TRABAJO DE ENGRANAJES. Nos ha sido encomendado el trabajo de investigar de q! materiales se constr"en los engranajes del sistema de transmisi#n de n veh$clo de tracci#n trasera. %ara ello vamos a e&'licar( e&'licar( con la a"da de na dia'ositiva( el 'osicionamiento " diagrama de )ljo qe sigen los di)erentes elementos de transmisi#n de 'otencia en n veh$clo de motor delantero longitdinal " tracci#n trasera*
Tal " como se mestra en la dia'ositiva di a'ositiva encontramos en 'rimer lgar el motor( el cal es el qe genera el movimiento rotativo qe( a trav!s del embrage( va a transmitirse hacia la caja de cambios( donde se modi)icara s )er+a 'ara obtener m,s 'ar o m,s velocidad velocidad gracias a las las distintas relaciones relaciones de transmisi#n consegidas consegidas en s interior. %osteriormente( este movimiento( a trav!s de n eje con dos cardanes aco'lados en ss e&tremos( ser, transmitido al di)erencial( el cal lo re'artir, entre los dos 'alieres 'ara qe )inalmente llege a las redas. redas. En este trabajo nos vamos a centrar e&clsivamente en el material del qe est,n hechos los engranajes de na caja de cambios de n veh$clo con motor delantero " tracci#n trasera. %or ello( antes de 'onernos a e&'licar las caracter$sticas de los engranajes -como se tallan( de qe materiales son( qe es)er+os so'ortan/ vamos a 'roceder a e&'licar el )ncionamiento de na caja de cambios manal de tres ejes. 0as m,s comnes en el mercado ero'eo actal.
12N34ONA54ENTO 3AJA 5AN2A0 DE TRES EJES. 2na caja de cambios manal de tres ejes se com'one( tal " como se ve en la imagen( de*
6 s )ncionamiento es tal qe* El motor acciona el eje 'rimario( el cal im'lsa al eje secndario. El eje intermedio gira los engranajes en el eje 'rimario( anqe !stos giran libremente hasta qe se bloqean 'or medio del sincroni+ador. El sincroni+ador es el elemento qe realmente acciona el condctor( a trav!s del eje selector de marchas el cal tiene aco'lado na horqilla selectora qe meve el sincroni+ador 'ara engranar la marcha.
¿Qué es un engranaje? ¿Cómo se talla?
2n engranaje es n mecanismo tili+ado 'ara la transmisi#n de n movimiento circlar mediante redas dentadas. 7a" mchos ti'os de engranajes 'ero nosotros solo vamos a estdiar los cil$ndricos de diente helicoidal " redondeado. Estos engranajes son a'ro'iados 'ara grandes cargas 'orqe los dientes engranan )ormando n ,nglo agdo( en lgar de 89: como en n engranaje recto. 0as cajas de cambios actales montan este ti'o de engranajes( qe no 'rodcen rido " 'ermiten qe la marcha no salte de gol'e cando se cambia de velocidad. 0a )abricaci#n de los dientes de los engranajes se denomina tallado " es n 'roceso m" delicado qe se lleva a cabo con m,qinas de control nm!rico o 3N3.
En esta dia'ositiva mostramos na caja de cambios actal con todos ss com'onentes. %odemos observar qe monta engranajes cil$ndricos helicoidales.
5ATER4A0ES DE 0OS ;2E SE 3O5%ONE 2N ENGRANAJE Antes de em'e+ar nos gstar$a decir qe n engranaje cil$ndrico helicoidal montado en la caja de cambios de n coche no est, llevado al l$mite( es decir( no so'orta grandes es)er+os en com'araci#n con la gran resistencia qe tiene. Adem,s con las cajas de cambios de tres ejes los es)er+os qedan m" re'artidos " 'or lo tanto han 'odido s'lirse los aceros aleados 'or otros m,s sencillos( los cales se com'letan con n tratamiento de nitrraci#n donde se les da na dre+a de <9=<< 7R3. En la )abricaci#n de n engranaje se bsca siem're desde el 'nto de vista del dise>o mec,nico resistencia al desgaste " la drabilidad. Esto se consige d,ndoles grandes dre+as mediante tratamientos t!rmicos. 0os tres ti'os de hierros qe se tili+an en la )abricaci#n de engranajes son* hierro gris )ndido( hierro nodlar o d?ctil " hierro maleable. 7a" qe recordar qe el acero gris )ndido es m" qebradi+o " no 'ede sarse cando se 'ede 'resentar carga 'or choqe. Tambi!n es sado el bronce en la )abricaci#n de engranajes.
