TRANSMISIONES[1]

TRANSMISIONES EN EQUIPOS DE MAQUINARIA PESADA. PESADA. 1 Introducción Con la creación de las antiguas máquinas Caterpillar uno de los mayores retos ha sido el de encontrar un método eficiente y confiable de transmitir potencia desde el motor hasta los componentes componentes de los mandos finales.

1.1 Historia de la transmisión Las primeras maquinas especializadas estaban equipadas con sistemas de transmisión puramente mecánicos en cuanto al diseño. Mientras la transmisión aumentaba de tamaño y complejidad, sus componentes básicos se mantenían iguales. La potencia del motor se transmitía a la línea de mando a través de un embrague mecánico y de una serie de engranajes. El movimiento del engranaje y el funcionamiento del embrague eran controlados por una combinación de palancas, ejes, y /o cables.

2. Introducción a los componentes del tren de mando de las máquinas de ruedas ruedas En esta sección se estudiará los componentes principales del Tren de Mando utilizado en las máquinas Caterpillar de ruedas tales como: - Cargadores de ruedas. - Arrastradores de Troncos. - Portaherramientas Integral (IT). - Tractores de ruedas. - Compactadores de suelos. - Camiones fuera de carretera. - Retroexcavadoras cargadoras.

2.1. Convertidor de par El convertidor de par conecta al motor con la transmisión. Su objetivo es transmitir la fuerza hidráulicamente de la volante del motor a la transmisión. El convertidor utiliza aceite para generar la fuerza entre el motor y la transmisión. Cuando una máquina está trabajando contra una carga, el convertidor puede multiplicar la fuerza del motor hacia la transmisión. Los componentes principales del convertidor son: - Impelente. - Turbina. - Estator. - Eje de salida. LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

2.2. Servotransmisión Para ayudar a satisfacer la creciente y continua demanda de mayor productividad y eficiencia, el el concepto de diseño diseño de la transmisión transmisión introdujo otra era. La servotransmisión Caterpillar conservó las ventajas del sistema mecánico, pero le agregó una característica que pronto se convertiría en un estándar en la industria: embragues y controles accionados hidráulicamente. La introducción de los elementos hidráulicos en los sistemas de transmisión de potencia produjo una necesidad creciente de comprender la terminología y los procedimientos mantenimiento que acompañaban a este sistema. Además de las bombas, mangueras, reguladores, acumuladores y convertidores de par, el personal de mantenimiento tuvo que enfrentarse con nuevos términos como "modulación", "secuencia de embrague" y "presión primaria". La ventaja principal de toda servotransmisión es la respuesta más rápida al cambiar de un engranaje a otro, así como también el cambio de velocidades cuando la aplicación lo requiere. La servotransmisión puede cambiarse con cargas sin pérdida de productividad.

Componentes básicos de la servotransmisión servotransmisión planetaria Los componentes básicos de la servotransmisión planetaria son: - Los embragues activados hidráulicamente: Estos permiten la selección de las velocidades, y el sentido de marcha, ya sea hacia adelante o hacia atrás. - El grupo planetario: Contiene planetario: Contiene los engranajes planetarios, que dependen del embrague activado para suministrar velocidad y sentido de marcha. - Control electrónico de la transmisión: transmisión: son entradas y salidas que controlan el funcionamiento de la transmisión.

Componentes básicos de la servotransmisión servotransmisión de contraejes Los componentes básicos de la servotransmisión del tipo de contraeje son: - Ejes del embrague: embrague: los cuales proporcionan el montaje a los engranajes y a los conjuntos de embrague. Engranajes de transmisión constante: constante: estos proporcionan la velocidad y el sentido de marcha que varían mediante el acople o desacople del embrague.

LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

- Embrague del sentido de marcha y de velocidad: los cuales consisten en platos de presión y discos de fricción que forman el conjunto de embrague, que se emplean para acoplar los diversos cambios que proporcionan la velocidad y el sentido de marcha.

2.3. Engranajes de transferencia Algunas máquinas CAT tienen trenes de engranajes de transferencia. Estos se utilizan para cambiar la dirección del flujo de potencia, bajar el eje entre el motor y la transmisión o entre la transmisión y el mando final.

2.4. Ejes En las máquinas de ruedas los ejes proporcionan los frenos de servicio, un equilibrio de potencia a las ruedas durante los giros y la reducción final del engranaje y el incremento de par para el tren de mando. Los componentes principales del eje son: - Grupo del diferencial/conjunto de la corona. - El grupo de freno. - El grupo de mando final de engranajes planetarios. - El grupo de eje.


Grupo Diferencial/Conjunto de la Corona Los componentes principales del conjunto de la corona son: - Piñón de ataque o de entrada. - Corona. - Engranajes satélites. - Cruceta. - El conjunto de caja del diferencial. - Engranajes laterales o de salida.

