Universidad Católica de Santa María FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICAELÉCTRICA Y MECATRÓNICA TECNOLOGÍA AUTOMOTRIZ I
INFORMES: II FASE SENATI- MEDICIONES, EMBRIAGUE, CAJA DE CAMBIOS, CONJUNTO DIFERENCIAL
REALIZADO POR: CASTRO TORRES Lino Jose CONDORI QUISPE Alex MEDINA ZEBALLOS Diego Alonso TALAVERA LLERENA Raúl HUAMALI OVALLE Rodolfo Arequipa-Perú Abril-2014
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MEDICIONES, PROCEDIMIENTOS Y AJUSTES DEL MOTOR MEDICIONES DEL MOTOR Estas medidas han de ser realizadas con utillaje específico, ya que son piezas fabricadas con gran precisión, y cualquier medida mal efectuada puede influir en el funcionamiento posterior del motor.
HERRAMIENTAS DE MEDICIÓN
Micrómetro
Juego de Delgas
Llave Dinamométrica
Extractor de Válvulas
Alicates de Segmentos
Ceñidor segmentos de Calibrador Plástico (Plastigage)
Escala
MEDICIONES DEL BLOQUE
DIÁMETRO DEL CILINDRO
La medida estándar del diámetro interior del cilindro, deberá ser tomada en la parte superior, debido a que éste es el lugar con mayor desgaste y asegurará que las cotas del fabricante no están excedidas. Si se instalan pistones nuevos en un bloque usado, la medición del diámetro en la parte inferior sería la medida de referencia más importante para determinar la holgura del pistón debido a que éste es el lugar con menor cantidad de desgaste en el cilindro.
OVALACIÓN
El cilindro del motor también presentará ovalamiento y este tipo de desgaste se presenta en ángulos rectos al motor o línea central del cigüeñal. Esto es el resultado de las fuerzas laterales de empuje generadas durante la combustión sobre el pistón. (Ejemplo: X - Y = Ovalamiento) Resta la diferencia entre la dimensión “Y” y la dimensión “X” para calcular el ovalamiento del cilindro. MEDICION DEL OVALAMIENTO:
Las mediciones de ovalamiento son determinadas
utilizando un calibrador telescópico (calibrador de interiores), un comparador de carátula, un micrómetro de interiores o un transportador de medida y un micrómetro de exteriores.
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• Se toman dos mediciones en cada cilindro. • Una medición en ángulo recto a la línea central del cigüeñal “X”, y la otra en línea con la línea central del cigüeñal “Y”. • Las
mediciones son tomadas en el área de más desgaste.
CONICIDAD
El cilindro se desgasta más en la parte superior que en la inferior, esto es debido al incremento de presión de combustión, la alta temperatura generada y la reducción de lubricación. A esta reducción de la pared del cilindro se le llama CONICIDAD. MEDICION DE LA CONICIDAD: Utilizando un calibrador de interiores, mide el diámetro
del cilindro en la parte baja (zona de menos desgaste) en ángulos rectos a la línea central del cigüeñal y luego mide el diámetro en la parte superior (zona de más desgaste) Obtener la diferencia entre ambas medidas y conocer la conicidad del cilindro.
PLANITUD
La distorsión del bloque de cilindros se verifica utilizando una regla o patrón y un calibrador de hojas. Antes de medir la distorsión, limpia la superficie cuidadosamente. La planicidad se verifica en ambos lados y de esquina a esquina en forma de “X” .
MEDICIONES DE LOS PISTONES
HOLGURA ENTRE PISTON Y CILINDRO
Utilizando un calibrador de hojas o galgas. IMPORTANTE: Este procedimiento debe ser realizado cuando al re ensamblar un motor, se coloquen los pistones nuevos. Todas las mediciones deben realizarse a temperatura ambiente
DIÁMETRO DEL PISTÓN
Todas las mediciones deben realizarse a temperatura del ambiente. Para determinar adecuadamente la holgura entre el pistón y las paredes del cilindro.
