de
e t n e t e p m o c o N
e r t n o e n t e e p m a m l o l a C f
e t n e t e p m o C
NC
CFM
C
NC
CFM
C
dirección y conoce el funcionamiento. funcionamiento. Identifica los componentes del sistema de frenos y conoce el funcionamiento
4.-Competencia: Conoce e identifica el sistema hidráulico de implementos. Puntaje 4
Criterios de Competencias Identifica los componentes del sistema
e t n e t e p m o c o N
e r t n o e n t e e p m a m l o l a C f
e t n e t e p m o C
NC
CFM
C
NC
CFM
C
hidráulico de Implementos. Implementos. Identifica los componentes de mando del sistema hidráulico de Implementos. Implementos.
TABLA DE CONTENIDOS
PAG
1.
INTRODUCCION. .....................................................................................
1
2.
ESTRUCTURA ........................................................................................
2
3.
MOTOR ...................................................................................................
8
4.
SISTEMA DE TRANSMISION ....................................................................
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5.
SISTEMA HIDRAULICO ............................................................................
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INTRODUCCION
En el presente curso hemos visto conveniente darle importancia en el conocimiento completo de los equipos LHD para carguío y transporte así como la descripción de las diversas maquinas en su variedad de marcas y modelos. Se ha tomado en cuenta como guía los manuales de operación e instrucción de los últimos modelos de las tres marcas (ATLAS COPCO, SANDVIK, EJC y CATERPILLAR). En ese mismo sentido hemos visto conveniente que al desarrollar el curso se llevara a cabo a través de competencias las cuales ayudará al participante del curso involucrarse en el tema de inmediato ya que se tendrá evaluaciones diarias mientras dure el curso. Hay que tener en cuenta lo siguiente en la minas se pudo hacer las observaciones que es en el sistema sin rieles uno de los aspectos que no se toma en cuenta es el mantenimiento de vías, parámetro fundamental que incide directamente en el rendimiento de las llantas y en el deterioro de los sistemas de transmisión en todo el equipo que transite por ella. Si tenemos en cuenta el importante monto que representan los gastos en neumáticos en los costos totales de explotaciones asombroso ver todavía minas que no prestamos atención suficiente al mantenimiento de buenas vías de transporte que reducen considerablemente el desgaste de los neumáticos y de los elementos móviles en general teniendo por consiguiente un efecto importante sobre el costo de operación, mantenimiento y reduciendo tiempos de inactividad. Ello ayudara a un mejor desempeño de los operadores y el cuidado de los equipos que tanto se requiere. Se espera en el presente curso que el participante cumpla las competencias de la misma para mejorar el rendimiento de sus habilidades
1
2
ESTRUCTURA
Es la parte visible del equipo, contiene y soporta todos los elementos internos como el motor, sistema de transmisión, válvulas, actuadores, etc. El chasis va a soportar grandes esfuerzos y va a estar sometido a desgaste por ello la mayoría de componentes se fabrica de plancha de acero o de acero fundido.
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El chasis del scoop es articulado (dos chasis unidos por articulación central) para el cargador frontal está formado por chasis posterior, chasis delantero, articulación central, aguilón o brazo, cuchara eslabones, etc. Los equipos tiene dos tipos de chasis: a-Chasis tipo FOPS (Con estructura protegida contra caída de rocas). b- Chasis tipo ROPS (Con estructura protegida contra volcadura). Algunos equipos tienen diseño de chasis FOPS+ ROPS
Bastidor del extremo del motor. Es un bastidor completo de sección en caja con planchas de enganche en el extremo delantero que proporciona una estructura fuerte y rígida que resiste las cargas de torsión e impacto. 3
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. Diseño de enganche extendido. Proporciona una distribución de carga excelente y prolonga la duración de los cojinetes con planchas de enganche gruesas y una plancha de mariposa que soporta el enganche y aumenta la rigidez de torsión. La abertura ancha mejora el acceso de servicio. Bastidor del extremo opuesto al motor. Proporciona una base de montaje fuerte para el eje delantero, brazos de levantamiento, cilindros de levantamiento y cilindros de inclinación. Es una torre de carga de cuatro planchas fabricadas que absorbe grandes fuerzas de torsión, impacto y carga. Varillaje. Los brazos de levantamiento son de acero macizo y proporcionan una fuerza superior con un área de visión excelente del extremo delantero. El diseño demostrado ofrece un alcance y un espacio libre de descarga excelentes que permiten adaptarse de forma excepcional a los camiones de obras y a los de transporte por carretera
La estructura albergara la cabina del operador, esta ultima estará construida para cumplir con los estándares internacionales de protección del operador. (FOPS (anti caída de rocas), ROPS (antivuelco) o ambas)
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La cabina es específicamente diseñada para cargadores de bajo perfil y logra mayor fortaleza con la nueva estructura de. La estructura de la cabina brinda alta durabilidad y resistencia debido a una gran capacidad para absorber impactos. Las cabinas permiten una operación de bajo ruido utilizando un motor de bajo ruido y métodos para disminuir los sonidos desde la fuente de origen. La recientemente diseñada cabina de gran rigidez tiene una excelente capacidad de absorción de sonido. Mediante la mejora de reducción de sonidos en la fuente.
TOPES Los topes están diseñados para soportar el peso de la carga a transportar. Si se emplean una técnica de conducción inadecuada, o si los topes faltaran o estuvieran desgastados o inadecuadamente instalados, pueden producirse diversos problemas: Cierres destruidos o con fisuras Fugas en las juntas de cilindro Avería del cuerpo del cilindro Fugas en las juntas de las válvulas Fugas en las juntas de las válvulas de control principales Daños estructurales Todos los vehículos se suministran de fábrica con topes instalados. No obstante, los topes de
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los cucharones de repuesto deberán instalarse in situ en la mina. Topes de dirección Los topes de dirección o guía, desempeñan la función de limitar la carrera de los cilindros de dirección a fin de impedir que toquen fondo en ambas direcciones. Asimismo, evitan que el boggie y el chasis choquen entre si y se dañen
Topes de oscilación del eje El tope del eje oscilante limita la oscilación del eje trasero en ambas direcciones
Topes de retroceder Su función es limitar la carrera del cilindro estabilizador y evitar que toque fondo. Ayudando al operador a evitar fatigas sobre las barras del brazo, que podrían causar grietas. Topes de volteo (vaciado del cucharón) La función de los topes de volteo del cucharón es limitar la carrera del cilindro, evitando que sea excesiva. Los topes también evitan el agrietamiento de la barra del brazo como consecuencia de que el operador haga chocar el cucharón contra las barras. 18
Topes de cucharón En la barra en Z hay una amortiguador para que actué como tope del cucharón. La función del
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amortiguador trasero del cucharón. La función del amortiguador trasero del cucharón es evitar que los cilindros de vaciado toquen fondo cuando el cucharón se desciende completamente. Se sueldan en su sitio en fábrica. Topes de brazo Su función es evitar que los cilindros del brazo toquen fondo el brazo cuando están completamente descendido. Además protegen las barras del brazo y el bastidor de carga.L os topos se sueldan en su sitio de trabajo.
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MOTOR
El cargador utiliza un motor de combustión interna formado por un conjunto de piezas o mecanismos fijos y móviles, cuya función principal es transformar la energía química que proporciona la combustión producida por una mezcla de aire y combustible en energía mecánica o movimiento. Cuando ocurre esa transformación de energía química en mecánica se puede realizar un trabajo útil.
La Selección de la cantidad adecuada de los caballos de fuerza (potencia del motor) del cargador es una de las principales consideraciones en su compra. Si va a hacer una alta producción de trabajo, entonces el alto potencial de caballos es muy crítico. Si va a hacer más trabajos de acabado, los caballos de fuerza ayudan a determinar la facilidad de dirección del cargador. La relación entre el peso y la potencia en caballos también es importante. Además los motores de los LHD deberán estar diseñados para entregar un desempeño óptimo bajo las condiciones más severas, mientras cumple con las últimas regulaciones ambientales. Un motor de alto rendimiento sin sacrificar potencia o productividad.
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El motor se divide en 3 partes constructivas fácilmente diferenciables: culata, bloque y cárter.
El Motor puede ser: • Aspiración Natural • Turbo alimentado • Turbo alimentado y Pos enfriado • Con control electrónico de Inyección.