Grupo de Freno El grupo del freno de servicio es, por lo general, un freno de disco enfriado por aceite. Se pueden encontrar tres tipos de frenos de ellos en las máquinas de ruedas. En el "freno de eje interior" (utilizado en las retroexcavadoras cargadoras de ruedas pequeñas), el disco de freno esta empalmado en estrías al eje del engranaje solar y contenido en el eje. En el "freno de semieje", el disco del freno está empalmado en estrías a una maza en el semieje largo y ubicado entre la caja del eje y la punta de eje (utilizado en compactadores de rellenos y cargadores grandes). En el freno de velocidad de las ruedas (utilizado en los camiones fuera de carretera), el disco de freno está empalmado en estrías a la parte fundidas de las ruedas y gira a la velocidad de las ruedas.

Grupo Planetario El grupo planetario proporciona una última reducción de velocidad e incremento de torsión en el tren de mando. El grupo planetario consiste en un portador, engranajes satélites, engranaje de corona, engranaje de corona, engranaje solar, ejes y cojinetes.

Grupo del Eje El grupo del eje esta compuesto por la caja del eje, los semiejes y los cojinetes. Las funciones de la caja y de los cojinetes son proporcionar la estructura para resistir el peso de la máquina. Los semiejes transmiten potencia desde el diferencial hacia las ruedas. LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

SISTEMAS DE TREN DE MANDO INFERIOR. Propósito del sistema del tren de mando inferior. El propósito del sistema de tren demando inferior en las maquinas de cadenas es transferir la potencia de la transmisión a las cadenas, dirigir y detener la máquina, y proporcionar una reducción final al engranaje e incremento de par en el tren de mando. Las máquinas de cadenas están equipadas con dos tipos de sistemas de tren de mando inferior: el sistema de "embrague de dirección" y el sistema de "dirección con diferencial", los cuales serán tratados por separado, incluyendo la identificación de los componentes y el funcionamiento.

Transferir potencia a partir de la transmisión. La potencia se transfiere desde el eje de salida de la transmisión hasta los engranajes de transferencia. El juego de la corona recibe potencia del piñón diferencial que esta conectado a 90° y la transmite a través de los semiejes a los embragues de dirección y a los frenos.

Dirigir la maquina. La maquina de cadenas es dirigida haciendo que una cadena gire más rápido que la otra. En el sistema de embrague de dirección, un embrague de dirección interrumpe el flujo de potencia a una de las cadenas. En el sistema de dirección con diferencial, el diferencial de dirección utiliza la entrada de potencia de un motor hidráulico para aumentar la velocidad de una cadena e igualmente reducir la velocidad de la otra cadena.

Detener la maquina. El tren de mando inferior incluye los frenos de servicio para reducir la velocidad o detener la maquina. En el sistema de embrague de dirección, los frenos son parte del conjunto del embrague de dirección y también ayudan a hacer girar la maquina. En el sistema de dirección con diferencial, los frenos forman parte del grupo diferencial de dirección en lado izquierdo del tractor y el grupo planetario en el lado derecho del tractor. Los frenos no ayudan a girar el tractor con sistema de dirección con diferencial.


Reducción final del engranaje e incremento de par. Los mandos finales proporcionan la ultima reducción de velocidad e incremento del par en el tren de mando. Los mandos finales pueden ser engranajes principales o juegos de engranajes planetarios.

Características y ventajas. Sistema de embrague de direccion. El sistema de embrague de dirección en los tractores de cadenas con rueda motriz elevada tiene ciertas características y ventajas que ofrecen un desempeño más confiable: 1. Mandos finales de diseño modular = reduce el tiempo de desmontaje. 2. Diseño de rueda motriz elevada = aísla los mandos finales del impacto del tren de rodamiento y de las cargas inducidas por la hoja, lo que brinda mayor vida útil. 3. Frenos y embragues de dirección son de discos múltiples enfriados por aceite = proporciona una alta capacidad de acarreo de carga y larga vida útil. No requieren ajuste y están aislados de los contaminantes.

Sistema de dirección con diferencial. 1. Mandos finales de diseño modular = reduce el tiempo de desmontaje. 2. Diseño de rueda motriz elevada = aísla los mandos finales del impacto del tren de rodamiento y de las cargas inducidas por la hoja, lo que brinda mayor vida útil. 3. Frenos de discos múltiples enfriados por aceite = proporciona una alta capacidad de acarreo y larga vida útil. No requiere ajuste y están aislados de contaminantes. 4. Sistema de dirección hidráulica = elimina los discos de embrague y el desgaste asociado con los mismos. 5. Control de los giros con una sola mano = menor cansancio del operador. 6. Radio de giro infinito = ofrece un enorme beneficio en el movimiento de materiales reduciendo el tiempo de ciclo. 7. Mantiene velocidad sobre el terreno durante los giros = mejoría de hasta 50% con respecto a los tractores equipados con sistemas de embrague de dirección.

Aplicaciones. El sistema de embrague de dirección y el sistema de dirección con diferencial son los tipos de sistema de tren de mando usados en los tractores de cadenas, los cargadores de cadenas y los tractores Challenger para la agricultura.


