7/28/2019 5) PowerShift
1/61
7/28/2019 5) PowerShift
2/61
Teora de Funcionamiento
Por qu se necesita una caja decambios Bueno, la caja de
cambios se hace necesaria porque
un motor por s solo no basta. El
trabajo que se realiza con lamaquinaria de construccin
requiere tanto velocidades altas
como bajas, pero en cada
velocidad el par motor tiene que
ser suficiente.
7/28/2019 5) PowerShift
3/61
El problema est en que un motor
slo da realmente potencia en una
gama determinada de
revoluciones por minuto (r.p.m)
7/28/2019 5) PowerShift
4/61
Si el motor funciona por debajo
de dicha gama no tendr la
potencia necesaria. Se podra
construir un motor con un par
enorme en una gama amplia de
r.p.m. pero tendra que ser tan
grande ....
7/28/2019 5) PowerShift
5/61
...que se necesitara un King-
Kong para operarlo. Por esta
razn, se utiliza una caja decambios con la que se mantiene el
motor a las r.pa.m. apropiadas,
realizando as un trabajo que de
otra manera sera o demasiado
lento o demasiado rpido para ese
motor. La caja de cambios es lo
que da la flexibilidad necesaria
para trabajar a diversas
velocidades.Entonces, qu es una caja de
cambios?
7/28/2019 5) PowerShift
6/61
Es un conjunto de engranajes y
ejes que transmiten la energa del
motor a las ruedas de traccin dela maquinaria.
7/28/2019 5) PowerShift
7/61
Y esta caja de cambios ofrece tres
grandes ventajas.
7/28/2019 5) PowerShift
8/61
En primer lugar, no hay que
tener trabajando constantementela mquina mientras el motor
est funcionando. Basta poner la
caja de cambios en punto muerto
para que el motor siga girandoaunque la maquinaria est
totalmente parada.
7/28/2019 5) PowerShift
9/61
En segundo lugar, cuando son
grandes la potencia y el par
motor que se necesitan, comopor ejemplo, para subir algo
pesado, se tiene una relacin de
desmultiplicacin elevada en la
caja de cambios. Esta elevadarelacin de desmultiplicacin es
lo que se denomina,
comnmente, primera velocidad.
7/28/2019 5) PowerShift
10/61
Y, finalmente, cuando se necesita
velocidad se tiene una relacin
de desmultiplicacin baja o
marcha directa.
7/28/2019 5) PowerShift
11/61
Hay todo tipo de cajas de
cambio. Existen los tipos de
engranajes de desplazamiento
sincronizado, en los que estos
engranajes son deslizantes y el
embrague es mecnico de
friccin.
7/28/2019 5) PowerShift
12/61
Las cajas de cambio Power-
Shift son parecidas a una caja de
cambios automtica, en cuanto
que los engranajes estn
constantemente engranados y la
potencia procede de un
convertidor de par. Pero en lugar
de cintas de embrague de estetipo, lleva discos de embrague
que acoplan las velocidades, y
estos embragues hidrulicos no se
activan como ningn tipo deregulador mecnico, sino que son
accionados por el propio
conductor.
7/28/2019 5) PowerShift
13/61
De aqu se deduce que, si se
entienden estos embragues
hidrulicos de disco, se tendr un
conocimiento bastante bueno de
lo que es, en general, una
transmisin Powershift.
7/28/2019 5) PowerShift
14/61
Tenemos tambin la caja de
cambios automtica, que utiliza
un fluido hidrulico para
accionar las cintas de embragado.
En este tipo de caja de cambios,
los engranajes no deslizan, sino
que estn siempre engranados.
Un regulador controla lavelocidad y la carga y dirige el
aceite hidrulico a aquellas cintas
de embrague que proporcionan la
mejor relacin dedesmultiplicacin para el trabajo
que se est realizando. Para
suavizar el proceso, este tipo de
transmisin toma su potencia de
un acoplamiento hidrulico.
7/28/2019 5) PowerShift
15/61
Este es un juego de engranajes
planetarios. El portaengranajes
va conectado al eje de salida delconvertidor de par. Cuando la
mquina tiene carga, el
portaengranajes y el eje de salida
reducen su velocidad. Esto dacomienzo al movimiento relativo
de los engranajes del juego de
engranajes planetarios.
Divisor de par:
El divisor de par es casi idntico al convertidor de par. La diferencia
es que el divisor de par tiene un juego de engranajes planetario quemultiplica an ms el par cuando la demanda lo requiere.
7/28/2019 5) PowerShift
16/61
Cuanto mayor sea la carga impuesta
sobre la mquina, mayor ser el
movimiento relativo del juego de
engranajes planetarioscorrespondiente al divisor de par.