TRATA54ENTOS T@R543OS EN ENGRANAJES En los engranajes se 'rodce n desli+amiento entre dos s'er)icies. %or lo tanto se necesita na gran dre+a s'er)icial en la 'ie+a 'ara qe( gracias a eso " el lbricante( la 'ie+a no se agarrote( se da>e o inclso se rom'a. Actalmente se tili+a el 'roceso t!rmico de cementaci#n 'ara consegir estas 'ro'iedades* 0a cementaci#n* Es n tratamiento t!rmico s'er)icial qe se a'lica en 'ie+as de acero en las cales se les agrega carbono mediante di)si#n. Este 'roceso de di)si#n 'ermite endrecer solamente la 'arte s'er)icial de la 'ie+a sin a)ectar a s n?cleo -como m,&imo 'enetra mm o ( mm/. Al endrecer solo la 'arte s'er)icial se consige na gran dre+a s'er)icial " se obtiene na 'ie+a resistente " tena+ en s n?cleo. Esto es 'er)ecto 'ara el 'i>#n de ataqe " la corona de n di)erencial qe son 'ie+as sometidas a grandes es)er+os. Se consige qe las 'ie+as mantengan en el n?cleo na elevada resistencia mec,nica " qe sean m" dras en s s'er)icie. As$( con el correcto so del di)erencial( !ste no tendr$a qe sstitirse 'or rotra o desgaste en toda la vida ?til del veh$clo. %ara reali+ar la cementaci#n se recbren las 'ie+as de na sstancia rica en carbono llamada sstancia cementante. %ara qe esta sstancia cementante 'eda 'enetrar se somete la 'ie+a a tem'eratras de entre C99 " 899 grados cent$grados drante varias horas. De'endiendo de la com'osici#n del material qe estamos cementando " la tem'eratra la sstancia cementante 'enetra a ra+#n de 9. o 9. mm 'or cada hora de tratamiento. 0o qe se 'retende consegir es na 'enetraci#n de entre 9.C " . mm con na dre+a com'rendida entre <9 " < 7R3. El acero de m,s calidad " m,s a'ro'iado( tal " como antes se ha mencionado es el 1= -seg?n norma 2NE 19/. Este acero tiene n 'orcentaje de carbono de entre 9. " 9.F. %ero lo im'ortante es la cantidad de 3romo -entre 9.< " 9.8/ " N$qel -entre . " H/ qe lleva aleado. 0o cal le con)iere na elevada resistencia en el n?cleo -9 Ig mm / " gran tenacidad. 2
0a com'osici#n de este acero( nida a la gran resistencia mec,nica( hace qe la )orma m,s adecada de tratar estas 'ie+as sea* =%rimero darles na cementaci#n de entre C9 " 899 grados cent$grados 'ara consegir la dre+a s'er)icial adecada en la base qe se com'rende entre <9 " < 7R3. =Des'!s ha" qe darles dos tem'les. El 'rimero se reali+a entre CF9 " 899 grados cent$grados con n en)riamiento en aceite. El segndo se lleva a cabo entre F9 " FC9 grados cent$grados. Tambi!n se en)riar$a 'or medio de aceite.
El en)riamiento 'or medio de aceite 'ro'orciona n en)riamiento m,s lento de la 'ie+a. Esto 'ro'orciona nas mejores caracter$sticas mec,nicas debido a qe 'ermite na ma"or di)si#n del carbono " !sta no adqiere tanta )ragilidad. Estos dos tem'les se a'lican en aceros de alta aleaci#n cando se teme qe el cementado ha"a hecho crecer el grano del acero. 3on esto se dismin"e el grano asegr,ndose la m,&ima tenacidad en el n?cleo de la 'ie+a. %or ?ltimo ha" qe dar n revenido a las 'ie+as a n m,&imo de 99 grados cent$grados 'ara terminar de eliminar algna de las +onas )r,giles en la 'ie+a qe ha"an 'odido originarse a casa del tem'le. As$ se obtendr$a el 'roceso adecado 'ara tratar todo el sistema de engranajes -'i>#n de ataqe( corona( 'lanetarios " sat!lites/ de n di)erencial. Tras las elevadas tem'eratras a las qe se han calentado la 'ie+a se han 'rodcido de)ormaciones en los engranajes. %ara corregir estas de)ormaciones ha" qe recti)icar los engranajes. 0a o'eraci#n de recti)icado ser, reali+ada con na m,qina 3N3 eqi'ada con na mela de desbaste. Esta mela recti)icar, el engranaje centr,ndose sobre todo en dejar lisas las caras de contacto de !ste. Si las caras de contacto est,n lo m,s lisas 'osibles " con el menor jego( el engranaje rodar, mcho mejor " redcir, el sonido.