Sistema de embrague de dirección. El sistema de embrague de dirección se encuentra en los tractores de cadenas y en los pequeños cargadores de cadenas.

Sistema de dirección con diferencial. El sistema de dirección con diferencial esta disponible en algunos tractores de cadenas y en los tractores Challenger estándar para la agricultura.

Componentes del sistema de embrague de dirección. Componentes del embrague de dirección. Los embragues de dirección transfieren potencia desde las coronas hasta los mandos finales y hacen girar la maquina. Los embragues de dirección se conectan hidráulicamente y sus principales componentes son los platos del embrague, los discos del embrague, el pistón del embrague, la caja del embrague, la maza de entrada y la maza de salida.

Discos. Los discos del embrague giran con la maza de entrada y son empujados contra los platos del embrague para transmitir potencia a la caja del embrague. Los discos están empalmados en estrías a la maza de entrada y típicamente son enfriados por aceite.

Platos. Los platos del embrague están empalmados en estrías a la caja del embrague y la hacen girar cuando el pistón empuja los discos del embrague contra los platos. Entonces la potencia se transmite a la maza de salida a través de la caja del embrague.

Pistón. El pistón empuja los discos y los platos conjuntamente para conectar la maza de entrada a la caja del embrague. Para mover el pistón se utiliza aceite hidráulico. Cuando disminuye la presión del aceite, la presión del resorte retrae el pistón y la maza de entrada se desconecta de la caja del embrague.

Caja. La caja del embrague esta empalmada en estrías a la maza de salida y la hace girar cuando los discos y embragues se conectan. Los platos están empalmados en LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

estrías a los dientes interiores de la caja del embrague y los discos están empalmados en estrías a la maza de entrada.

Maza de entrada. La maza de entrada transfiere potencia desde el semieje interior hasta la caja del embrague. La maza de entrada esta empalmada en estrías al semieje interior y a los discos de embrague.

Maza de salida. La maza de salida transfiere potencia desde la caja del embrague hasta el semieje exterior. La maza de salida esta empalmada en estrías a la caja del embrague y el semieje exterior.

Componentes de los frenos. Los frenos son típicamente de discos múltiples y enfriados por aceite, se aplican mediante la acción de un resorte y se liberan hidráulicamente. Los frenos disminuyen la velocidad o detienen la maquina y ayudan en el giro. Los principales componentes de los frenos de servicio son el resorte(s) tipo arandela (Belleville), los platos de los frenos, los discos de los frenos, el pistón de los frenos y la caja de los frenos.

Resorte(s) tipo arandela (Belleville). El (los) resorte(s) tipo arandela (Belleville) empuja(n) el pistón para conectar los frenos. Un módulo de frenos está equipado con uno o dos resortes tipo arandela (Belleville), en dependencia con el modelo del tractor. Para liberar los frenos se utiliza presión hidráulica.

Platos. Los platos de los frenos están empalmados en estrías a la caja de los frenos, la cual está fija. Cuando el pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la caja del embrague reduce la velocidad o se detiene y entonces mantiene inmóviles la maza de salida y el semieje exterior.

Discos. Los discos de los frenos están empalmados en estrías a la caja del embrague y giran con esta. Cuando el pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la caja del embrague reduce la velocidad o se detiene y entonces mantiene inmóviles la maza de salida y el semieje exterior.


Pistón. El pistón empuja los discos y los platos conjuntamente para reducir la velocidad o detener la caja del embrague. Los resortes tipo arandela (Belleville) se utilizan para empujar el pistón contra los discos y los platos. El pistón se retrae por acción de la presión hidráulica.

Caja de los frenos. La caja de los frenos está empernada a la caja de la punta del eje y se mantiene fija. La misma contiene los discos, los platos y los pistones. Cuando se conectan los frenos, la caja del embrague se traba a la caja de l os frenos para reducir la velocidad o detener el tractor.

Juego de la corona. El juego de la corona consta del eje del piñón cónico y de la corona cónica. El juego de la corona recibe la potencia del engranaje de transferencia, que está conectado en un ángulo de 90° y transmite la potencia a los embragues de dirección.

Eje del piñón cónico. El eje del piñón está empalmado en estrías a los engranajes de transferencia por un extremo. El otro extremo se intercepta con la corona en un ángulo de 90°. El eje del piñón hace girar la corona, la cual envía potencia a los embragues de dirección a través de los semiejes interiores. Los dientes del eje del piñón son maquinados con precisión tanto en espesor como en altura.

Corona cónica. La corona está empernada al eje de la corona y es impulsada por el eje del piñón. El eje de la corona se apoya en los cojinetes y se conecta con los semiejes interiores, los cuales transmiten potencia a los embragues de dirección. Al igual que el eje del piñón, la corona tiene dientes maquinados con precisión.

Engranajes planetarios del mando final. Los engranajes planetarios proporcionan la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando. Los componentes principales son el engranaje solar, la corona y el juego de engranajes planetarios. Los engranajes planetarios del mando final transmiten potencia desde los embragues de dirección para impulsar las cadenas.

