TRANSMISI TRANSM ISIONE ONES
Servotr Se rvotransmi ansmisión sión de Contr Contrae aejje Un tipo de transmisión utilizada en las máquinas Caterpillar es la servotransmisión de contraeje. A continuación se describe los componentes fundamentales de la servotransmisión de contraeje, su funcionamiento (incluyendo el flujo de potencia) y los procedimientos de prueba de desempeño y localiz localización ación de averías. ¿Qué es una se rvotra rvotransmis nsmisión ión de contraeje?
Las servotrans misiones de contraeje se diferencian diferencian de las planetarias planetarias en que utilizan engranajes rectos de engranaje constante. La transmisión no tiene collares deslizantes. Los cambios de velocidad y dirección se obtienen enganchando hidráulicamente varios conjuntos de embrague.
Ventajas de la servotransmisión de contraeje.
Las ventajas de la servotrans misión de con traeje incluyen: incluyen: menos menos piezas, piezas, menos menos pes o y protección controlada de la modalidad modalidad de fallas. fallas. Solenoides de ca mbio op erados eléctricam eléctricamente, ente, p roporcionan cambios cambios automáticos automáticos a la vez que eliminan el varillaje de control por cable desde la cabina del operador a la válvula de control de la transmisión.
Compon Componee ntes de la la se s e rvotranm rvotranmisión isión de contraeje. contraeje. A continuación se presenta la identificación, función y ubicación de los componentes fundamentales que conforman conforman la s ervotransmisión ervotransmisión de contraeje: Válvula Válvula de control.
El cuerpo de la válvula de control alberga solenoides accionados eléctricamente, que dirigen el flujo a los carretes selectores direccionales y de velocidad. La explicación a continuación se basa en los portaherrami porta herramienta enta s integrales y los peque pe queño ñoss cargad ca rgad ores d e ruedas . (A) La parte superior de la válvula de control contiene los tres carretes selectores direccionales direccionales (1). Estos carretes cambian de pos ición ición para permitir permitir que el aceite a presión del embrague direccional (P2) se dirija a uno de los tres conjuntos de embrague direccional. Los carretes selectores direccionales dirigen el aceite pres urizado urizado (P2) (P2) a los embragues direccionales N° 1 (avance (avan ce en baja), N°2 (avance en alta) y N°3 (retroceso). La presión P2
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suministrada a los carretes selectores, es paralela con el avance y el retroceso, pero escalonada con el avance en alta y con el avance en baja. Esto es así para que se evite enganchar más de un embrague direccionales al mismo tiempo. (B) El pist íon de carga (2) está ubicado en la sección media de la válvula de control. El pistón de carga trabaja con la válvula de alivio moduladora (3) para proporcionar una subida de presión controlada (modulación) en los embragues y para limitar el máximo valor de P2. La válvula de alivio moduladora está ubicada también en la sección media de la válvula de control y además envía el aceite excedente al convertidor de par. (C) La parte inferior de la válvula de control alberga a los tres carretes selectores de velocidad (4). Estos carretes dirigen el aceite bajo presión del embrague de velocidad (P1) a uno de los tres embragues de velocidad. Los carretes selectores de velocidad dirigen P1 los embragues de velocidad 4 ,5 y 6. Cada carrete selector está controlado por un solenoide eléctrico. Cuando el solenoide está activado, el solenoide se cambia. Esto hace que se dirija aceite al carrete selector a través del solenoide. La presión de aceite cambia el carrete selector, el cual dirige el aceite al embrague direccionado. El suministro de aceite P1 es ecalonado a través de los tres carretes s electores, para evitar que se embrague más de u n paqu ete de dirección al mismo tiempo. El escalonamiento significa que el aceite esta disponible primero para el solenoide y el carrete selector N°4, luego para el solenoide y carrete selector N°5 y finalmente para el solenoide y carrete selector N°6. Por lo tanto ante cualquier condición de falla la transmisión hará un cambio hacia abajo o cambiará hacia una condición neutral. (D) Los solenoides (5) consisten en dos componentes bás icos: el vástago y la b obina. Los seis s olenoides y/o los co mponen tes so n intercambiables. La pérdida de energía eléctrica a cualquier solenoide de velocidad o direccional neutralizaría la transmisión, al quedar desconectado ese embrague en particular. El suministro de aceite se dirige al final del vástago del solenoide. Cuando el solenoide es activado, un pas ado r cambia hacia arriba dentro del v ástago y mueve de su lugar u na bola para impedir que el aceite pas e a través del pas aje de aceite al carrete s elector. Lumbreras de toma de pres ión.