Esto aumenta cada vez ms la ventaja
mecnica. Comprender mejor esto
despus de leer la prxima seccin,Servotransmisiones Planetarias.
El divisor de par se utiliza slo en las
mquinas ms grandes porque stas
requieren mayor par para operar. Esto
se debe a que el divisor de par puedeproporcionar impulsin de
convertidor de par cuando se
necesita, y conexin mecnica
adicional cuando la operacin lo
7/28/2019 5) PowerShift
17/61
Tomemos como ejemplo un
tractor grande de cadenas que
cargue por empuje una tralla de
gran capacidad, en donde un
aumento rpido de par facilitara
la carga en el momento en que la
tralla entra en el corte. Otroejemplo es un tractor grande de
cadenas en una aplicacin de
desgarramiento de roca, en donde
se requiere tambin un aumentoen la multiplicacin de par.
7/28/2019 5) PowerShift
18/61
Durante la marcha a velocidad de
trabajo el impulsor solo gira un poco
ms que la turbina. Sin embargo, debe
girar ms rpidamente a fin de que
contine descargando aceite y aplique el
par a los alabes de la turbina. Esta
diferencia de velocidad, o de rpm,
representa una prdida de potencia. Poresta razn se estn introduciendo
algunas cajas de cambios que tienen un
convertidor de par con enclavamiento.
Es decir, cuando el equipo alcanza la
velocidad de trabajo, el convertidor se
enclava. De esto resulta mayor
economa de combustible. Adems el
aceite de la caja de cambios no se
calienta en este modo de enclavamiento.
7/28/2019 5) PowerShift
19/61
El embrague de traba se conecta a
aproximadamente 7,2 km/h (4,5mph) (Dependiendo del modelo).
Durante los cambios el embrague
de traba se suelta rpidamente y
vuelve a conectarse para reducirlas cargas de torsin del tren de
fuerza. Dicha operacin hace
posibles cambios ms suaves,
prolonga la duracin de los
componentes y brinda mscomodidad al operador.
7/28/2019 5) PowerShift
20/61
El avance, el retroceso y loscambios de velocidad se
obtienen engranando
mecnicamente diferentes
trenes de engranajes en ejes
paralelos. Los engranajes
transmiten y modifican la
fuerza de impulsin. Un tren
de engranajes consta de una
serie de engranajes que vanconectados o engranados.
7/28/2019 5) PowerShift
21/61
El engranaje impulsado hace
girar un eje impulsado (conocido
como el eje de salida). El
engranaje impulsado lo hace
girar el engranaje impulsor del
tren de fuerza. Como puede ver,
el engranaje impulsor y el
engranaje impulsado giran endireccin opuesta.
7/28/2019 5) PowerShift
22/61
En algunos casos, un engranaje
impulsor y un engranaje
impulsado estn demasiado
separados para engranar. Enotros, el engranaje impulsor y el
engranaje impulsado deben girar
en la misma direccin. En estos
casos se coloca una rueda guaentre el engranaje impulsor y el
engranaje impulsado. Se usa una
rueda gua para cambiar la
direccin de rotacin del eje
impulsado (o de salida).
Un tren de engranajes consta de un engranaje impulsor, el engranaje
ms pequeo a la izquierda, el cual lo hace girar un eje impulsor
(conocido como eje de entrada). El engranaje impulsor hace girar el
tren de engranajes en el que se encuentra.
7/28/2019 5) PowerShift
23/61
Esta es la forma en que puede
usarse un tren de engranajes parahacer cambios de velocidad.
El engranaje impulsor (el
engranaje ms pequeo a la
izquierda) tiene doce dientes. El
engranaje impulsor engrana con
un engranaje impulsado (el
engranaje ms grande a la
derecha) de veinticuatro dientes.
Si el engranaje impulsor gira unarotacin completa, cada uno de
los doce dientes engrana y hace
girar doce dientes del engranaje
impulsado.
7/28/2019 5) PowerShift
24/61
Esto hace que el engranaje impulsadohaga un medio giro. Por lo tanto, el
engranaje impulsor de doce dientes
debe girar dos veces para que el
engranaje impulsado ms grande de
veinticuatro dientes haga un giro
completo. El engranaje impulsor gira
dos veces ms rpido que el engranaje
impulsado. Dicho de otra forma, el
engranaje impulsado de veinticuatrodientes gira ms lentamente que el
engranaje impulsor de doce dientes.
Por esto, este tren de engranajes se
lo llama tren de engranajes reductor
de velocidad.