Engranaje solar. El engranaje solar está ubicado en el extremo externo del semieje. El engranaje solar transfiere potencia desde los embragues de dirección y los ejes hasta los engranajes planetarios. LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

Corona. La corona está fijada a la maza de la caja de la punta del eje y no gira. A diferencia de la mayoría de los engranajes. La corona tiene dientes internos. La corona engrana con los engranajes planetarios y permite que estos, que son impulsados por el engranaje solar, de vueltas alrededor de la corona.

Juego de engranajes planetarios. El juego de engranajes planetarios consta de tres o más engranajes planetarios montados en un portador. El portador está fijado a la maza de la rueda motriz. Los engranajes planetarios son impulsados por el engranaje solar y giran alrededor del interior de la corona para transmitir potencia a través del portador a la maza de la rueda motriz.

Mandos finales del engranaje principal. El mando final del engranaje principal proporciona la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando. Consta de un piñón diferencial y de un engranaje principal.

Piñón diferencial El piñón diferencial engrana con el engranaje principal. El piñón diferencial recibe potencia de los embragues de dirección a través del semieje exterior. El piñón diferencial hace girar el engranaje principal, el cual es mucho mayor, y provoca una reducción de velocidad y aumento de par.

Engranaje principal. Los dientes del engranaje principal se interceptan con los del piñón diferencial. El piñón hace girar el engranaje principal y este transmite potencia, a través del semieje, a la rueda motriz que impulsa la cadena.

Semiejes. Los semiejes transfieren potencia desde el juego de la corona hasta los embragues de dirección, y desde estos hasta los mandos finales. En el sistema de embragues de dirección hay dos semiejes interiores y dos exteriores.

Semiejes interiores. Los semiejes interiores transfieren potencia desde el juego de la corona hasta los embragues de dirección en ambos lados de la máquina. Los mismos están empalmados en estrías al eje de la corona cónica y a la maza de entrada del embrague de dirección.


Semiejes exteriores. Los semiejes exteriores transfieren potencia desde los embragues de dirección hasta los mandos finales a través del engranaje solar en ambos lados de la máquina.

Componentes del sistema de dirección con diferencial Motor y bomba de dirección. En el sistema de dirección con diferencial, el motor de la dirección controla la dirección de giro de la máquina y la bomba proporciona el flujo de aceite necesario para que funcione el motor de la dirección.

Motor de la dirección. El motor de la dirección es un motor de eje angulado y de desplazamiento fijo, que controla la dirección de giro de la máquina. Este motor funciona por acción de la presión de aceite proveniente de la bomba de desplazamiento con pistón. Un cambio en la dirección del flujo de aceite a través del motor no cambiará la cantidad de par de salida proveniente del eje del motor.

Bomba de dirección. Hay dos tipos de bomba de dirección. Una es de desplazamiento variable sobre un pistón axial central; la otra, es una bomba hidrostática. Ambas bombas están fijadas a la bomba de mando de la transmisión, la cual usa potencia proveniente del motor para hacer girar el eje de entrada. La bomba proporciona el flujo de aceite necesario para que funcione el motor de la dirección.

Componentes del juego de engranajes planetarios de la direccion En el sistema de dirección con diferencial hay tres juegos de engranajes planetarios. A menudo se les llama "planetario de dirección", "planetario de mando" y "planetario compensador". Hay dos entradas de potencia al juego de engranajes planetarios. Una de ellas es el piñón y la corona, que son impulsados por el eje de salida de la transmisión a través de los engranajes de transferencia. La segunda es un piñón que es impulsado por el motor de la dirección. Los tres juegos de engranajes planetarios están interconectados mediante un eje común que conecta los tres engranajes solares.


Planetario de dirección. El planetario de dirección es impulsado por el motor de la dirección a través de un piñón diferencial cónico y de una corona cónica. El mismo transmite potencia para hacer girar el tractor. Los componentes del planetario de dirección son la corona, el engranaje solar, los engranajes planetarios y el portador.

Planetario de mando. El planetario de mando es impulsado por el eje de salida de la transmisión a través de los engranajes de transferencia, del piñón diferencial cónico y de la corona cónica. El mismo transmite la potencia para mover el tractor hacia adelante o hacia atrás. Los componentes del planetario de mando son al corona, el engranaje solar, los engranajes planetarios y el portador.

Planetario compensador. El planetario compensador convierte la entrada de bajo torque y alta velocidad en alto torque y baja velocidad hacia el mando final de la derecha. Los componentes del planetario compensador son la corona, el engranaje solar, los engranajes planetarios y el portador.

Componentes de los frenos. Los frenos son de discos múltiples, enfriados por aceite, se aplican mediante la acción de resortes y se desconectan hidráulicamente. los frenos forman parte de dos módulos diferentes del tractor. Uno de los módulos es el grupo diferencial de dirección, instalado en el lado izquierdo del tractor, y el otro, es el grupo planetario, instalado en el lado derecho del tractor. Los frenos se utilizan para detener el tractor y no ayudan en el giro. Los principales componentes de los frenos son la maza, los pistones, el retenedor, los resortes de arandela (Belleville), las cajas, los discos y los platos.