Las lumbreras de toma de presión están u bicadas en la válvula de control, para controlar las presiones del embrague de velocidad P1,del embrague de dirección P2 y de admisión del convertidor de par P3.
Válvula diferencial de presión.
La válvula y el resorte diferencial de presión están ubicados entre la válvula de control y el plato separador. La válvula diferencial de presión, mantiene la presión P1 a una p resión esp ecífica mayor que la P2.
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Embragues.
Los embragues se enganchan hidráulicamente y se desenganchan por la fuerza de resortes. Los embragues se enganchan de manera que proporcionen la apropiada reducción de velocidad y dirección al eje de salida de la transmisión.
Pistón del embrague(1). El pistón del embrague tiene un sello interior y exterior. Cuando los discos han gastado la mitad de la profundidad del ca nal de aceite, e l pist ón del embrague llega lo s uficientemente lejos como p ara mover de s u lugar (reventar) el s ello exterior. Esto evita q ue los disco s y platos jamas funcionen metal contra metal. La presión del embrague direccional o de velocidad llena la cavidad det rás del pistón de embrague y mueve el pistón hacia la izquierda contra el resorte de l pist ón y enganch a los dis cos y platos del embragu e. Platos y discos del embrague(2). Los platos del embrague están montado s dentro de la caja del embrague. Las es trías en el diámetro interior de los platos están engranadas con las estrías en la caja del embrague. Los platos y la caja giran juntos. Los discos del embrague están superpuestos entre los platos del embrague. Los dientes interiores de los discos se engranan con los dientes exteriores de la maza. Los discos del embrague tienen un material de fricción adherido a su superficie de manera que no haya un contacto de metal a metal entre los discos y platos de embrague. La maza (3). Es el componente en el conjunto de embrague al que el engranaje est á empalmado en estrías. Cuando el pistón del embrague se engancha, la fuerza de los platos y discos de embrague se transfiere al engranaje a través de la maza. Ejes.
Los ejes sostienen los engranajes dentro de la transmisión. El número de ejes y engranajes está determinado por el modelo de la transmisión y de la máquina.
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Pasajes de aceite.
Cada uno de los ejes de la transmisión tiene tres pasajes de aceite internos. Un pasaje es para que pase el aceite para la lubricación y el enfriamiento de los embragues , los cojinetes y los engranajes. Los o tros dos pasajes son p ara que pase el aceite bajo p resión para el enganch e de los embragues en cad a eje.
Bomba.
Una bomba suministra aceite para todo el sistema hidráulico del tren de fuerza. Es una bomba de desplazamiento positivo, de engranajes, con una sola sección. La bomba es impulsada por el engranaje de la bomba empernado al rodet e del conv ertidor de par.
En algunas máquinas la bomba está ubicada en el eje interno de la transmisión, y es impulsada por la maza del rodete del convertidor de par. Para conocer la ubicación de los componentes remítase siempre al manual de servicio apropiado para la máquina que recibe s ervicio.
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Funcionamiento de la se rvotransmisión de contraeje.
El ejemplo de válvula de con trol de la trans misión utilizado en est a parte es la válvula de control de la transmisión utilizada en el cargador de ruedas 938F. Los colores indican lo s iguiente: Rojo - P1 o presión del embrague de velocidad. Franjas rojas con blanco - P2 o presión del embrague d ireccional. Puntos rojos - Presión del pistón de carga. Naranja - P3 o p resión d e admisión del co nvertidor de par. La máquina es tá funcionando en neutral. Cuando la máquina está funcionando y el selector de velocidad está en NEUTRAL, el aceite fluye de la bomba a través de la válvula de control a los tres so lenoides del selector de velocidades . El aceite también fluye a la válvula diferencial de presión y al carrete selector de la válvula de descarga en la válvula de descarga donde el aceite está bloqueado. Se divide el flujo del acei te P2. Después que la válvula diferencial de la pres ión se abre, el flujo del aceite P2 se d ivide. Parte del flujo va a la válvula de descarga y mantiene el carrete selector hacia abajo contra el resorte del carrete selector. Con el carrete selector hacia abajo, el aceite P1 queda bloqueado en la válvula de descarga por el carrete s elector. El flujo también entra en la válvula de control de la transmisión y directamente en la cavidad del émbolo de la válvula de alivio moduladora. El aceite P2 también fluye a través del orificio de admisión P2 hacia el cuerpo de la válvula de control de la transmisión y nuev amente s e divide y s e dirige en tres direcciones . Parte del flujo se dirige a la cavidad del émbolo de la válvula de retención, a través del orificio restrictor y a la cavidad del p istón de carga, co mo an alizamos anteriormente. El aceite (pun tos rojos) que entra en al cavidad del pistón d e carga, fluye a la válvula de des carga donde es tá bloqueado el aceite. El flujo también va hasta la cavidad del émbolo del carrete selector de RETROCESO, después al solenoide de AVANCE EN BAJA y al soleno ide de AVANCE EN A LTA. El aceite también es enviado a la cavidad del émbolo del carrete selector de AVANCE EN BAJA y después a la cavidad del émbolo del carrete selector de AVANCE EN ALTA. De los carretes selectores de AVANCE, el flujo es dirigido al solenoide de RETROCESO. En NEUTRAL, ningún solenoide recibe energía por lo que no se enganch a ningún embrague direccional o de velocidad.