La culata Es hecha de hierro fundido; y cierra el cilindro formando la cámara de combustión. La culata se encaja al bloque de cilindros con un grupo de tornillos. Entre la culata y el bloque de cilindro es montada una junta con la marca TOP en la parte de encima. Su función es sellar el refrigerante y pasajes de aceite y asegurar el sellado perfecto de las cámaras de combustión. 9
La junta delgada de la culata, tiene un contorno de elastómero negro de sello alrededor de las regiones del agujero de los pasajes de las varas de las válvulas y agujeros de pasaje del refrigerante; y un anillo metálico alrededor del área de fuego en cima del cilindro. Los inyectores también se fijan en las culatas; con su extremidad inferior sellada por una arandela y un Oanillo. Las juntas del colector para la entrada (admisión) y la descarga son diferentes.
El bloque de cilindros El bloque de cilindros es hecho de hierro fundido y aloja camisas mojadas del cilindro es decir, cada camisa está en el contacto directo con la solución refrigerante, lo que proporciona la deformación termal reducida y el mejor control de consumo de aceite lubricante bajo las condiciones severas de uso. Las camisas del cilindro son trasladables, para facilitar la reparación del motor. La estructura del bloque de cilindros garantiza alta durabilidad, la baja propagación del ruido, además de incorporar varios componentes. Se alojan en el bloque de cilindros, la bomba refrigerante, la bomba de aceite y el refrigerador de aceite .El filtro de aceite se encaja a la tapa del refrigerador de aceite.
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Los pistones, camisas y bielas
1 - Los anillos del pistón 5 - El buje de la biela 2 - El pistón 6 - La camisa del cilindro 3 - El alfiler flotante del pistón 7 - El anilloTombak 4 - El casquillo de la biela 8 - Anillos inferiores de las camisas
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La camisa del cilindro es hecha de hierro fundido y está aislada en la parte inferior por dos anillos de caucho localizados en las ranuras en el bloque de cilindros, y por un anillo Tombak en la parte superior. Las bielas son hechas de acero forjado, muy bien pesadas después de que acabadas, para que ellas estén montadas en un motor con la misma clasificación de peso, lo que permite el funcionamiento liso y silencioso. Para evitar el roce durante la asamblea de nuevos casquillos de la biela nosotros debemos refrescarlos primero. El pistón es hecho de una aleación de aluminio- leve, bastante resistente al calor y al golpe. Los pistones se refrescan por medio de boquillas refrescantes (toberas) que salpican el aceite en la superficie interna más baja. En las ranuras del pistón se alojan dos anillos de compresión y un anillo rascador de aceite. El primer anillo de compresión es hecho de una aleación de hierro-fundido, revestido con cromo, ofreciendo mayor resistencia al desgaste y al calor. El segundo anillo de compresión también es hecho de una aleación de hierro-fundido, revestido con cromo sólo en la superficie de contacto con la pared del cilindro. El anillo rascador de aceite también es hecho de una aleación de hierro-fundido, siendo que tiene aberturas para almacenar el aceite. En el montaje las marcas en el pistón y en la biela deben apuntar al volante.
El árbol de levas
El árbol de levas es hecho de acero forjado, es montado en e bloque de cilindros y es apoyado con siete cojinetes. Se maneja por el mecanismo de los engranajes de distribución. Las varillas de levantamiento de las válvulas son mecánicas; ellas se instalan en el bloque de cilindros. Las válvulas de admisión y de descarga son movidas por las varas y balancines empuja válvulas.
Cada válvula se alza por dos resortes. La punta del manguito de cada válvula es endurecida por templa, para resistir al uso.
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El cigüeñal
El cigüeñal es hecho de una aleación de acero forjado. Tiene siete cojinetes principales. Los cojinetes de apoyo son montados en el primer cojinete principal (el más cerca al volante), actuando como un regulador de la holgura axial. El volante se encaja a la brida trasera del cigüeñal. En la extremidad delantera del cigüeñal es montado un amortiguador de vibraciones (hecho de hierro y caucho), y una polea con un cubo y la hélice del radiador.
Los engranajes de distribución
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1 - El engranaje del cigüeñal 5 - El engranaje de la bomba de agua 2 - El engranaje intermedio 6 - El engranaje de la bomba de aceite 3 - El engranaje de la bomba de inyección 7 - El engranaje del compresor 4 - El engranaje del Árbol de levas
Los engranajes de distribución se localizan bajo una tapa en el frente del bloque de cilindros. Los engranajes son hechos de acero forjado. Los engranajes 1, 2, 3 y 4 (vea anteriormente) tienen las marcas para la sincronización del árbol de levas y la bomba de inyección de combustible. Para esta sincronización, el 1º cilindro debe estar en oscilación y el 6º cilindro debe estar en compresión. El engranaje 3 tiene un mecanismo que trabaja como un ajustador de avance de inyección. En el montaje, la centralización de la tapa del frente con la caja de distribución, nosotros debemos usar una herramienta especial, (por favor refiérase al Manual de Servicio).
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El sistema de la lubricación
1 - La bomba de aceite 8 - El conector 2 - La cañería de la succión 9 - El sensor 3 - Elementos del resfriador de aceite 10 - El cárter 4 - La tapa del resfriador de aceite 11 - La junta del cárter 5 - El filtro de aceite 12 - El manguito del nivel de aceite 6 - La válvula del retorno 13 - La tapa 7 - El tapón 14 – Recipiente
El sistema de lubricación se constituye por el cárter de aceite, la cañería de la succión, la bomba de aceite, el refrigerador de aceite y el filtro de aceite, ese aceite del suministro a través de un conducto principal es distribuido a las partes movibles del motor. De la galería principal el aceite lubricante también es enviado para el turbocompresor, la bomba de inyección de combustible y el compresor de aire. El filtro es de flujo total, en otros términos, todo el aceite lubricante es bombeado para pasar por el filtro. En la velocidad que opera, la presión del aceite es de 4,5 bar (450 kPa o aprox. 4,6 kgf/cm2).
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La lubricación es hecha por la circulación del aceite, forzada por la bomba. La bomba (1) succiona el aceite del cárter de aceite (2) a través del tubo de succión (3) y le hace fluir al refrigerador de aceite (3 y 4 ) y despues al filtro de aceite (5). Posteriormente, el aceite fluye a través de los conductos (6) del bloque de cilindros y se distribuye para varios puntos de lubricación del motor. Del conducto principal, el aceite lubrica los cojinetes principales (7), los cojinetes del cigüeñal (8) y las boquillas inyectoras (9), de donde el aceite es echado por medio de chorros en la superficie interna más baja de los pistones. El aceite pasa por los conductos a los cojinetes del árbol de levas (10) y también alcanza las varillas de levantamiento de las válvulas (11). Por el canal central de las varas el aceite sube hasta los balancines (12) y a las extremidades de los manguitos de las válvulas. La bomba de inyección de combustible (13),el turbocompresor(14) y el compresor de aire (no mostrado en la figura) se lubrica por medio de cañerías externas que se conectan al conducto principal. El aceite vuelve al cárter de aceite a través de los conductos de retorno.
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El sistema del combustible
1 - El tanque de combustible 4 - Bomba alimentadora 7 - Las cañerías de alta presión 2 - Los tubos de baja presión 5 - Bomba de inyección 8 - Retorno 3 - El filtro de Combustible 6 - Retorno 9 – Inyector El combustible es chupado del tanque por la bomba alimentadora que se encaja a la bomba de inyección de combustible. De la bomba alimentadora el combustible flui a través del filtro, bajo la presión del sistema, hasta el lado de baja presión de la bomba de inyección de combustible. La bomba de inyección en-línea se localiza en el lado "frío" del motor, proporcionando un funcionamiento más estable. La bomba de inyección del combustible presiona el combustible en cada uno de los inyectores. La presión de las boquillas de inyección es de 285 +8 / -0 bar. El sobrante del combustible que no fue inyectado vuelve al tanque vía la línea del retorno.
La bomba de inyección 17
1 - El tanque de combustible 6 - El inyector 2 - La bomba alimentadora 7 - La cañería del retorno 3 - La bomba de inyección 8 - El engranaje con ajuste de inyección 4 - El filtro de combustible 9 - La palanca de parada del motor 5 - Las cañerías de alta presión 10 - El filtro Racor (filtro separador de agua) La bomba de inyección de combustible es una unidad Bosch S2000. Las bombas de inyección en-línea tienen elementos de bombear que consisten en un cilindro y un pistón, uno para cada inyector,. La longitud del golpe de pistón no es inconstante, por consiguiente son acabadas las orillas de control en los pistones para que sea posible el control de la cantidad de combustible inyectado. El volumen deseado se obtiene por medio del posicionamiento rotatorio de los pistones, a través de un manguito móvil (cremallera) controlado por el pe dal del acelerador. El control de la bomba de inyección de combustible es hecho a través de un gobernador mecánico. Hay una palanca de parada, para cortar el suministro de combustible al motor. Esa palanca es accionada por un solenoide eléctrico de la parada del motor. Hay que limpiar el filtro de la bomba alimentadora, siempre que es reemplazado el filtro de combustible. El servicio de mantenimiento en la bomba de inyección de combustible debe ser efectuado en los talleres de servicios autorizados Bosch.