MEDICIONES DE LOS SEGMENTOS
Holgura lateral, se medirá entre el segmento y la caja, debe tener la holgura que dice el fabricante.
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MEDICIONES DEL CIGÜEÑAL
CONICIDAD DE LOS MUÑONES
Con un micrómetro, mida el diámetro del muñón en los extremos delantero y trasero; identifíquelos como diámetros A y B respectivamente. Obtenga la diferencia entre los diámetros A y B, La diferencia mayor, indica la conicidad del muñón.
OVALAMIENTO DEL MUÑON
Coloque el micrómetro a 90° y mida los diámetros del muñón en esos puntos, a los que va a identificar como puntos C y D. y la diferencia entre los diámetros C y D. indica el ovalamiento del muñón
JUEGO AXIAL
La medición del juego longitudinal o axial proporciona información del movimiento axial del cigüeñal con respecto al bloque de cilindros. Para realizar la medición se utiliza un comparador de carátula o un calibrador de hojas.
JUEGO LONGITUDINAL DE LOS COJINETES PRINCIPALES
Los cojinetes de bancada están montados en sus posiciones apropiadas sobre el bloque de cilindros, sujetando al cigüeñal. Las tapas de los cojinetes son montadas y apretadas a las especificaciones de par de apriete apropiadas. El cigüeñal se gira a mano para asegurarse de su apropiado posicionamiento. • El reloj comparador debe ser montado en la parte trasera del cigüeñal para poder verificar la medición.
HOLGURA LATERAL DE LA BIELA
Es una medición relativamente simple que se realiza utilizando las delgas. La holgura lateral de la biela normalmente está dentro de especificaciones a menos que la biela o el cigüeñal estén dañados... Después de que los cojinetes de la biela, bielas, tapas, y pistones hayan sido instalados y apretados al par de apriete especificado, se utiliza las delgas para medir la holgura lateral de la biela.
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JUEGO RADIAL
Si no se dispone de un micrómetro o calibrador de interiores, una hebra de plástico
llamada
plastigage
puede
ser
utilizada para medir la holgura del cojinete principal del cigüeñal y de biela. Un pedazo de material de plastigage es colocada en sentido longitudinal en el centro del muñón, la tapa del cojinete es instalada y los tornillos apretados a las especificaciones correctas. Cuando la tapa es desmontada la medición de la planicidad del material plastigage es comparada con la escala provista en el paquete del plastigage. Esta medición indica la holgura del cojinete. Si se tiene una excesiva holgura del cojinete cuando se compara con la escala, deberá seleccionarse un cojinete de sobre medida o espesor para que la holgura se encuentra dentro de especificaciones.
MEDICIONES DE LA CULATA
PLANITUD DE LA CULATA
Esto es extremadamente importante para mantener la integridad de la culata y lograr tener una planicidad correcta de la superficie de la culata y así poder tener un sellado hermético de las cámaras de combustión. La distorsión de la culata se determina utilizando una regla o block patrón y unas delgas o calibrador de hojas para revisar si hay deformación. La planicidad se verifica en los dos bordes laterales y en forma cruzada. Para evitar daño y distorsión de la culata durante el proceso de desmontaje, asegúrate de: • Que el motor se enfríe completamente. Nunca quite la culata cuando el motor esté
caliente, porque se podría distorsionar. • Utiliza siempre la secuencia de desensamble de los tornillos de la culata indicado en
el manual de Servicio para el vehículo asignado.