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El carrete d e des carga en la válvula de des carga bloquea el aceite en la cavidad del pistó n de carga. El pistón de carga comprime ambos resortes y regula el flujo de aceite del pistó n de carga de la válvula de control de la transmisión que deb e drenarse a través d el pasaje límite del recorrid o del pistó n de carga. La válvula de alivio moduladora regula el exceso de flujo bombeado al circuito del convertidor de par P3. El cambio de neutral a la primera velocidad del retroces o. Cuando se hace un cambio de NEUTRAL a la PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO, los solenoides número 2 y 4 reciben energía. El carrete selector para el embrague de la primera velocidad recibe aceite a través del solenoide N°4 y se mueve el carrete hacia la derec ha, dirigiendo aceite P1 al embragu e de la PRIMERA VELOCIDAD . Se llena el embrague de velocidad. Mientras se llena el embrague de velocidad, la presión P1 se reduce y el resorte cierra la contrapunta en la válvula diferencial de presión. Al mismo tiempo, el pistón de carga, la válvula de alivio moduladora y la válvula de retención en la válvula de alivio moduladora se mueven hacia la derecha a la pos ición de repos ición. La presión del pistón de carga se reduce porque la válvula de retención está en al posición de reposición, abriendo la c avidad de drenaje del pistón d e carga. La presión P2 comienza a bajar a través del orificio restrictor en la válvula de alivio moduladora y alrededor de los carretes selectores. Cuando la válvula de alivio moduladora se mueve a la derecha, se bloquea el pasaje de suministro del convertidor. Cuando el pist ón de carga se ha movido a la pos ición de repo sición, la presión residual en el circuito P3 pas a a través d el pasaje de drenaje del conv ertidor que es tá bloqueado durante el funcionamiento normal. Debido a que el aceite en la cavidad del pistón de carga no se drena al tanque lo suficientemente rápido a través del drenaje de la cavidad del pistón de carga, se usa una válvula de descarga para proporcionar un cambio más s uave. Cuando la presión P2 cae por debajo del ajuste del resorte del carrete selector de la válvula de descarga, el resorte del carrete selector de la válvula de descarga sobrepasa la presión P2 y el carrete selector se mueve hacia la pos ición cerrada. En la posición cerrada, la presión P1 es dirigida a la cámara del émbolo en el carrete de descarga. La presión P1 en la cavidad del émbolo mueve el carrete de descarga y el pistón hacia abajo contra el resorte del pistó n, drenando la cavidad del pist ón de carga a través del pasaje hacia la válvula de descarga.
El flujo es dirigido a la válvula de alivio moduladora. Después que se ha llenado el embrague de velocidad, la válvula diferencial de presión se abre y el flujo es dirigido a la válvula de alivio moduladora, los carretes selectores del embrague direccional y los solenoides direccionales. La válvula de alivio moduladora se mueve a la izquierda debido al flujo dentro de la cavidad del émbolo de la válvula de alivio moduladora a través d el pasaje de su ministro d e la válvula de alivio moduladora. La válvula de retención del orificio también se mueve a la izquierda dentro del carrete de la válvula de alivio moduladora bloquendo el drenaje de la cavidad del pistón de carga. Debido a que el solenoide No. 2 está activado, el flujo va al carrete selector direccional de RETROCESO, el cual cambia el carrete selector hacia la derecha. Al cambiar el carrete selector a la derecha, el flujo va al embrague No. 3. El pistón y el carrete de descarga son cambiados hacia abajo por el aceite P1, lo que mantiene la cavidad del pistón de carga abierta para drenar. En el carrete d e d escarga hay u n orificio dimens ionado para prop orcionar una demora con trolada al cerrar el drenaje del pistón de carga ( a través de la válvula de descarga ). Mientras la presión P1 continúa actuand o s obre el extremo d el carrete de des carga a t ravés del orificio en el carrete, el carrete se mueve lentamente hacia la pos ición cerrada. Cuando el drenaje del pistón de carga ( a través de la válvula de descarga ) se cierra, comienza el cilco de modulación. Cuando aumenta la presión P2 hacia el ajuste del resorte del carrete selector de la válvula de descarga, el selector regresa a la posición normal de funcionamiento. Como resultado, la presión P1 se bloqu ea y la cavidad del émbolo del ca rrete d e des carga s e abre para drenar. Cuando el embrague direccional se haya llenado, el pistón de carga se habrá movido ligeramente hacia la derecha.