Sistema de admisión del aire El sistema de la entrada del aire tiene la función de proporcionar el aire limpio para el proceso de combustión en el motor.
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El aire del ambiente entra por la entrada del aire y fluye a través del filtro de aire; de este filtro, fluye el aire limpio al motor. El filtro de aire consiste de una carcasa y de un elemento filtrante. El elemento es constituido del papel filtrante envuelto por una protección hecha de hoja de metal perforada.
El Turbocompresor - los componentes y la función
1 - Colector de descarga 19
2 - La turbina de la descarga. 3 - Salida de gases de descarga. 4 - La turbina del aire (el compresor). 5 - La entrada de aire para el compresor 6 - La salida de aire para el intercooler 7 - La entrada de aire para el colector de admisión 8 - El colector de admisión Después de la combustión, los gases calientes dejan el motor a través de la descarga (1), haciendo girar la rueda de la turbina de la descarga (2) antes de salir afuera (3) a la cañería de la descarga y silenciador. La rueda del compresor (4) también gira, porque se enlaza a la rueda de la turbina por un árbol común. Cuando la rueda del compresor acelera, tira el aire atmosférico filtrado (5), lo comprime y lo bombea para ser enviado (6) al intercooler; y del intercooler el aire entra (7) en el motor a través del colector de admisión (8). Esto mejora la potencia del motor, porque mientras más aire es forzado para dentro de los cilindros, mayor la cantidad de combustible que puede inyectarse.
Intercooler
1 – Intercooler. 2 - El radiador 3 - La entrada (admisión). 4 - La descarga. 5 - Turbocompresor
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El intercooler está localizado en el circuito de entrada (admisión) de aire del motor, entre el turbocompresor y la entrada (admisión). Es un cambiador de calor refrigerado por aire, localizado delante del radiador. El aire comprimido deja la carcasa del turbocompresor muy caliente, debido a los efectos del combustible que quema a altas temperaturas. El intercooler reduce la temperatura del aire de la entrada, haciéndolo más denso y permitiendo inyectar una cantidad mayor de combustible. Eso mejora el desempeño del motor. La reducción de temperatura del aire de la entrada, influye en los resultados dentro de la cámara de combustión que, disminuye el desgaste de válvulas y pistones.
El sistema refrigerante - el circuito refrigerante
1 - La bomba de agua 2 - Las camisas 3 - Las culatas 4 - El termostato 5 - El radiador 6 - El tanque de expansión 7 - Las mangas del tanque de expansión
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El control de temperatura del motor es hecho por la válvula del termostato. Una bomba de agua refrigerante centrífuga (1) hace el flujo refrigerante a través de las cámaras alrededor de cada camisa del cilindro (2), de ahí para el interior de las culatas (3), después alcanzando el termostato (4). Si el termostato está cerrado, el refrigerante es llevado de la caja del termostato, de vuelta a la bomba refrigerante. Si el termostato está abierto, los flujos refrigerantes son llevados al radiador (5). El termostato empieza abriendo a los 80 °C y es totalmente abierto a los 94 °C.
La bomba de agua refrigerante es del tipo centrífugo; funciona en la cámara refrigerante del bloque de cilindros. La bomba refrigerante se maneja por intermedio de engranajes. Para tirar la bomba refrigerante es necesario quitar la tapa del mecanismo de distribución y el engranaje del árbol de levas. La fase de la carcasa de la bomba refrigerante se encaja a la pared interna de la carcasa del mecanismo de distribución. Un retentor del tipo - labio retiene el aceite lubricante. El estancamiento de agua se hace por medio un vedador de sello mecánico Entre los dos vedadores hay un espacio que comunica con el exterior del bloque de cilindros a través de un agujero: es el agujero de la inspección en la pared lateral izquierda del bloque (cerca de la bomba refrigerante). Este agujero permite que una gotera eventual de refrigerante de la bomba, o aceite de los anillos del sellado pueda observarse.
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El ventilador del radiador
1 - El ventilador 2 - El embrague viscoso 3 - Tuerca (rosca izquierda) El sistema refrescante puede ser con un ventilador fijo o con un ventilador del tipo Viscofan. El grupo del ventilador del tipo Viscofan se localiza al final del cigüeñal, encajado en el cubo de la polea del amortiguador de oscilaciones. El Viscofan es un ventilador termostato-controlado. El ventilador es accionado por un embrague viscoso. Un fluido viscoso dentro de un dispositivo de accionamiento hace el acoplamiento del cubo del ventilador, dependiente del aumento de la temperatura del motor. La hélice del ventilador tiene un diámetro de 560 mm.
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4
SISTEMA DE TRANSMISION
Operación del Sistema de Transmision El Sistema de Transmision es un grupo de componentes que trabajan juntos para transferir la potencia desde el motor hasta los cubos o mandos finales. Esta operación puede compararse con la que realiza un tren de carga. El término Sistema de Transmision no es nuevo y se ha usado desde hace mucho tiempo para describir los componentes que transfieren la potencia del motor hasta las ruedas. FUNCION DEL SISTEMA DE TRANSMISION 1. Transmite la potencia del motor hasta los neumáticos. 2. Variar la velocidad; 1ra, 2 da, 3ra, 4ta. 3. Modificar el par (Torque). 24
4. Modificar la marcha de adelante o hacia atraz o viceversa. 5. Regular la distribución de potencia a las ruedas (en las curvas o cuando una rueda pierde tracción). En un equipo pesado moderno típico, el Sistema de Transmision transfiere potencia del volante del motor a las ruedas o cadenas que impulsan la máquina. Si un motor estária acoplado directamente a las ruedas de impulsion del vehículo, este se desplazará a la velocidad del motor (alta velocidad) , no podría retroceder y no tuviera fuerza para desplazarse. Hay dos clases de sistemas de transmisión; Ellos son los sistemas Hidrostático y Power Shift. El Sistema de Transmision Hidrostático trabaja sobre el principio de que un líquido confinado (con baja presión, pero a alta presión ) transmite potencia pero puede multiplicar el torque y reducir la velocidad. Este es el sistema usado por ejemplo en los microsccop y scoop pequeños, mayoría de jumbos, minicargadores, tractores pequeños, excavadoras de orugas, etc.
FIL
Componentes de un Sistema de Transmisión Hidrostatico.
El Sistema de Transmision Power Shift o Hidromecanico trabaja sobre el principio de que los engranajes de la caja de transmisión transfieren potencia y el acoplamiento de los tambores de embrague de la caja es por medio de un fluido en movimiento (pero a baja presión) . Este es el sistema usado por ejemplo en los sccop 25
medianos y grandes, dumper, jumbos grandes, y la mayoría de equipo pesado de superficie sobre neumaticos, etc.
Componentes de un Sistema de Transmisión Power Shift.
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FIG. 4.a1
MOTOR y SISTEMA DE TRANSMISION HIDROSTATICO 1 MPA Hidrostatico / 1BPA Hidrostatico: Jumbo Tamrock
EL SISTEMA SIRVE SOLO PARA LA TRANSMISION /
CAJA DE TRANSFERENCI A PRIMARIA BOMBA HIDROSTAT.
ACEITE
CAJA DE TRANSFERENCIA SECUNDARIA
DIRECCION CON CILINDRO
MOTOR HIDROSTAT.
Fw
ACEITE
MOTOR DIESEL:
ING. LUIS SALAZAR C. , 4500018, Derechos Reservados
Los siguientes son los fabricantes de Sistemas de Transmision. a-Rockwell. b-Clark-Hurth. c-Dana Spicer. d-Funk.
CONVERTIDOR DE PAR
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Un convertidor es un componente que transmite potencia y movimiento del motor a la caja de transmisión, por medio de aceite de transmison. Un convertidor de par es un acoplamiento hidráulico (con impulsor y turbina) al que se ha añadido un estator. Al igual que en el acoplamiento hidráulico, el convertidor de par acopla el motor a la transmisión y transmite la potencia requerida para mover la máquina. Muestra un corte del convertidor de par. La caja se ha cortado transversalmente para permitir ver las piezas internas.