Maza. La maza de los frenos esta empalmada en estrías al semieje exterior en el lado izquierdo del tractor. También esta conectada a la caja de los frenos mediante los platos y los discos. Los discos de los frenos están empalmados en estrías a la maza. Cuando se conectan los frenos, la maza se traba a la caja de los frenos, lo cual hace que disminuya la velocidad o se detenga el tractor.

Pistón. El pistón empuja los discos y los platos conjuntamente para reducir la velocidad o detener la maza de los frenos y el portasatélites. Los resortes de arandela (Belleville)


se usan para empujar el pistón contra los discos y los platos. El pistón se retracta por acción de la presión hidráulica.

Retenedor . El retenedor se usa en el grupo de los frenos del lado izquierdo para retener los platos y los discos de los frenos. Los platos y los discos de los frenos del grupo de frenos del lado derecho son retenidos por la corona.

Los resortes de arandela (Belleville). El (los) resorte(s) de arandela (Belleville) obliga(n) al pistón a conectar los frenos. Un modulo de frenos esta equipado con uno o dos resortes de arandela (Belleville), en dependencia del modelo de tractor. Para desconectar los frenos se utiliza presión hidráulica.

Cajas. Las cajas de los frenos están empernadas a las cajas de la punta del eje y se mantienen fijas. En las cajas de los frenos están los discos, los platos y los pistones, y las mismas proporcionan el soporte necesario para reducir la velocidad o detener el vehículo. Cuando se conectan los frenos, al maza se traba a la caja de los frenos para reducir la velocidad o detener el tractor.

Discos. Los discos de los frenos están empalmados en estrías a la maza de los frenos y giran con esta. Cuando el pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la maza de los frenos reduce la velocidad o se detiene, y mantiene fijos los semiejes exteriores.

Platos. Los platos de los frenos están empalmados en estrías a las cajas de los frenos, las cuales se mantienen fijas. Cuando el pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la maza de los frenos reduce la velocidad o se detiene y mantiene fijo los semiejes exteriores.

Juego de coronas.

Este segmento aborda los componentes usados en el juego de la corona de dirección y en el juego de la corona de la transmisión.

Juego de la corona de dirección. El juego de la corona de dirección recibe potencia del motor de la dirección para hacer girar el vehículo. El mismo consta de un piñón diferencial y una corona.

Piñón diferencial. El piñón diferencial esta empalmado en estrías motor de la dirección por uno de los extremos. otro extremo se intercepta con la corona, unida diferencial de dirección, en un ángulo de 90°.

al El al El


piñón diferencial hace girar la corona, la cual envía potencia a través del diferencial de dirección.

Corona . El piñón diferencial hace girar la corona, la cual esta unida a la caja del diferencial de dirección. La corona transmite potencia a través del diferencial de dirección.

Juego de la corona de transmisión. El juego de la corona recibe potencia a partir del engranaje de transferencia, que esta conectado a 90° y la transmite al diferencial. El juego de la corona de la transmisión consta del piñón diferencial cónico y de la corona cónica.

Piñón diferencial cónico. El piñón diferencial esta empalmado en estrías al engranaje de transferencia por uno de los extremos. Por el otro extremo se intercepta con la corona en un ángulo de 90°. El piñón diferencial hace girar la corona, la cual envía potencia a través del diferencial de dirección. Los dientes de la corona son maquinados con precisión tanto en espesor como en altura.

Corona cónica. El piñón diferencial hace girar la corona, al cual esta unida al eje de la corona. La corona transmite potencia a través del eje de la corona al diferencial de dirección. Al igual que el piñón diferencial, la corona tiene dientes maquinados con precisión para interceptarse con el piñón diferencial.

Engranajes planetarios del mando final. Los engranajes planetarios proporcionan la última reducción de velocidad e incremento de par en el tren de mando. Los principales componentes son el engranaje solar, la corona y un juego de engranajes planetarios. Los engranajes del mando final planetario transmiten potencia desde el diferencial de dirección para impulsar las cadenas.

Engranaje solar. El engranaje solar esta empalmado en estrías al semieje exterior. El engranaje solar transfiere potencia desde el diferencial de dirección y el eje central hasta los engranajes planetarios.

Corona. La corona esta fijada a la maza de la caja de la punta del eje y no gira. A diferencia de la mayoría de los engranajes, la corona tiene dientes internos. La corona engrana LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

con los engranajes planetarios y permite que los mismos, que son impulsados por el engranaje solar, giren alrededor de la corona.

Juego de engranajes planetarios. El juego de engranajes planetarios consta de tres o mas engranajes planetarios montados en un portador. El portador esta empernado a la maza de la rueda motriz. El engranaje solar impulsa los engranajes planetarios, los cuales se mueven alrededor de la parte interior de la corona, transmitiendo potencia a través del portador a la maza de la rueda motriz.