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P1, P2 y P3 están bajo una presión de funcionamiento normal. Ahora la válvula de alivio moduladora comienza a moverse lentamente hacia la derecha a un régimen estable. El pistón de carga comienza a moverse hacia la izquierda a un régimen estable. En la medida en que la pres ión continúa aumentan do, el pistón de carga comienza a cubrir el pas aje de drenaje del convertidor. Enton ces, comienza a s ubir la p resión P3 y la válvula de retención del flujo de retorno s e abre. Luego que el pas aje de drenaje del convertidor queda bloqu eado , el pist ón de carga sigu e moviénd os e h acia la izquierda hasta el pasaje límite del recorrido. Cuando se alcanza el pasaje límite del recorrido, el pistón de carga dosifica el aceite a drenar. La válvula de alivio moduladora deja de moverse hacia la derecha y no cierra completamente P2 de P3. Al mismo tiempo, la válvula de alivio moduladora está en posición de dosificación, y P1, P2 y P3 están en s u presión de funcionamiento n ormal.
Pruebas del dese mpeño y localización de averías de la se rvotransmisión de contraeje. Uno d e los elementos más importantes de la información d e d iagnóst ico qu e se requiere para localizar averías en las transmisiones es el gráfico de enganche del embrague. Este gráfico explica que embragues se enganchan para cada velocidad y dirección. Conociendo estas combinaciones se puede hacer un diagnóstico adecuado sobre que conjunto de embragues ha fallado. Antes de realizar cualquier procedimiento de prueba o localización de averías remítase al manual de servicio correspond iente y a las últimas espe cificaciones y procedimientos. Comprobación de la presión del embrague de velocidad (P1): Esta prueba determina si hay suficiente pres ión en el sis tema para eng anch ar completamente los embragues de velocidad y para asegurar el funcionamiento ad ecuado de la válvula de alivio moduladora y el pistó n de carga. Si no hay su ficiente presión para eng anch ar los embragues de v elocidad, la transmisión no funcionará adecu adamente. Comprobación de la presión del embrague direccional (P2): Esta prueba determina si hay suficiente pres ión en el s istema p ara en ganchar completamente los embragues direccionales . También d etermina si ha y suficiente presión d iferencial entre P1 y P2 como para as egurar el enganch e del embrague de velocidad antes que el direccional. Si no hay suficiente presión para enganch ar los embragues direccionales, la trans misión no funcionará adecuadamente. Comprobación de la presión de alivio de admisión del convertidor (P3): Cuando se arranca por primera vez la máquina, especialmente en una mañana fría, la presión de admisión del convertidor P3 puede ser tan alta co mo 80 psi. Cuando la máquina s e calienta la pres ión b aja, debido al aceite caliente en con traste con el aceite frío. En la fábrica se prueba el flujo de la válvula de alivio de admisión del convertidor y no tiene ningún ajuste. Si la pres ión su be p or encima de 80 psi puede provocar daño interno en el rode te del convertidor de par y altas temperaturas de funcionamiento. Por otro lado, si la presión en condiciones de funcionamiento (aproximadamente 60 psi) en varios modelos de máquina, baja por cualquier razón o los bazos d e la válvu la se abren , pueden prod ucirse serios daños en el conv ertidor de par. Comprobación de la presión de alivio de escape del convertidor : La comprobación de la presión de alivio de escap e d el conv ertidor d etermina s i el convertidor de par tiene un su ministro de aceite adecuado y s i el alivio de escape del convertidor está funcionando apropiadamente. El aceite debe mantenerse en el convertidor de par para evitar la cavitación. Si la presión es baja, la potencia transferida por el convertidor puede ser menos eficiente. Un flujo de ace ite inadecuado t ambién provoca so brecalentamiento . Est a prueb a se hace generalmente cuando se realiza una prueba d e velocidad de calado del convertidor de par. Comprobación de la presión de lubricación: Esta prueba indica si hay suficiente presión dentro del sistema como para mantener los platos y eng ranajes de embrague de la trans misión debidamente lubricados. La falta de lubricación puede dañar seriamente cualquier transmisión. La falta de presión en el sistema puede ser un indicio de un flujo de aceite inadecuado o u na fuga en ot ro componen te del sistema.