Esquema de un Convertidor mostrando las bombas (de carga, hidráulicas)
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A diferencia del acoplamiento hidráulico, el convertidor de par puede también multiplicar el par del motor, con lo cual aumenta el par a la transmisión. El convertidor de par usa un estator que dirige de nuevo el fluido al rodete en el sentido de rotación. La fuerza del aceite del estator incrementa el par que se transfiere del rodete a la turbina y multiplica el par. Los componentes básicos del convertidor de par son una caja de rotación, el rodete, la turbina, el estator y el eje de salida.
Hay dos tipos de Convertidores que se usan en scoop : el convertidor de par Stándar, con Embrague de traba o embrague en la Turbina. La energía mecánica del motor se convierte en energía hidráulica en el Impulsor y la energía hidráulica se convierte en energía mecánica otra vez en la Turbina para accionar el eje de salida. Elementos básicos de un Convertidor de Torque. a-El Impulsor o Rodete gira a igual velocidad que el motor Diesel y recibe el aceite de la bomba de carga y lo envía a alta velocidad hacia los alabes de la Turbina. b-La Turbina recibe al aceite a alta velocidad y este aceite mueve a los alabes de la turbina y luego este al eje de salida El rodete y la turbina se montan muy cerca uno de la otra para lograr el rendimiento requerido. c-Los alabes del estator tienen por función reenviar el aceite que a salido de los alabes de la turbina para que reingrese al siguiente alabe del impulsor. La bomba de carga de la transmisión y las bombas hidráulicas giran casi a igual velocidad que la volante del motor. Estas bombas son accionadas por un tren de engranajes conectadas a la caja del impulsor.
1- Convertidor Standard o Convencional.
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Un convertidor de par es un acoplamiento hidráulico al que se ha añadido un estator. Al igual que en el acoplamiento hidráulico, el convertidor de par acopla el motor a la transmisión y transmite la potencia requerida para mover la máquina. Muestra un corte del convertidor de par. La caja se ha cortado transversalmente para permitir ver las piezas internas. A diferencia del acoplamiento hidráulico, el convertidor de par puede también multiplicar el par del motor, con lo cual aumenta el par a la transmisión. El convertidor de par usa un estator que dirige de nuevo el fluido al rodete en el sentido de rotación. La fuerza del aceite del estator incrementa el par que se transfiere del rodete a la turbina y multiplica el par. Los componentes básicos del convertidor de par son una caja de rotación, el impulsor o rodete, la turbina, el estator y el eje de salida.
La caja de rotación y el rodete (rojo) giran con el motor, la turbina (azul) impulsa el eje de salida y el estator (verde) está fijo y se mantiene estacionario por medio de la caja del convertidor de par. El aceite fluye hacia adelante desde el rodete, pasa alrededor del interior de la caja y desciende a la turbina. De la turbina, el aceite pasa de nuevo al rodete por el estator. 32
La caja de rotación se conecta al volante y rodea completamente el convertidor de par. Una válvula de alivio de entrada y una de salida controlan la presión de aceite en el convertidor de par. El rodete envía con fuerza el aceite contra la turbina El rodete es el elemento impulsor del convertidor de par. Está conectado con estrías al volante y gira a las revoluciones del motor. El rodete contiene álabes que envían con fuerza el aceite contra los álabes de la turbina (figura 2.2.10). Mientras la turbina gira, el rodete "lanza" el aceite hacia afuera al interior de la caja de rotación. El aceite se mueve en el sentido de rotación cuando deja los álabes del rodete. La turbina es el elemento impulsado del convertidor de par y contiene álabes que reciben el flujo de aceite del rodete. El impacto de aceite del rodete en los álabes de la turbina hace que ésta gire. La turbina hace girar el eje de salida (que está conectado con estrías a la turbina). El aceite se mueve en dirección opuesta a la rotación del motor/volante cuando sale de los álabes de la turbina.
El estator dirige el aceite nuevamente al rodete El estator es el elemento de reacción estacionaria con álabes que multiplican la fuerza al hacer que el flujo de la turbina regrese al rodete. El propósito del estator es cambiar el sentido del flujo de aceite entre la turbina y el rodete. Muestra este cambio de sentido, que aumenta el momento del fluido y, por tanto, la Capacidad de par del convertidor. El estator está conectado a la caja del convertidor de par. El momento del aceite está en el mismo sentido del rodete. El aceite golpea la parte de atrás de los álabes del rodete y hace que gire. Esto se conoce como reacción. El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par El flujo de aceite enviado con fuerza hacia afuera del rodete y alrededor de la caja dentro de la turbina. El aceite impulsa la turbina, y el par se transmite al eje de salida. Cuando el aceite deja los álabes de la turbina, el aceite golpea el estator, que envía el aceite hacia el sentido de rotación del rodete. El flujo
de aceite se envía hacia arriba para entrar nuevamente al rodete. El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par. El eje de salida, que está conectado por estrías a la turbina, envía el par al eje de entrada de la transmisión. El eje de salida está conectado a la transmisión mediante una horquilla y un eje de mando, o directamente al engranaje de entrada de la transmisión. 33
Flujo de aceite del convertidor de par La caja de rotación y el rodete se muestran en rojo, la turbina y el eje de salida se muestran en azul y el estator se muestra en verde. Las flechas indican el flujo de aceite en el convertidor de par. El orificio de entrada de aceite está justo encima del eje de salida y el de salida está en el soporte del convertidor, debajo del eje de salida. El aceite de la bomba fluye a través de la válvula de alivio de entrada (no mostrada) del convertidor de par. La válvula de alivio de entrada del convertidor de par controla la presión máx ima del aceite en el convertidor de par. El aceite fluye a través de la maza al rodete y lubrica el cojinete en la maza. El aceite fluye luego a través del convertidor de par como se describió anteriormente. El aceite sale del convertidor de par y fluye a través de la válvula de alivio de salida. La válvula de alivio de salida controla la presión mínima del convertidor de par. El aceite se debe mantener con presión en el convertidor de par, a fin de evitar la cavitación, que reduce la eficiencia del convertidor. Cavitación es la formación de burbujas de vapor de aceite alrededor de los álabes. Principios del convertidor de par El convertidor de par absorbe las cargas de impacto. La viscosidad del aceite del convertidor de par es un buen medio para transmitir la potencia. El aceite reduce la cavitación, lleva afuera el calor y lubrica los componentes del convertidor de par. El convertidor de par se ajusta a la carga del equipo. A carga alta, el rodete gira más rápido que la turbina para aumentar el par y reducir la velocidad. Con una pequeña carga en el equipo, el rodete y la turbina giran prácticamente a la misma velocidad. La velocidad aumenta y el par disminuye. En condición de calado, la turbina permanece fija y el rodete queda girando. Se produce el máximo par y se para la turbina. Ventajas del convertidor de par Standard
El convertidor de par multiplica el par cuando la carga lo requiere y ayuda a proteger el motor del calado durante las aplicaciones de cargas altas. El convertidor de par también permite que los sistemas hidráulicos de la máquina continúen funcionando y permite el uso de la servo transmisión.
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2-Convertidor con embrague la Turbina o Lock Up o embrague de Traba. Algunas máquinas requieren mando de convertidor de par en ciertas condiciones y de mando directo en otras. El convertidor de par de embrague de traba (figura 2.2.20) brinda una conexión directa entre la transmisión y el motor. Este también opera de igual forma que un convertidor de par convencional cuando no está en el modo de traba. El embrague de traba está en la caja del convertidor de par. Cuando el embrague de traba se acopla, el embrague conecta la caja de rotación directamente al eje de salida y la turbina. El eje de salida girará a la velocidad del motor. El mando directo provee la más alta eficiencia del tren de mando en velocidades altas. El embrague de traba conecta la turbina a la caja de rotación. La caja de rotación gira a la misma velocidad del rodete. El embrague de traba se conecta automáticamente en cualquier momento en que las condiciones de operación del equipo exijan mando directo.
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Componentes del convertidor de par de embrague de traba o en la turbina. El embrague de traba consta básicamente de un pistón de embrague, placas y discos, sellos. Una válvula de control del embrague de traba, ubicada en la carcaza externa, controla el flujo de aceite para la conexión del 36
embrague de traba. En algunas aplicaciones, el embrague de traba se controla mediante un solenoide activado por el Módulo de Control Electrónico (ECM) de la transmisión. Cuando se requiere activar el embrague de traba, el aceite fluye a través de un conducto de aceite en el eje de salida al pistón de embrague de traba. El pistón de embrague de traba y las planchas se conectan a la caja del convertidor mediante estrías. La caja del convertidor gira a la velocidad del motor. Los discos están conectados al adaptador con estrías y el adaptador está apernado a la turbina. La presión de aceite del pistón empuja el pistón contra las planchas y los discos del embrague de traba. Las planchas y los discos giran juntos y hacen que la turbina y el eje de salida giren a la misma velocidad que la caja del convertidor. La turbina y el rodete giran ahora a la misma velocidad y no hay multiplicación de par del convertidor de par.