JUEGO RADIAL Y AXIAL DEL EJE DE LEVAS 6
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TRANSMISIÓN La transmisión del movimiento de la caja de cambios a las ruedas necesita de unos elementos que se van a encargar de este cometido. Estos elementos van a depender principalmente de la posición que ocupe el motor en el vehículo (delantero, trasero) y de la posición de las ruedas motrices ("tracción" delantera, "propulsión" trasera, tracción total 4x4). Estos elementos de transmisión están sometidos a esfuerzos constantes de torsión; en consecuencia, deben diseñarse para sopotar estos esfuerzos sin deformación y ser capaces de transmitir todo el par motor a las ruedas. Como el motor y caja de cambios van fijos al bastidor y las ruedas van montadas sobre un sistema elastico de suspensión, éstas se hallan sometidas a continuos desplazamientos de vaivén por las irregularidades del terreno. Por lo tanto el enlace entre la caja de cambios y las ruedas no puede ser rígido, sino que ha de estar preparado para adaptarse a esas deformaciones. Según la situación del grupo motopropulsor y de las ruedas motrices en el vehículo, se emplean diferentes sistemas de transmisión, acoplando juntas y semiarboles adaptados al sistema elegido. En los vehículos con motor delantero y propulsión trasera, el enlace caja de cambios puente trasero con diferencial se realiza por medio de de un árbol de transmisión que lleva adaptado un sistema de juntas elásticas para absorber las deformaciones oscilantes del puente. En este sistema, el enlace del diferencial con las ruedas se realiza por medio de unos semiarboles rigidos llamados palieres, alojados en el interior del puente trasero.
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En los vehículos con motor y propulsión traseros o motor y tracción delanteros, la transmisión se realiza directamente desde la caja de cambios a las ruedas. En este caso no existe puente diferencial ni árbol de transmisión. El diferencial esta formando conjunto con la caja de cambios y la unión de este conjunto con las ruedas se hace por medio de un enlace que no puede ser rigido. Con este fin se usan semiarboles con interposición de juntas elásticas que permitan el movimiento oscilante de la rueda cuando el vehículo esta en movimiento. Cualquiera que sea el sistema de juntas empleadas en la transmisión, estas deben cumplir la condición de ser oscilantes y deslizantes, para permitir los desplazamientos de la rueda y a la vez adaptarse a las variaciones de longitud producidas en los semiarboles por causa de esos desplazamientos.
En los vehículos con tracción a las 4 ruedas (4x4), la transmisión del movimiento a las ruedas se complica ya que se necesitan mas elementos, como otro árbol de transmisión que transmita el movimiento generalmente a las ruedas traseras, esto viene acompañado con el uso de otro diferencial.
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ARBOLES DE TRANSMISIÓN Estan sometidos en su funcionamiento a esfuerzos constantes de torsión que son contrarrestados por la elastidad del material. Por este motivo están diseñados para que aguanten el máximo de revoluciones sin deformarse. Se fabrican en tubo de acero elástico, con su sección longitudinal en forma de uso (mas grueso en el medio que en los extremos) y perfectamente equilibrados para no favorecer los esfuerzos en ningún punto determinado. Ademas del esfuerzo de torsíon, el árbol de transmisión está sometido a otro de oscilación alrededor de su centro fijo de rotación. Debido a este movimiento de oscilación se modifican continuamente las longitudes de las uniones, dando como resultado un movimiento axial del árbol de transmisión
ARBOLES DE TRANSMISIÓN CON JUNTAS UNIVERSALES CARDAN
La juntas cardan son las mas empleadas en la actualidad, ya que pueden transmitir un gran par motor y permite desplazamientos angulares de hasta 15º en las de cotrucción normal, llegando hasta los 25º en las de construcción especial. Tienen el inconveniente de que cuando los ejes giran desalineados quedan sometidos a variaciones de velocidad angular y, por tanto, a esfuerzos alternos que aumentan la fatiga de los materiales de los que estan construidos.
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La oscilacion de la velocidad es mayor cuanto mayor sea el ángulo (A, de la figura inferior) aunque, normalmente, este ángulo en los vehículos es muy pequeño y, por tanto, las variaciones de velocidad son prácticamente despreciables.
La junta cardan esta constituida por dos horquillas (1) unidas entre si por una cruceta (2), montada sobre cojinetes de agujas (3) encajados a presión en los alojamientos de las horquillas y sujetos a ellas mediante circlips o bridas de retención (4).