Si el engranaje impulsor gira una vez (hace un giro completo), los
doce dientes de este engranaje empujan doce dientes del engranaje
impulsado.
7/28/2019 5) PowerShift
25/61
Por otra parte, supongamos que el
engranaje ms grande de
veinticuatro dientes se torna en
engranaje impulsor (ilustracin
anterior). Mientras el engranaje
grande gira una vez, el engranaje
pequeo de doce dientes (que
ahora es el engranaje impulsadogira dos veces. Este tren de
engranajes es ahora un tren de
engranajes de aumento de
velocidad.
Principios de cambios de sentido
7/28/2019 5) PowerShift
26/61
Principios de cambios de sentido
de marcha:El cambio de neutral a avance
requiere el engrane de un tren de
engranajes doble - un engranajeimpulsor y uno impulsado. El
engranaje impulsor estriado engrana
con el ese de entrada. El eje de
entrada gira siempre en la mismadireccin que el volante del motor.
Como queremos avanzar, querernos
que el eje de entrada y el eje de
salida giren en direccin opuesta.
Como puede verse en la ilustracin
anterior, el engranaje impulsor (en
el eje de entrada) y el engranaje
impulsado (en el eje de salida) giran
en direccin opuesta.
7/28/2019 5) PowerShift
27/61
Como queremos retroceder,
queremos que el eje de salida,al cual el manguito del engranaje
impulsado engrana con estras,
gire en la misma direccin que
gira el eje de entrada. En lailustracin anterior, puede ver el
engranaje impulsor (en el eje de
entrada) y el engranaje
impulsado (en el eje de salida)
girando en la misma direccin.
Ahora, el cambio de neutral a retroceso requiere el engrane de un
tren de engranajes de tres engranajes - el engranaje impulsor
(nuevamente en el eje de entrada), el engranaje de la rueda gua y el
engranaje impulsado (nuevamente en el eje de salida)Recuerde, utilizamos el engranaje de la rueda gua para cambiar la
direccin de rotacin del eje de salida. .
7/28/2019 5) PowerShift
28/61
7/28/2019 5) PowerShift
29/61
El pin es el sol (el engranaje
central en la ilustracin anterior).
El engranaje de la rueda gua es el
engranaje planetario (en este caso,
se ven cuatro engranajes de rueda
gua que se mueven alrededor del
centro, o sol). Y, el portador es elportasatlites.Cada servotransmisin planetaria
tiene juegos de engranajesplanetarios. Esta es la manera en
que se obtienen las diferentes
combinaciones de velocidad, par y
sentido de marcha.
7/28/2019 5) PowerShift
30/61
Los engranajes planetarios y/o los
portasatlites de estos juegos de
engranajes planetarios estn
fijados (o sujetos) por embragues
hidrulicos. A continuacin se
explica el procedimiento
especfico:
7/28/2019 5) PowerShift
31/61
La presin del aceite es lo
suficientemente alta para mover
el pistn, forzar los discos de
friccin a que se junten con los
platos del embrague, vencer lafuerza de los resortes y trabar
los platos del embrague con los
discos de friccin (3). Los
discos estriados engranan con elengranaje planetario (4). Al
activarse el embrague
hidrulico, ste junta los platos
del embrague (5) con los discos.
Esto evita que giren los discos.
Las vlvulas de control hidrulico de la transmisin dirigen el aceite
bajo presin en una cavidad (1) detrs de la cara de un plato de
presin (2). En realidad, este plato de presin es un pistn circular.
7/28/2019 5) PowerShift
32/61
Note que los platos del embrague
estn sujetados por pasadores de
reaccin. Los platos delembrague nunca giran. Cuando se
juntan estos platos, se detienen
los engranajes planetarios.
7/28/2019 5) PowerShift
33/61
Para desengranar el embrague,
hay que interrumpir el flujo deaceite a presin al pistn. Esto
hace que el pistn se retraiga.
Cuando esto sucede, los discos de
friccin ya no estn trabados con
los platos del embrague. Los
discos girarn ahora
independientemente de los platos.
7/28/2019 5) PowerShift
34/61
Esto es lo que sucede cuando unoperador hace cambios de
velocidad y de sentido de marcha
en una mquina durante la
operacin. Como indicamos
anteriormente, el operador
conecta y desconecta los
embragues para obtener las
diversas combinaciones de
velocidad, par y sentido demarcha.
7/28/2019 5) PowerShift
35/61
Piezas que se desgastan con
mayor rapidez y se reemplazancon mayor frecuencia:
Las piezas que se desgastan con
mayor rapidez en cualquier
servotransmisin son loscojinetes y los sellos. Adems...