Mandos finales del engranaje principal. El mando final del engranaje principal proporciona la ultima reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando. El mismo consta de un piñón diferencial y un engranaje principal.

Piñón diferencial. El piñón engrana con el engranaje principal y recibe potencia del diferencial de dirección, a través del semieje central. El piñón diferencial hace girar el engranaje principal, que es mucho mayor, y provoca una reducción de velocidad y aumento de par.

Engranaje principal. Los dientes del engranaje principal se interceptan con el piñón diferencial. El piñón hace girar el engranaje principal y este transmite potencia, a través del semieje, a la rueda motriz que impulsa la cadena.

Semiejes. Los semiejes transfieren potencia proveniente del juego de la corona a los mandos finales a través del diferencial de dirección. En el sistema de dirección con diferencial hay dos semiejes exteriores y un semieje central.

Semiejes exteriores. Los semiejes exteriores transfieren potencia proveniente del diferencial de dirección a los mandos finales de ambos lados de la maquina. Los semiejes exteriores están empalmados en estrías a los portasatelites y al engranaje solar.

Semieje central. El semieje central esta empalmado en estrías a los engranajes solares de los tres juegos de engranajes planetarios. El mismo transfiere potencia a los semiejes exteriores a través del diferencial de dirección. LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

Funcionamiento básico del diferencial de dirección. A continuación se explicara el funcionamiento básico del sistema de dirección son diferencial mientras el tractor esta moviéndose en línea recta, cuando esta girando y cuando la transmisión esta en neutral. Para ello se utilizara un demostrador de dirección con diferencial.

Movimiento en línea recta. Ahora veamos como funciona esto. El operador usa una palanca de dirección con un mango giratorio para controlar el tractor. Usted lo gira para ponerlo en avance, neutral o retroceso, y coloca la palanca en el sentido en que desea dirigirse. Cuando esta funcionando hacia adelante, al palanca estará en el tope delantero y centrada. El planetario impulsor del diferencial de dirección recibe potencia solamente de la transmisión. El motor de dirección no esta activado y los engranajes impulsados por este están detenidos. Ambas ruedas motrices van en la misma dirección y a la misma velocidad.

Giro en avance. Cuando se hace un giro el diferencial recibe dos entradas. Una sigue siendo de la transmisión, pero ahora hay otra proveniente del motor de dirección. El sentido en que rota el motor determina la dirección en que usted gira. Para efectuar un giro hacia la izquierda, el motor de dirección gira en un sentido, aumentando la velocidad del lado derecho mientras que disminuye la del lado izquierdo. Para hacer un giro hacia la derecha, el motor de dirección gira en el otro sentido, haciendo que la cadena del lado izquierdo aumente la velocidad y la del lado derecho la disminuya.

Transmisión en neutral. Cuando la transmisión esta en neutral, usted todavía puede hacer girar el tractor, debido al cambio de velocidad generado por el motor de dirección. Como puede ver, las ruedas motrices van en direcciones opuestas. El contragiro es beneficioso para maniobrar en espacios estrechos y para cambiar el rumbo durante cambios direcciones.


MECANISMOS HIDRAULICOS DE TRANSMISION DE POTENCIA Características - Transmiten potencia desde el motor a la transmisión. - Utilizan energía de un fluido en movimiento para transmitir potencia.

1. Acoplamiento Hidráulico - Consta de los siguientes elementos: - Impelente (o bomba).- Fijado a la volante del motor. Es el miembro impulsor. Gira impulsado por la volante y empuja el aceite. - Turbina: Miembro impulsado. Es movida por el aceite proveniente de la bomba y transmite la potencia necesaria para mover la máquina. - Ambos están hechos de Aluminio por lo que sufre dilatación ante grandes temperaturas.

2. Convertidor de Par - También consta de un impelente y una turbina, cuyas paletas son curvas para acelerar el flujo del aceite en el caso de la turbina y para dirigir el flujo hacia el impelente en el caso de la turbina. - Consta además de un Estator que es un elemento estático que redirige el flujo de regreso al impelente en la dirección de giro. Esto incrementa la cantidad de par transferido desde el impelente a la turbina y hace que el par se multiplique. - Debido a que la potencia no se puede aumentar, el aumento de par se obtiene reduciendo la velocidad de salida. (Potencia = Torque x Velocidad de giro). - Mientras mayor sea la diferencia de velocidades entre la turbina y el impelente, mayor será la multiplicación de par. - El par máximo se da en la condición de calado, es decir cuando el eje de salida está detenido y el impelente sigue girando.

Flujo de Potencia - El convertidor se llena de aceite. - El impelente empuja el aceite hacia la turbina. - La turbina hace girar al eje de salida. - El estator provoca que las direcciones del aceite cambien. - El aceite abandona el convertidor de par.