Una de las horquillas va unida al tubo de la transmisión (9) y la otra lleva la brida de acoplamiento para su unión al grupo propulsor del puente. En el otro lado del tubo, la junta cardan va montada sobre una unión deslizante, formada por un manguito (5) estriado interiormente que forma parte de una de las horquillas, acoplandose al estriado (6) del tubo (9). El conjunto asi formado constituye una unión oscilante y deslizante.
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Estos árboles no sufren, generalmente, averías de ningún tipo, salvo rotura del propio árbol, en cuyo caso hay que cambiar el conjunto, ya que no admite reparación. El único desgaste que pueden sufrir esta en los cojinetes de la cruceta, en cuyo caso se sustituyen éstos o se procede a cambiar la cruceta. La protección del acoplamiento estriado la asegura el casquillo guardapolvo (7) y el engrase de las artículaciones de la junta cardan se efectua con grase consistente por los engrasadores (8).
ARBOLES CON JUNTAS UNIVERSALES ELÁSTICAS
Estos árboles se emplean cuando el puente trasero va fijo a la carroceria o para secciones intermedias de transmisión; por tanto, no necesitan transmitir el giro con grandes variaciones angulares. Como juntas se emplean discos de tejido o artículaciones de goma interpuesta entre dos bridas sujetas con pernos de unión. Las juntas de disco, permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º y estan constituidas por uno o dos discos elásticos (tejido de tela engomada), interpuestos entre la brida del puente o caja de cambios y la brida de transmisión.
Las juntas con artículaciones de goma (silentblock), al ser mas elasticas que los discos, permiten desviaciones angulares de 5 a 8º. Tienen la ventaja de amortiguar las oscilaciones y ruidos en la transmisión; además, pueden eliminar el elemento deslizante, debido a su propia elasticidad transversal, cuando va montada entre elementos fijos.
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SEMIÁRBOLES DE TRANSMISIÓN O PALIERES
Los semiarboles o palieres pueden ser rigidos o articulados (para suspensiones independiente) tienen la misión de transmitir el movimiento desde el diferencial a las ruedas. Estan constituidos por un eje de acero forjado, uno de sus extremos se acopla al planetario del diferencial y, el otro extremo se acopla al cubo de la rueda. En vehiculos con motor delantero y propulsión trasera dotada de puente trasero flotante (sin suspensión independiente) se emplean para el montaje de estos semiárboles, varios sistemas:
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MONTAJE SEMIFLOTANTE: En este sistema el palier (1) se apoya por un extremo en el planetario (2) del diferencial y, por el otro lado, lo hace en la trompeta (3) del puente, a través de un cojinete (4). Con este montaje, el peso del vehículo descansa en (P) y queda totalmente soportado por el palier que, además, transmite el giro a la rueda; queda, por tanto, sometido a esfuerzos de flexión y torsión; por esta razón, estos palieres tiene que ser de construcción mas robustos.
MONTAJE TRES CUARTOS FLOTANTE: En este montaje el palier se une al cubo de la rueda, siendo este el que se une al mangón (3) a través de un cojinete (4). En este caso, el peso del vehículo se transmite desde la trompeta del puente al cubo de la rueda y el palier queda libre de este esfuerzo, teniendo únicamente que mantener el cubo alineado y transmitir el giro.
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MONTAJE FLOTANTE: En este montaje (el mas utilizado en los camiones) el cubo de la rueda se apoya en el mangón del puente (3) a través de dos cojinetes (4), quedando así alineada la rueda que soporta el peso del vehículo. El palier queda liberado de todo esfuerzo, ya que solamente tiene que transmitir el giro de las ruedas. En los montajes semiflotantes y tres cuartos flotante, el palier no puede ser extraido del puente sin haber antes liberado a la rueda del peso del vehículo, cosa que no ocurre con este ultimo sistema en el que, como puede verse, el palier queda totalmente libre.