Cuando el embrague de traba se libera, el convertidor de par multiplica el par como en un convertidor de par convencional.
Ventajas del convertidor de par con embrague de traba El convertidor de par con embrague de traba permite flexibilidad en la aplicación de la máquina. Cuando la máquina está con carga alta, el convertidor de par con embrague de traba funciona como un convertidor de par convencional, u multiplica el par. Cuando el equipo viaja a alta velocidad, el convertidor de par del embrague de traba provee mando directo para las velocidades altas y economiza combustible.
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CAJA DE TRANSMISION Las cajas de Transmision “Power-Shift” son parecidas a una caja de cambios automática, en cuanto que los engranajes están constantemente engranados y la potencia procede de un convertidor de par. La caja de transmisión tiene dos partes claramente definidas:
PARTE HIDRAULICA DE LA TRANSMISION El aceite se envía hacia la válvula de control de velocidades y marchas mediante una bomba de engranajes, algunas veces denominada bomba de carga del convertidor (pero los embragues sólo trabajan correctamente cuando lo hacen dentro de un margen limitado de presión). La válvula reguladora de presión consiste en una corredera de acero templado que se desplaza muy ajustada en un orificio. El aceite que entra en la caja de cambios procedente de la bomba de carga tiene que pasar por la válvula reguladora de presión y de allí a la VCVM . Después de salir de esta válvula, el aceite accionará un embrague de marcha y velocidad y ahí se para. Al detenerse en el embrague el flujo del aceite aumenta la presión y el aceite fluye por un conducto que hay detrás de la corredera, obligando a ésta a moverse contra el muelle. A medida que la corredera se desplaza, va abriendo una lumbrera que permite que el exceso de aceite cargue al convertidor de par. Todo esto ocurre en una fracción de segundo. Al ingresar aceite al tambor de embrague recién este puede transmitir la potencia del engranaje de un embrague hacia el engranaje de otro embrague seleccionado. 38
PARTE MECANICA DE LA TRANSMISION Los embragues se conectan hidráulicamente y se desconectan debido a la fuerza del resorte. La velocidad y la dirección seleccionadas por el operador determinan qué embragues se conectarán. Los embragues se seleccionan para obtener la relación correcta de velocidad.
Los embragues de la Caja de Transmision, tienen engranajes, la velocidad seleccionada va a depender de que engranajes están selelcionadas por el embrague respectivo.
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ESQUEMA DEL CONVERTIDOR-CAJA DE TRANSMISION ( CON VCVM TIPO ELECTRICO)
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EJES Es un mecanismo ubicado a la salida de la línea cardánica y que acciona los neumáticos y que tiene las siguientes funciones: 1. Transmitir la potencia desde la línea cardánica hacia los neumáticos , modificando la trayectoria del torque hacia los neumáticos delantero y posterior. 2. Incrementar el torque y disminuir la velocidad. 3. Servir de alojamiento a los frenos (dentro de la carcaza o de la funda). 4. Servir de alojamiento a los aros (para equipos sobre neumáticos) y para los sprocket (para los equipos sobre orugas . Los equipos trackless tienen ejes tipo compacto. Eje Compacto tiene piñón-corona, diferencial, frenos y engranajes reductores El eje acciona a un par de ruedas, situados en lados opuestos. Los ejes Compactos se divide en: Eje Exterior; con frenos y cubos de reducción fuera de la funda: Se emplea en la mayoría de equipos trackless. Eje Interior; con frenos y engranajes de reducción planetario dentro de la funda central: Se emplea en los equipos trackless marca Caterpillar.
ESQUEMA DEL EJE DE UN SCOOP ( TIPO COMPACTO EXTERIOR)
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Diferencial
El objetivo de un diferencial es el de tener igual potencia en ambas ruedas durante el recorrido normal y permitir que las ruedas giren a distinta velocidad cuando la máquina efectúe un giro. Ademas es función de los diferenciales redistribuir el torque en las ruedas cuando una de ellas pierde tracción. Tipos de diferencial Diferencial Stándar Para realizar su trabajo la corona del grupo cónico no transmite directamente la potencia hacia los semiejes, estos semiejes tienen en sus extremos dos piñones llamados piñones planetarios o piñones laterales los que descansan sobre la caja del diferencial que va unida a la corona, tal como se muestra en la figura. •
Tal como se muestra en la figura no existiría transmisión alguna de movimiento desde el piñón de ataque hacia los semiejes. Diferencial No Spin En un diferencial No Spin se tiene una cruceta cuyos extremos están acoplados a la caja del diferencial y a su vez esta cruceta embraga mediante un acoplamiento dentado a los engranajes laterales. •
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En este caso el mecanismo diferencial no posee engranajes de compensación o engranajes satélites que giren sobre su propio eje. Cuando el equipo se desplaza en línea recta la cruceta se mantiene unida mediante el acoplamiento dentado a los engranajes laterales, de esta manera todo el conjunto se desplaza como un mecanismo sólido, transmitiéndose el torque en la misma proporción a ambas ruedas. Cuando el equipo se desplaza en una curva, se produce una separación del acoplamiento dentado del eje que gira a mayor velocidad quedando de esta manera sin tracción. Por tal motivo todo el torque de entrada se transmitirá siempre a la rueda que gire a menor velocidad.
Cuando el equipo da una curva el engranaje lateral que va hacia fuera se desacopla mientras que toda la tracción se va hacia la rueda que va por dentro. La rueda exterior gira “loca”.
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En el caso de que una de las ruedas del equipo se estancara sobre una superficie fangosa, esta tendría tendencia a patinar por lo que el mecanismo No Spin la desacopla inmediatamente enviando toda la tracción a la otra rueda, de esta manera el equipo puede salir del atolladero con facilidad.
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Un mecanismo No Spin posee resortes que mantienen embragados la cruceta y el acoplamiento dentado. Los resortes empujan también los engranajes laterales contra la caja del diferencial.
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Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda
Distribucion de Torque en un eje con diferencial No Pin
Eje Compacto Interior: con Frenos y engranajes reductores dentro de la funda del eje (No lleva tambor de freno ni cubos) . Este tipo de ejes se emplean generalmente en equipos Trackless marca Caterpillar. El flujo de potencia Llega al piñón cónico, fluye a través de la corona cónica del diferencial, y por los engranajes del diferencial a los engranajes reductores planetarios y luego a través de los semiejes pasa a las ruedas. En este tipo de ejes los semiejes(son de mayor diámetro) y están soportados por rodamientos de rodillos cónicos, mueven directamente unas bridas que accionan los aros de los neumáticos. Tienen la ventaja de ser mas hermitos y menos sensibles a las fugas que los tipos compactos exteriores. 49
ESQUEMA DEL EJE DE UN SCOOP ( TIPO COMPACTO INTERIOR)
ESQUEMA DEL EJE DE UN SCOOP ( TIPO COMPACTO INTERIOR)
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Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda
MANDOS FINALES :
Los mandos finales reducen la velocidad en una proporcion de 4 a 1 y aumentan el toque de 1 a 4. Consta de 3 engranajes del mismo diametro que el engranaje proveniente del eje , estos tres transmiten l a potencia a un engranaje de dentadura interna que va a acoplado a los neumaticos del equipo produciendose asi la reduccion de la velocidad y consiguiente aumento del torque.
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SISTEMA HIDRAULICO
Los equipos tracklees tienen tres sistemas totalmente hidraulicos: a-Sistema hidraulico de Implementos que en el caso de un scoop es el sistema de levante y volteo. b- Sistema hidraulico de Frenos. c- Sistema hidraulico de Direccion.
La necesidad de aumentar la productividad de la máquina ha traído como resultado el diseño y uso de sistemas hidraulicos de alta presión y mayor caudal con sistemas automáticos de control y de mando que requieren un mínimo esfuerzo de operación, resultando máquinas de alta confiabilidad y eficiencia. 5.1- Sistema Hidraulico de Implementos
La hidráulica es una de las formas más versatiles y flexibles que ha inventado el ho mbre para transmitir energía. Los sistemas hidráulicos sencillamente, convierten la energía de una forma a otra para desempeñar labores útiles. En las máquinas este se traduce en el uso de la energía de un motor diesel en potencia hidráulica. Por ejemplo: se usa la energía hidráulica para elevar y descender el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor, también se usa para inclinar hacia el frente o atrás y para accionar implementos 52
Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda que rotan, agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro. Otra aplicación importante es accionar los cilindros de la dirección y el sistema de frenos.