OTROS 5ATER4A0ES 6 TRATA54ENTOS 2SADOS Otro material adecado " qe tambi!n 'odr$a sarse ser$a el acero 1= -seg?n norma 2NE* 19/. 0os 'rinci'ales com'onentes en la aleaci#n de este acero son el 3arbono -entre 9. " 9./ " el 5olibdeno -entre el 9. " el 9./. %resenta na resistencia mec,nica de 89 Ig mm des'!s de ser cementado " tem'lado. 0o cal tambi!n lo hace n material a'to 'ara la )abricaci#n de 'ie+as qe tengan qe so'ortar grandes )er+as. 2
Este material 'odr$a considerarse igalmente v,lido 'ara la )abricaci#n de los com'onentes del di)erencial. 0a di)erencia con el mencionado anteriormente -el 1=/ es qe este acero tiene na granlometr$a ma"or " carece de N$qel en s aleaci#n. %or lo tanto( an siendo relativamente tena+( tiene menor resistencia " 'odr$a considerarse de menor calidad 'ara el trabajo de transmisi#n de 'otencia qe se qiere desem'e>ar. 0os tratamientos t!rmicos qe tendr$a qe segir este acero -el 1=/ ser$an* =En 'rimer lgar na cementaci#n a na tem'eratra de entre C89 " 89 grados cent$grados. 2na tem'eratra algo m,s elevada qe la del acero 1=. =Des'!s se le har$an dos tem'les consectivos tambi!n a na tem'eratra algo ma"or qe la del acero 1=. 3oncretamente el 'rimer tem'le se reali+ar$a a na tem'eratra de entre CF9 " 899 grados cent$grados " se en)riar$a en aceite. El segndo tem'le tambi!n se llevar$a a cabo a F89 " C9 grados cent$grados " tambi!n se en)riar$a en aceite. 3omo antes hemos mencionado el en)riamiento en aceite hace qe las 'ie+as no bajen tan r,'ido de tem'eratra " 'odamos obtener mejores caracter$sticas mec,nicas. =1inalmente ha" qe dar n revenido a las 'ie+as a n m,&imo de 99 grados cent$grados 'ara terminar de eliminar algnas +onas )r,giles en la 'ie+a qe ha"an 'odido originarse a casa del tem'le. En conclsi#n( al ser n acero relativamente m,s aseqible( 'odr$a ser sado 'ara )abricar 'ie+as qe tviesen qe so'ortar na resistencia mec,nica elevada 'ero sin llegar a elevados e&tremos. Recordemos qe en la indstria los engranajes " 'ie+as se com'ran 'or miles. %or lo tanto n 'eqe>o ahorro en na 'ie+a cando se mlti'lica 'or el n?mero de 'ie+as totales 'ede signi)icar al )inal na cantidad im'ortante 'ara el )abricante. Todo esto sin qe la 'ie+a 'or tener na menor resistencia mec,nica deje de desem'e>ar s )nci#n en #'timas condiciones. Ah$ est, el eqilibrio en las em'resas. En dar la calidad jsta 'ara qe la 'ie+a cm'la la )nci#n drante toda s vida ?til. El o)recer m,s calidad incrre en n coste e&tra 'ara la em'resa qe el sario )inal no va a llegar a a'reciar.
3O5%OS434KN ;2L543A DE 0OS A3EROS ;2E MA5OS A 2T404AR NOR5A 2NE 1= 1=
3
5n
3r
5o
Ni
9.F 9.C
9. 9.F
9.F .9
9 9.
H. 9
45%ORTAN34A EN 0A 3ARRERA Esto toca de lleno en n tema trascendental 'ara el mndo del atom#vil. 3oncretamente en los elementos qe se encargan de transmitir correctamente la 'otencia del motor a las redas. El di)erencial es n elemento determinante en el con)ort de n veh$clo dado qe hace qe este no deslice en las crvas. 3omo 'ie+a clave en n atom#vil es m" im'ortante continar investigando " desarrollando 'ara consegir aceros otros materiales qe sean m,s ligeros " tengan las mismas 'ro'iedades. Esto es im'ortant$simo 'ara ahorrar desde consmos en el sario )inal hasta inclso costes de trans'orte en el )abricante.