SEMIÁRBOLES PARA TRANSMISIÓN CON MOTOR Y PROPULSIÓN TRASEROS Y SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE
Uno de los mas empleados es el que se ve en la figura inferior, donde el palier (1) se une por un extremo al planetario por medio de los patines (2) alojados en el cajeado del mismo. Su form esferica les permte deslizarse en el cajeado y adaptarse perfectamente a cualquier posición del palier. Por el otro extremo se acopla el manguito (3) por medio del estriado de ambos y que permite el deslizamiento del palier dentro del mismo, ajustando así la longitud diferencial-rueda por muy accidentado que sea el terreno.
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El árbol (4) de la rueda se acopla por medio de su estriado a la junta elástica (5), que consiste en un manguito o taco de caucho con un estriado interior, para que su acoplamieno al árbol de la rueda sea elástico, sujeto al mismo con la tuerca (6). La junta elástica (5) se une al manguito (3) y transmite así el movimiento desde el planetario a la rueda montada en la cabeza del árbol (4). La junta elástica (5) y los patines (2) constituyen el sistema oscilante que hace que el giro pueda transmitirse a la rueda en cualquier posición de la misma, debido a las desigualdades del terreno. El sistema va montado al aire y lleva un protector de goma (9) para evitar que entre polvo en el interior de la caja de cambios.
Otro tipo de semiarbol para motor y propulsión traseros es el que se ve en la figura inferior que consiste en interponer una junta cardan, la cual se une por uno de sus extremos al planetario y, por el otro lado, al palier y cubo de rueda. En este sistema el palier no va montado al aire, sino dentro de una trompeta que va unida al carter por un sistema que permite adaptarse a las incidencias del terreno, apoyándose al palier en esta trompeta con interposición del rodamiento.
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Informe de Práctica #3 – El conjunto diferencial
El diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e izquierda de un vehículo giren a velocidades diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro, se ubica en el puente trasero (después del árbol de transmisión) y es parte de la línea motriz, es decir, parte del sistema de transmisión de potencia. La función principal de un diferencial es, derivar la rotación recibida de la caja de velocidades; en un ángulo de 90 grados, para llevar esta tarea a cabo el diferencial está compuesto por diferentes engranajes.
Las partes del diferencial son las siguientes: 1. El piñón de ataque 2. La corona 3. Los satélites 4. Los planetarios
Se retiran los seguros a ambos lados
Desarmado del diferencial
Se retira la cubierta
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Este es el piñón de ataque Se retira al piñón de ataque golpeando por la parte de atrás
Seguros retirados
Corona
Para
poder
corona
retirar
hay
la que
desajustar los siguientes pernos
Una vez desajustado la corona caerá por si sola
Viéndolo
desde
otra
perspectiva
Engranajes
Para poder retirar los engranajes es necesario sacar primero el pasador, el cual se ubica en la siguiente posición. En ese orificio que se puede
apreciar
se
encuentra el pasador, el cual
permite
que
los
engranajes no se salgan de su posición mientras En el lugar indicado se
trabaja el diferencial, para
coloca la corona
retirarlo golpeamos por un lado y notaremos que va saliendo por el otro
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Planetarios
Satélites
Ya que los engranajes no están fijos al no estar
presente
el
pasador se procede a girarlos
hasta
que
salgan
Pasador