Sistema hidraulico de levante, volteo y direccion
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Esquema de un Sistema hidraulico de levante y volteo de un scoop
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Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda
Partes de un Sistema hidraulico de levante y volteo de un scoop
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BOMBA HIDRÁULICA
El uso de la fuerza para activar implementos y necesidad de levantar la producción ha llevado a usar sistemas a mayor presión y bombas de mayor capacidad. En un sistema hidráulico se usan las bombas de desplazamiento positivo como las de engranajes, paletas o de pistones. El uso de éstas depende del rango de presiones del sistema. Por ejemplo, los rangos donde trabajan sin afectar negativamente su eficiencia volumétrica son: - Bomba de engranajes: hasta 1000 psi. - Bomba de paletas: hasta 2000 psi. - Bomba de pistones: hasta 5000 psi. Evidentemente el adelanto técnico cambiará periódicamente estos rangos. Por otro lado estas bombas serán afectadas considerablemente si no evitamos la acción del enemigo número uno del sistema hidráulico, la suciedad. Cuando la bomba funciona en un sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendrá una larga vida. Lógicamente, aparte de su desgaste normal debido a la fricción, la bomba también puede fallar por diferentes causas ajenas a este desgaste. En todos los casos cuando una bomba falla, se determinaré primero la causa a fin de que no vuelva a ocurrir lo mismo en el nuevo repuesto instalado.
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Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda Las presiones altas imponen grandes esfuerzos a todos los componentes del sistema hidráulico. Al mismo tiempo se requiere aumentar la confiabilidad para tener operaciones seguras; por lo tanto, es esencial un cuidadoso mantenimiento preventivo para reducir los períodos de fallas, extender la v ida de servicio, ciclos rápidos y lograr una operación segura de la máquina. Son esenciales para el rendimiento adecuado de la bomba hidráulica, aceite limpio del grado correcto, cambio regulares de filtro y frecuentes inspecciones de todos los componentes del sistema hidráulico.
VALVULAS HIDRAULICAS
VALVULA DE DIRECCION
Su propósito principal es el de bloquear o dirigir el flujo de aceite a un circuito determinado, podrá ser para levantar o para bajar la hoja topadora de un tractor Es también conocida como válvula carrete. Puede ser de:
Dos posiciones (Avance y retroceso) Tres posiciones (Levantar, sostener, bajar) Cuatro posiciones (levantar, sostener, bajar, flotante
VALVULA DE ALIVIO SIMPLE
Su propósito es limitar la presión máxima del sistema Esta válvula inicialmente es mantenida cerrada por la fuerza del resorte. La presión del aceite actúa' contra la cara de la válvula. Al elevarse la presión del aceite hasta un determinado valor, suficiente para vencer la fuerza del resorte, eleva la válvula para permitir que el aceite sea dirigido al tanque
VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO
Su función es limitar la presión máxima. Protege al sistema hidráulico de un aumento excesivo de presión debido a sobrecargas o a líneas bloqueadas. 57
Esta válvula esta compuesta de una válvula pequeña piloto y una válvula grande de descarga con un orificio.
VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR UN PISTON
Su función es limitar la presión máxima. Protege las líneas, cilindros y válvulas de sobre presiones producidas por fuerzas externas en el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor. Está compuesto por una válvula, un resorte y un pistón pequeño que actúa contra la válvula. El aceite a presión actúa directamente contra el pistón, como tiene una área pequeña comparada con el área de la válvula se necesita poca fuerza para moverlo. Al elevarse la presión el aceite mueve al pistón y ésta a la válvula descubriéndose las lumbreras de descarga al tanque. La válvula tiene unos agujeros a su alrededor que permiten una descarga gradual del aceite.
VALVULA DIVISORA DE FLUJO
Esta válvula se usa para enviar igual cantidad de aceite a dos dispositivos. Como los frenos o los embragues direccionales de un tractor. La división igual de flujo lo hacen dos cilindros unidos entre sí que tienen un agujero central, Este agujero crea el desequilibrio hidráulico, necesario para deslizar el carrete hacia el lado de menor presión, posición del carrete que restringirá el flujo y producirá un aumento de presión igual a la restricción causada en el otro lado, por la acción de los frenos o embragues de dirección.
PISTON HIDRAULICO Los cilindros son actuadores lineales, su fuerza de salida o movimiento se produce en línea recta, su función es convertir la fuerza hidráulica en potencia lineal mecánica, entre sus aplicaciones de trabajo inc luyen empujar, arrastrar, inclinar y ejercer presión, el tipo y el diseño del cilindro depende de las aplicaciones específicas
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Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda
MANGUERAS HIDRAULICAS Los conductores de fluido son las partes del sistema que se utilizan para transportar fluidos a todos los distintos componentes del sistema hidráulico. Entre ellos conductores se incluyen: mangueras hidráulicas, tubos y tubería de acero. Las mangueras hidráulicas se utilizan en aplicaciones en las que se deben flexionar o doblar. Al tener en cuenta el uso de mangueras se debe tener en cuenta la presión del sistema, los pulsos de presión la velocidad, la compatibilidad del fluido y las condiciones ambientales
CLASIFICACION DE CUCHARONES
Capacidades de cucharones según la SAE 59
Capacidad a ras es el volumen contenido en el cucharón después de nivelar la carga pasando un rasero que se
apoye sobre la cuchilla y la parte trasera del cucharón.
Capacidad colmada es la capacidad a ras, más la cantidad adicional que se acumule sobre la carga a ras a un
ángulo de reposo de 2:1 con el nivel a ras paralelo al suelo.
Altura de descarga La norma SAE J732 JUN92 específica que la altura de descarga es la distancia vertical desde el suelo hasta el punto más bajo de la cuchilla, con el pasador de articulación del cucharón a su altura máxima y el cucharón a un ángulo de descarga de 45°. El ángulo de descarga es el ángulo al cual la sección plana más larga de la parte interior del fondo del cucharón girará por debajo de la horizontal.
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Cuando el equipo da una curva, el engranaje lateral de la rueda 5.2-Sistema hidráulico de frenos FUNCIONES Las funciones del sistema de frenos son: .
que estos puedan ser accionados por la transmisión. FUNCIONAMIENTO Los sistemas de frenos son sin duda los únicos sistemas de un equipo pesado que siempre están presurizados, segundos después que arranca el motor Diesel, la bomba hidráulicas de frenos envía aceite al sistema y los acumuladores presurizan el sistema, siempre los acumuladores van a estar cargados dentro de un rango de presiones llamadas presión minima (p1) hasta una presión máxima (p2). Esto quiere decir que la presión en los acumuladores no va a ser menos ni mas de estos limites. El tiempo que demoran en cargarse los acumuladores desde la presión minima (p1) hasta una presión máxima (p2) se llama “Ciclo de Carga”, el ciclo de carga dura entre 6 segundos
a 12 segundos
aproximadamente. Cuando el aceite en los acumuladores se emplean entonces la presión desciende desde presión máxima (p2) hasta la presión minima (p1) y el tiempo que demora en descargarse en este rangode presiones se llama “Ciclo de Descarga”. El ciclo de Descarga depende de muchos factores pero por regla general dura
entre 5 a 6 pisadas. TIPOS DE SISTEMAS DE FRENOS Todos los vehículos están dotados de un sistema de frenos destinado a disminuir la velocidad o detenerlos por completo. A. El de servicio en la que la disminución prevista de la velocidad o la parada del vehículo en el lugar es determinada por el operador, y se realiza a través de un válvula de freno hidráulico o neumático y es ejecutado por el operador, con el vehículo en movimiento. B. El de Parqueo manual, en que el vehículo debe estar detenido con seguridad sin importar la pendiente del terreno del camino, se aplica posteriormente después de aplicar los frenos de servicio. En la literatura técnica muchas veces hay confusión en los términos, frenos de parqueo y de emergencia. La similitud es que ambos emplean el mismo actuador de freno, la diferencia es quien lo activa. Si lo aplica el operador se llama de Parqueo, si lo aplica la maquina se llama Automatico o de Emergencia. Freno de Parqueo , se realiza de la siguiente forma: Manualmente, el operador luego de haber aplicado, el freno de servicio y para evitar el deslizamiento del vehículo como consecuencia del terreno desnivelado aplica los frenos de parqueo utilizando un botón o switch manual, que activa una electro válvula la cual acciona al caliper de parqueo o los frenos POSI STOP o los tambor de parqueo a la salida de la caja. Freno Automatico / Emergencia, se realiza: Automáticamente el sistema eléctrico- electrónico del equipo ante alguna anómalia en el sistema tal como: a- Baja presión de aceite en el convertidor. b- Baja presión de aceite en el motor. c- Baja presión de aceite en el acumulador del sistema de frenos. Estas señales de presión son captadas por los switch de presión o presostatos que actúan 61
sobre una electro válvula de parqueo desactivandolas y estás desactivan al actuador de Parqueo. Muchos equipos ligeros, también están dotados de unos frenos mecánicos llamados auxiliares. La fuerza de frenado creado por el freno generalmente no actua directamente sobre la rueda sino sobre cualquiera elemento acoplado a los aros o a los mandos finales, tal como discos.