Características y Ventajas - Multiplicación de Par

=

- Automático - Amortigua los choques

= =

Incrementa la salida de par cuando trabaja contra una carga. Permite el cambio sobre la marcha. Vida útil mas prolongada a las piezas del tren de fuerza.

Aplicaciones - En tractores de cadenas y en todas las máquinas de ruedas excepto las moto niveladoras.

2.1. Tipos de Convertidores a) De Embrague Unidireccional - Permite que el estator gire libremente cuando no es necesaria la multiplicación de par, haciendo que el convertidor funcione como un acoplamiento hidráulico. - Tiene los siguientes elementos adicionales: Una leva, rodillos, resortes y una maza. - Modo Cerrado.- Bajo carga, el aceite empuja los álabes del estator en sentido horario, por lo que los rodillos se traban y fijan al estator. En este caso el estator envía el aceite de regreso al impelente y multiplica el par. - Modo Abierto.- Cuando la velocidad del impelente y la turbina se incrementan, el aceite golpea la parte posterior de los álabes del estator, haciendo que este gire en sentido antihorario. Esto hace que el estator pueda girar libremente sin enviar el aceite de regreso al impelente. En este caso el convertidor funciona simplemente con un acople.

Características y Ventajas - Fase de traba del estator - Fase de giro libre

= =

Multiplicación de par Menos aumento de temperatura y reduce el arrastre del convertidor.

Aplicaciones - En algunas mototraillas, retroexcavadoras cargadoras, camiones articulados y camiones de obra (OHT).

b) De Capacidad Variable - Permite que el operador pueda limitar el incremento de fuerza en el convertidor de par para reducir el deslizamiento de las ruedas y desviar parte de la potencia del motor hacia el sistema hidráulico. - Puede funcionar a capacidades diferentes. Un cambio en la capacidad del impelente trae como resultado un cambio de par de salida.


- Elementos adicionales: - Impelente Externo.- Es el segundo impelente dentro del convertidor de par. Esta unido a la caja del convertidor por un embrague accionado por un pistón. - Embrague del Impelente.- Es activado hidráulicamente y controlado por el sistema hidráulico de la transmisión. - A una presión del embrague del impelente máxima, el embrague se engancha por completo y no hay deslizamiento del embrague. Esto hace que el convertidor funcione como un convertidor convencional. - A una presión mínima, el embrague se desengancha. En este caso la capacidad del convertidor está al mínimo pues sólo el impelente interno envía aceite.

Características y Ventajas - Disminuye el deslizamiento de las ruedas

=

- Incrementa la potencia disponible del motor = hidráulico. - Controlado por el operador =

Reduce el desgaste de los neumáticos. Mejora el desempeño Permite el ajuste por parte del operador. Permite productividad máxima.

Aplicaciones - Cargadores de ruedas grandes y mototraillas.

c) De Embrague de Impelente (Impeller Clutch) - Hace posible la variación de par de salida del convertidor sobre una gama extensa. - Incluye una válvula de solenoide de embrague y un paquete de embrague de discos múltiples. - La válvula de solenoide del embrague del impelente, controlada por el módulo de control de la transmisión (ECM), se activa a través del pedal de freno izquierdo. - El embrague se activa hidráulicamente. Acopla al impelente con la caja del convertidor. - Cuando el ECM incrementa la corriente, se reduce la presión del embrague del impelente. - Cuando la corriente está en cero, la presión está al máximo y funciona como un convertidor convencional.


Características y Ventajas - Disminuye el deslizamiento de la rueda

=

- Incrementa la Potencia disponible = - Pedal de freno Izquierdo controlado por el operador.

Menor desgaste de los neumáticos. Desempeño hidráulico mejorado. = Control de la máquina mejorado.

- Absorbe energía durante los cambios direccionales.

= =

Mejora la vida útil del embrague direccional de la transmisión.

Aplicaciones - Cargadores de Rueda Grandes y Mototraillas.

d) De embrague de traba (Lock-Up Clutch) - Proporciona conexión directa entre la transmisión y el motor. - Se engancha automáticamente cada vez que las condiciones de funcionamiento exigen transmisión mecánica, dando mayor eficiencia al tren de mando. - Está situado dentro de la caja del convertidor. - Engancha la turbina a la caja del convertidor haciendo que el impelente y la turbina giren a la misma velocidad que el motor. - El flujo de aceite hacia el embrague es controlado por la válvula solenoide del embrague que es activada por el ECM. - Condiciones para que se active: 1. Interruptor de habilitación en ON (conectado). En los camiones es automático. 2. La velocidad de salida del convertidor es mayor que las RPM especificadas para la activación. 3. La máquina ha estado en la velocidad y dirección actuales por al menos 2 segundos. 4. El pedal de freno izquierdo no debe estar oprimido. - Se desengancha durante un cambio o cuando la velocidad de salida del convertidor cae por debajo de las RPM especificadas para su activación. - Por seguridad no puede engancharse si la velocidad de salida es de sobrerevolución.