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RELACION DE TRANSMISION INTRODUCCIÓN La caja de cambios es un elemento de transmisión que se interpone entre el motor y las ruedas para modificar el número de revoluciones de las mismas e invertir el sentido de giro cuando las necesidades de la marcha así lo requieran. Actúa, por tanto, como transformador de velocidad y convertidor mecánico de par. Si un motor de explosión transmitiera directamente el par a las ruedas, probablemente seria suficiente para que el vehículo se moviese en terreno llano. Pero al subir una pendiente, el par resistente aumentaría, entonces el motor no tendría suficiente fuerza para continuar a la misma velocidad, disminuyendo esta gradualmente, el motor perdería potencia y llegaría a pararse; para evitar esto y poder superar el par resistente, es necesario colocar un órgano que permita hacer variar el par motor, según las necesidades de la marcha. En resumen, con la caja de cambios se "disminuye" o "aumenta" la velocidad del vehículo y de igual forma se "aumenta" o "disminuye" la fuerza del vehículo. Como el par motor se transmite a las ruedas y origina en ellas una fuerza de impulsión que vence las resistencia que se opone al movimiento, la potencia transmitida (Wf) debe ser igual, en todo momento, a la potencia absorbida en llanta; es decir:
Cm.- par desarrollado por el motor Cr.- par resistente en las ruedas n.- número de revoluciones en el motor n1.- número de revoluciones en las ruedas Si no existiera la caja de cambios el número de revoluciones del motor (n) se transmitiría íntegramente a la ruedas (n = n1), con lo cual el par a desarrollar por el motor (Cm) sería igual al par resistente en las ruedas (Cr). Según esto si en algún momento el par resistente (Cr) aumentara, habría que aumentar igualmente la potencia del motor para mantener la igualdad Cr = Cm. En tal caso, se debería contar con un motor de una potencia exagerada, capaz de absorber en cualquier circunstancia los diferentes regímenes de carga que se originan en la ruedas durante un desplazamiento. La caja de cambios, por tanto, se dispone en los vehículos para obtener, por medio de engranajes, el par motor necesario en las diferentes condiciones de marcha, aumentado el par de salida a cambio de reducir el número de revoluciones en las
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ruedas. Con la caja de cambios se logra mantener, dentro de unas condiciones óptimas, la potencia desarrollada por el motor. Por tanto, la relación (n/n1) es la desmultiplicación que hay que aplicar en la caja de cambios para obtener el aumento de par necesario en las ruedas, que esta en función de los diámetros de las ruedas dentadas que engranan entre sí o del número de dientes de las mismas.
Ahora vamos hacer el calculo de una caja de cambios a partir de los datos reales que nos proporciona el fabricante: Ejemplo: Peugeot 405 Mi16 Cilindrada (cc): 1998 Potencia (CV/rpm): 155/5600 Par máximo (mkgf): 19,3/3500 Neumáticos: 195/55 R14 Relación de transmisión
rt (1ª velocidad) = 13/38 = 0,342 rt (2ª velocidad) = 23/43 = 0,534 rt (3ª velocidad) = 25/32 = 0,781 rt (4ª velocidad) = 32/31 = 1.032 rt (5ª velocidad) = 37/28 = 1,321 rt (M.A: marcha atrás) = 12/40 = 0,30 23
Además de la reducción provocada en la caja de cambios también tenemos que tener en cuenta que en el grupo diferencial hay una reducción, este dato también lo proporciona el fabricante.
rt (G.C: grupo piñón-corona diferencial) = 14/62 = 0,225 Nota: El fabricante nos puede proporcionar la relación de transmisión en forma de fracción (rt 1ª velocidad = 13/38) o directamente (rt 1ª velocidad = 0,342). Ahora tenemos que calcular el numero de revoluciones que tenemos en las ruedas después de la reducción de la caja de cambios y grupo diferencial (rT). Para ello hay que multiplicar la relación de transmisión de cada velocidad de la caja de cambios por la relación que hay en el grupo diferencial:
rt (caja cambios)
rt (diferencial)
rT
nº rpm a Pmax. (5600)
1ª velocidad
13/38 = 0,342
14/62 = 0,225
0,0769
430,64 rpm
2ª velocidad
23/43 = 0,534
14/62 = 0,225
0,120
672 rpm
3ª velocidad
25/32 = 0,781
14/62 = 0,225
0,175
974,4 rpm
4ª velocidad
32/31 = 1,032
14/62 = 0,225
0,232
1299,3 rpm
5ª velocidad
37/28 = 1,321
14/62 = 0,225
0,297
1663,2 rpm
M.A (Marcha atras)
12/40 = 0,30
14/62 = 0,225
0,0675
371,2 rpm
- rT (nª velocidad): es la relación de transmisión total, se calcula multiplicando la rt (caja cambios) x rt (diferencial). - Pmax: es la potencia máxima del motor a un numero de revoluciones determinado por el fabricante. - nº rpm a Pmax : se calcula multiplicando rT x nº rpm a potencia máxima.
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