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4.5 TIPOS DE ACTUADORES DE FRENOS El proceso de frenado se realiza enviando o cortando el flujo de aceite desde la bomba hidráulica de frenos hacia los actuadores de frenos. Los actuadores de frenos empleados en maquinaria pesada son: - Freno tipo zapata; empleado en equipos antiguos y en algunos camiones de pista moderno. - Freno tipo Caliper de servicio y de parqueo. -Freno tipo Multidisco activado por aceite y liberado por resortes, dentro de un tambor, llamado también de Accion Directa. -Freno tipo Multidisco activado por resorte y liberado por aceite, dentro de un tambor, llamado también de Accion Inversa o POSI STOP o SAHR . Estos tambores de frenos están localizados en las puntas del eje o a la nsalida de la Caja de transmisión o de Transferencia. - Freno tipo Multidisco modulado y de doble pistón, muy usado en equipos CAT grandes, un piston sirve como freno de servicio y el otro piston como freno de parqueo. El proceso de frenado se realiza enviando o cortando el flujo de aceite desde la bomba hidráulica de frenos hacia los actuadores de frenos.
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4.6 ELEMENTOS DEL SISTEMA DE FRENOS Los elementos de un sistema hidráulico de frenos son: 1-Tanque Hidráulico. 2-Aceite hidráulico. 3-Filtro de succión, de presión o de retorno. 4-Manguera hidráulica y conectores. 5-Bomba hidráulica de frenos. 6-Valvula de carga de acumuladores y reguladora de presión (de seguridad). 7-Acumuladores de presión (Principal, delantero, posterior). 8-Pedal de frenos de servicio (centro cerrado o centro abierta ). 9-Manifold con válvula repartidora de aceite / Manifold de freno y de drenado. 1010- Ele Electro ctro vál válvul vulas d e p a r q u e o . 1 1 - S witc witch h de pre presi sión ón.. 12-Actuadores de Frenos Frenos (Tipo seco seco o húmedo, de acción directa o de acción inversa). 13-Enfriador de aceite.
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4.7 CIRCUITOS DEL SISTEMA La mayor parte de los actuadores de equipos equipos trackless son enfriados por aceite aceite Hidráulico (húmedos), Pero todavía hay en el mercado frenos sin enfriamiento (secos) tal Como los tipo Caliper. Los sistemas de frenos con co n actuadores húmedos tienen dos circuitos: "Circuito de Alta "; en el cual el aceite a alta presión (más de 2000 psi), circula por los componentes del sistema desde las bombas hidráulicas hasta la "cámara de presión" del actuador de de freno freno para aplicar o liberar los actuadores.. "Circuito de Baja Presion "; de enfriamiento o refrigeración, en el cual el aceite a baja presión (de 20 hasta 70 psi) circula por la línea de baja baja presión presión hasta Ilegar a la "cámara interior" del actuador para enfriar los discos y placas de los actuadores los cuales debido debido a la fricción se recalientan 4.7 ENFRIAMIENTO DE DISCOS El aceite a baja presión (de 20 a 70 7 0 psi) es impulsado hacia los discos de los freno de "Discos Múltiples". La refrigeración se realiza por cualquiera de las siguientes modalidades. modalidades. a-Por medio de una bomba independiente (de baja presión), el cual solo entrega aceite para enfriar los discos. b-Una sola bomba de alta presión envía aceite a la cámara de presión de los frenos y luego a enfriar los discos, una válvula del tipo prioritario reparte el aceite.
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COMPONENTES Y VÁLVULAS DEL SISTEMA DE FRENO 1- BOMBA PARA SISTEMA DE FRENOS Su función es generar el caudal caudal de aceite para accionar el sistema de frenos frenos o para enfriar los discos (si los frenos son del tipo húmedo) o para el pilotaje cuando los acumuladores están cargados. La mayoría de bombas son del tipo engranajes aunque también hay del tipo pistones axiales. 2-VALVULA DE CARGA DE ACUMULADORES “MICO” La válvula de carga Mico mantiene los acumuladores de frenos, a la presión especificada para que puedan actuar de un modo rápido y eficiente. Esta es una válvula de prioridad donde la línea prioritaria es el acumulador pero que se diferencia por trabajar con dos presiones: 1-Una presión máxima llamada “presión límite superior” o “de corte” o CUT OUT 2-Una presión mínima llamada “presión límite inferior” o de reinicio de carga o CUT IN. La secuencia de funcionamiento funcionamiento es: 1-Cuando los acumulares se encuentran cargados la presión en los acumulares se incrementa y alcanza la “presión de corte”, entonces el aceite de de la bomba se desconecta hacia los acumuladores y se conecta al circuito auxiliar (de refrigeración, levante / volteo o hacia tanque para reducir la carga y el desgaste sobre la bomba). 2-Cuando la presión en los acumulares disminuye y alcanza él “límite inferior” otra vez se reinicia la carga de los acumuladores. Tiene cuatro vías: P (ingreso desde la bomba), C (circuito auxiliar), A (acumulador), D(drenaje). -La Válvula de Carga Mico Simple está compuesto de dos secciones: -La Sección de Regulación, es el cuerpo más pequeño, está ubicado en la parte superior de la válvula, contiene el Carrete de la Válvula Piloto, cuya función función es es censar censar ( medir) la presión en el acumulador. -La Sección de Carga, es el cuerpo principal contiene el Carrete de la Válvula De Carga, cuya función es abrir y cerrar el paso de aceite de la bomba hacia el acumulador acumulador (comienzo y termino de carga) o cerrar el paso hacia el acumulador acumulador y enviar el aceite hacia el sistema auxiliar. El desplazamiento del carrete de la válvula de carga depende de la señal señal piloto del carrete de la válvula de regulación. regulación. Adicionalmente algunas válvulas de carga tienen una Válvula de seguridad, su función es proteger al sistema cuando por alguna razón fallan la sección de regulación o de carga. Existen en el mercado las siguientes válvulas de carga de acumuladores: 1- Simple: de 4 vías, con o sin válvula de seguridad incorporada. 2-Doble: de 5 o 6 vías, alimenta a dos circuitos principales, que trabajan a diferente presión. 3-Simple con pedal de freno incorporado incorporado (empleado en equipos Volvo). 4-Simple con sensor de carga: se diseñan para trabajar con BPA con sensor de carga o “load sensed”. Cuando la presión en el acumulador llega al limite superior, se corta el flujo de aceite, se envía una señal piloto del tipo “load sensed” hacia la BPA, la cual reduce el ángulo de inclinación de su placa basculante y por lo tanto deja de entregar caudal de aceite (empleado en algunos modelos de cargadores frontales Caterpillar). 68
3-VÁLVULA DE CARGA “MANIFOLD”: El manifold de carga es un bloque de aluminio con conductos internos comunicados entre sí, las cuales tienen varias válvulas del del tipo cartucho. Su función es cargar el acumulador que esta conectado a la línea prioritaria (de frenos), cuando este ha sido cargado se deriva el aceite a una línea de apoyo, se diferencia de la “Mico” por tener otras salidas por ejemplo para la línea de dirección, de pilotaje y acumuladores.
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4-ACUMULADOR El acumulador es un recipiente metálico, con un pistón interior que lo divide en dos cámaras: por un lado nitrógeno y por otro lado aceite presurizado. Tiene dos conductos uno para nitrógeno y otro para el aceite. Utiliza la compresión del gas nitrógeno para asegurar una presión constante en el circuito de frenos y/o dirección y garantiza el control de frenado cuando por alguna razón se detiene el motor. La presión del nitrógeno (presión de precarga) es del 33% al 50% de la presión hidráulica CUT OUT. El nitrógeno del acumulador es el que presuriza en forma permanente al sistema de freno, asi el pedal este suelto hay siempre aceite hidráulico presurizado regulado entre un rango de presiones llamado presión minima (p1) o presión máxima (p2).