Características y Ventajas - Transmisión mecánica

=

Acarreo más eficiente y mayor ahorro de combustible.

Aplicaciones - Cargadores de Rueda Grandes, Mototraillas, Camiones Articulados y OHT.


3. Divisor de Par - Es un convertidor de par con engranajes planetarios integrados en su parte frontal. - Esto permite una división variable del par del motor entre el juego de engranajes planetario y el convertidor. - Las salidas del juego de engranajes y del convertidor están conectadas al eje de salida del divisor de par. - El convertidor proporciona multiplicación de par para las cargas pesadas mientras que el juego de engranajes planetario proporciona cerca del 30% de transmisión mecánica en situaciones de carga ligera. - La corona está empalmada a la turbina . - El solar está conectado a la volante del motor. - El portasatélites está empalmado al eje de salida. - Carga ligera: - El portasatélite tiene poca resistencia a la rotación. - El solar, el portasatélite y la corona giran a la misma velocidad. - El par del convertidor y de los planetarios se transmite a través del portasatélites. - No hay multiplicación porque la turbina-corona y el impelente-solar giran a la misma velocidad. - Calado: - El eje de salida se detiene por lo que el portasatélites también se detiene. - El solar gira con la volante por lo que la corona gira en sentido contrario, lo que origina que la turbina gire en sentido opuesto al impelente que gira con la volante. - Se tiene entonces multiplicación máxima de par.

Características y Ventajas - Multiplicación de par

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- Amortigua los golpes

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- Transmisión mecánica

=

Incrementa el par de salida cuando trabaja contra una carga. Vida útil más prolongada para las piezas del tren de fuerza. Eficiencia incrementada para carga ligera.

Aplicaciones - Tractores de cadenas.

4. Pruebas a) Prueba de Calado (Stall) - El eje de salida está detenido (velocidad de salida cero). - Motor en máxima aceleración. - Se mide la velocidad del motor. LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

- Si la velocidad es mayor a la especificada = Problema en el tren de mando - Si la velocidad es menor a la especificada = Problema en el motor. - Debe calarse en la mínima velocidad posible. - No debe calarse más de 20 segundos. - Se debe dejar por lo menos 2 minutos entre calado y calado.

b) Válvula de Alivio de Entrada - Controla la presión máxima que llega al convertidor. - Evita daños cuando se arranca en frío. - Se mide la presión P3 con las RPM en alta y el aceite frío.

c) Válvula de alivio de Salida - Mantiene la presión en el convertidor. - Evita la cavitación y asegura un funcionamiento eficiente. - Si la Presión es Baja = - Puede indicar desgaste en el convertidor. - Flujo Pobre de la Bomba. - Válvula de alivio defectuosa. - Si la Presión es Alta = - Válvula de alivio defectuosa. - Existe bloqueo en el sistema. - Se mide en la toma de presión de la válvula de alivio.

SERVOTRANSMISIÓN DE CONTRAEJE 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 localización de averías.

¿Qué es una servotransmisión de contraeje? Las servotransmisiones de contraeje se diferencian de las 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 servotransmisión de contraeje incluyen: menos piezas, menos peso y protección controlada de la modalidad de fallas. Solenoides de cambio operados eléctricamente, proporcionan cambios 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.

Componentes de la servotranmisión de contraeje. A continuación se presenta la identificación, función y ubicación de los componentes fundamentales que conforman la servotransmisión de contraeje:

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 portaherramientas integrales y los pequeños cargadores de ruedas. (A) La parte superior de la válvula de control contiene los tres carretes selectores direccionales (1). Estos carretes cambian de posición para 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 presurizado (P2) a los embragues direccionales N° 1 (avance en baja), N°2 (avance en alta) y N°3 (retroceso). La presión P2 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 pistíon 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 escalonado a través de los tres carretes selectores, para evitar que se embrague más de un paquete 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 básicos: el vástago y la bobina. Los seis solenoides y/o los componentes son 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 pasador cambia hacia arriba dentro del vástago y mueve de su lugar una bola para impedir que el aceite pase a través del pasaje de aceite al carrete selector.

Lumbreras de toma de presión. Las lumbreras de toma de presión están ubicadas 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 presión específica mayor que la P2.


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 canal de aceite, el pistón del embrague llega lo suficientemente lejos como para mover de su lugar (reventar) el sello exterior. Esto evita que los discos y platos jamás funcionen metal contra metal. La presión del embrague direccional o de velocidad llena la cavidad detrás del pistón de embrague y mueve el pistón hacia la izquierda contra el resorte del pistón y engancha los discos y platos del embrague.

Platos y del embrague (2).

discos

Los platos del embrague están montados dentro de la caja del embrague. Las estrías 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 está 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. LUIS ENRIQUE CASTRO MANZANEDA INSTRUCTOR

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 otros dos pasajes son para que pase el aceite bajo presión para el enganche de los embragues en cada 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 rodete del convertidor 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 ser vicio apropiado para la máquina que recibe servicio.


TRANSMISIONES[1]

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