5-MANIFOLD DISTRIBUIDOR de FRENOS y DE DRENADO ¿Que es? Es un dispositivo hidráulico utilizado básicamente para el sistema de frenos en equipos que tienen frenos de servicio tipo caliper o de multidiscos y frenos de parqueo tipo caliper de parqueo (se utiliza modificado en actuadores tipo SAHR). Es una válvula de acción automática que trabaja con sensores de presión (presostatos) y switch de contacto, permitiendo básicamente direccionar el aceite hacia el freno de parqueo o hacia el pilotaje del pedal de freno de servicio. El elemento que permite direccionar es la electro válvula. Este dispositivo trabaja en conjunto con el Manifold de Carga de acunuladores, aunque algunos talleres prefieren el conjunto Válvula de Carga Mico-Manifold de Frenos. Es un bloque de aluminio o acero fundido con forma de un paralepipedo de caras rectangulares fabricado en aluminio, con muchos conductos internos algunos de ellos interconectados.
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6-MANIFOLD DIVISOR DE FLUJO Es un bloque metálico con conductos de interconexión y agujeros para los conectores. Interiormente tiene tres billas de retención que permiten al acumulador principal a suministrar aceite al freno de parqueo al circuito delantero y posterior de frenos de servicio, siempre y cuando la presión en estos sea inferior a la del acumulador principal. El flujo de aceite de la válvula de carga de los acumuladores (Mico) ingresa al manifold y es distribuido a los tres acumuladores, manómetro, presostato, a los conductos del pedal de freno y a la válvula solenoide de parqueo (total ocho conductos activos y dos cerrados). En condiciones normales el acumulador principal carga a los circuitos de frenos de servicio y parqueo a través de las billas de retención, dividiendo el flujo y manteniendo a los circuitos de frenos delantero y posterior actuando independientemente. Cuando la presión en alguno de los ejes varia y la diferencia de presiones entre ambos es mayor al 15% de la presión CUT OUT, el de mayor presión se bloquea y todo el aceite se dirige al de menor presión.
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7-VALVULAS DE FRENO O PEDAL DE FRENO
-Son de dos tipos: 1-De acción directa; de 4, 5 , 6 o 7vias u orificios, al aplicar el pedal el aceite fluye hacia los frenos (aplicación en frenos Caliper y Multidiscos) 2-De acción inversa o modulada; de 3vias u orificios, al aplicar el pedal el aceite retorna de los frenos a tanque (aplicación en frenos Sahr). VÁLVULAS DE ACCIÓN DIRECTA: De 5 Vías-Dos conductos son para el ingreso de aceite proveniente del manifold divisor, dos van a los frenos de los ejes y una vía es para retorno del aceite a tanque , es una válvula de centro cerrado, con dos carretes (spool) independientes, uno para cada eje. El aceite ingresa a la Válvula de Freno a través de dos vías de ingreso y los dos circuitos son mantenidos independientemente uno del otro activados por dos carretes separados que son controlados por un único pedal. Es una válvula de centro cerrado,el cual mantiene el aceite estático hasta que el pedal sea presionado, al mover los spool por acción del pedal , se permite que el aceite fluya para aplicar los frenos de servicio al eje delantero y posterior a través de dos conductos de salida. Cuando el pedal es liberado (soltado), los carretes (spool) se mueven cerrando el paso del aceite al freno de servicio , abriendo los conductos de retorno , y el aceite proveniente desde el freno de servicio delantero y posterior retorna a través de la válvula de freno hacia el tanque por una vía común. -La resistencia desde los spool permite a los frenos a ser aplicados proporcionalmente, quitarlos por completo o aplicarlos completamente. Mientras el pedal de la válvula de freno permanezca estático la presión en los pórticos de ingreso no se incrementa. -Este tipo de pedales se emplea en los frenos tipo caliper y multidiscos de acción directa para equipos trackless y de superficie.
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De 4 Vías - Un conducto es para el ingreso de aceite proveniente de la válvula de carga, dos van a los frenos de los ejes y una vía es para retorno del aceite a tanque. Las válvulas de 4 vías tienen incorporado a su salida una válvula divisora de flujo, que direcciona el aceite hacia cada eje para mantener la independencia de cada uno. -Las de cinco vías, reciben el flujo de aceite ya dividido (por el manifold divisor), para cada eje (delantero y posterior). -Ambos tipos de válvulas tienen una válvula compensadora que trabaja por diferencia de presiones, cuando sé esta operando el freno y al existir alguna fuga en cualquiera de los frenos (ejes), se crea una diferencia de presión entre cada cámara (uno para cada eje). Esta diferencia de presión desplaza el spool cerrando la vía para detener el flujo de aceite al lado donde hay la fuga (menor presión). Al mismo tiempo se activa la alarma y se enciende la luz de advertencia. Estos sistemas están calibrados para activarse cuando la diferencia de presiones alcance el 15% de la presión de trabajo de los frenos. Este tipo de válvulas se emplea en los equipos Komatzu.
De 7 Vías-Dos conductos son para el ingreso de aceite proveniente del manifold divisor, dos van a los frenos de los ejes dos vías son para retorno del aceite a tanque y la séptima vía es para pilotaje externo del pedal, es decir con aceite se puede accionar el pedal sin pisarlo. Es una válvula de centro cerrado, con dos carretes (spool) independientes, uno para cada eje. El aceite ingresa a la Válvula de Freno a través de dos vías de ingreso y los dos circuitos son mantenidos independientemente uno del otro activados por dos carretes separados que son controlados por un único pedal. Al presionar el pedal se mueven los spool por acción del pedal, y se permite que el aceite fluya para aplicar los frenos de servicio al eje delantero y posterior a través de dos conductos de salida independientes. Cuando el pedal es liberado (soltado), los carretes (spool) se mueven cerrando el paso del aceite al freno de servicio, abriendo los conductos de retorno, y el aceite proveniente desde el freno de servicio delantero y posterior retorna a hacia el tanque por dos vías. Este tipo de válvulas se emplea en los equipos trackless marca EJC.
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VÁLVULAS DE ACCIÓN INVERSA O MODULADA De 3 Vías-Un conducto es para el ingreso de aceite proveniente del acumulador, otra vía se dirige hacia el manifold distribuidor de los frenos y la tercera vía es para retorno del aceite a tanque, es una válvula proporcional de centro abierto. -Cuando el pedal no es presionado, es de paso libre de aceite hacia el manifold divisor (frenos liberados). Cuando el pedal es presionado se bloquea el paso de aceite (frenos aplicados). La presión en el pedal reduce la tensión en el resorte superior de la válvula de freno. Esto permite que el resorte inferior y la presión de pilotaje del aceite muevan hacia arriba el spool .El aceite del acumulador es bloqueado y el aceite de los frenos pueden retornar hacia tanque (los resortes aplican los frenos). Una vez que la presión del freno se redujo lo suficiente, el resorte superior empuja hacia abajo el spool y se cierra el paso del aceite a tanque y se abre el paso de aceite a los frenos. VÁLVULAS DE FRENADO ACCIÓN DIRECTA, con DOBLE PEDAL En la mayoría de equipos de superficie y algunos trackless (tal como Komatzu, CAT, Elphistone) se emplea un sistema de frenado que consta de una válvula con doble pedal. Como su nombre lo indica, hay una sola válvula (de 6 vías),con dos pedales: a- Uno para frenar solamente (DERECHO). b- Uno para frenar y para neutralizar la transmisión (coloca la VCVM en neutro). Al pisar solo el pedal derecho, el operador puede detener la maquina con la transmisión conectada. Al pisar solo el pedal izquierdo, el operador puede detener la maquina y se desacopla la transmisión, esto permite mantener elevadas RPM del motor, lo que permite que toda la potencia del motor vaya al sistema hidráulico (esto proporciona buena reacción hidráulica). El pedal izquierdo tiene un switch de presión que al presionarse el pedal, capta la presión la cual al actuar sobre el presostato desconecta el solenoide de marcha y coloca la transmisión en neutro. VÁLVULA DE FRENADO ACCIÓN DIRECTA, con doble válvula.. En este sistema se tienen dos válvulas (de 6 vías), cada uno con su respectivo pedal , pero tienen las siguientes ventajas, con respecto a la válvula anterior: a- Si presionamos un solo pedal, el aceite se enviara a los cuatro tambores. b- Si un pedal tiene fugas, el otro pedal anulara su acción. 8-ACTUADORES 74