7/28/2019 5) PowerShift
36/61
Otros discos de embrague utilizan discos
de bronce sinterizado, y otros son decelulosa. Todos estos materiales se
desgastan. Los platos de presin del
embrague tambin se desgastan. En
algunos casos, estos se puede pulir. Pero,si el desgaste ha sido demasiado, habr
que reemplazarlos. Uno de los principales
factores que acelera el desgaste es la
contaminacin. Examinemos el desgaste
que causa la contaminacin.
Los discos de friccin del embrague (a la izquierda), as como los
platos de presin del embrague (los platos de acero a la derecha)
tambin se desgastan. Algunos discos de sentido de marcha del
embrague se fabrican de un compuesto de goma, como el de laizquierda en la ilustracin. Este material tiene cualidades superiores
de absorcin de calor y energa.
7/28/2019 5) PowerShift
37/61
7/28/2019 5) PowerShift
38/61
El resultado es calor y friccin
causados por el patinaje de los
discos y platos.
La friccin hace que los platos secalienten y se alabeen. Esto hace que
los platos y los discos hagan
contacto slo en los puntos ms
altos.
En estos puntos altos, el material
de friccin se desprende de los
discos y contamina an ms el
sistema. Se acelera el desgaste.
La contaminacin causar eldesgaste de los cojinetes. Esto puede
dar lugar a que se desgasten los
juegos de engranajes planetarios y,
finalmente, los costosos
7/28/2019 5) PowerShift
39/61
Una caja de cambios Power shift no es ms que una serie de estos
embragues que blocan entre s engranajes y ejes para seleccionar
diferentes relaciones de desmultiplicacin o el punto muerto. Esta
caja de cambios Power shift tiene un embrague para cada una de lasvelocidades, ms otro para marcha adelante y un ltimo para marcha
atrs. Es decir, una caja de cambios de seis velocidades tiene un total
de ocho embragues hidrulicos.
En cualquier momento en queel vehculo se est moviendo
estarn acoplados dos de los
embragues: el embrague de
marcha adelante o el embrague
de marcha atrs, y uno de losembragues de las seis
velocidades.
7/28/2019 5) PowerShift
40/61
Estos embragues se accionan
mediante un dispositivodenominado vlvula de mando
de la caja de cambios, la cual va
montada en la parte superior del
crter de la caja de cambios. Esta
vlvula de mando realiza dos
funciones controla la presin del
aceite sobre los embragues y
permite o impide que el aceite
fluya hacia los diferentesembragues...
7/28/2019 5) PowerShift
41/61
7/28/2019 5) PowerShift
42/61
7/28/2019 5) PowerShift
43/61
La vlvula reguladora de presin consiste en una corredera de
acero templado que se desplaza muy ajustada en un orificio. El
aceite que entra en la caja de cambios procedente de la bomba de
carga tiene que pasar por la vlvula reguladora. Despus de salir deesta vlvula, el aceite accionar un embrague de velocidad y ah se
para. Al detenerse en el embrague el flujo del aceite aumenta la
presin y el aceite fluye por un conducto que hay detrs de la
corredera, obligando a sta a moverse contra el muelle.
7/28/2019 5) PowerShift
44/61
A medida que la
corredera se desplaza,
va abriendo una
lumbrera que permite
que el exceso de aceite
cargue al convertidor
de par. Todo esto
ocurre en una fraccin
de segundo.
7/28/2019 5) PowerShift
45/61
El muelle que mantiene la tensin
contra la corredera es lo que
regula la presin del embrague enla caja de cambios.
7/28/2019 5) PowerShift
46/61
7/28/2019 5) PowerShift
47/61
Despus de haber pasado el
aceite por la corredera del
regulador de presin, se dirige
hacia la corredera de marcha
adelante/marcha atrs. Cuando la
corredera se encuentra en laposicin que muestra la figura,
se acciona el embrague de
marcha adelante.
7/28/2019 5) PowerShift
48/61
Y en esta posicin acciona el de
marcha atrs.
7/28/2019 5) PowerShift
49/61
Esta posicin corresponde al
punto muerto.
7/28/2019 5) PowerShift
50/61
Inmediatamente al lado se
encuentra la corredera que
determina la primera, segunda,
tercera, y siguientes velocidades.
7/28/2019 5) PowerShift
51/61
Primera...
7/28/2019 5) PowerShift
52/61
Segunda...
7/28/2019 5) PowerShift
53/61
Tercera...
7/28/2019 5) PowerShift
54/61
...o cuarta. Y similarmente para las
otras velocidades. Y como la
corredera de marcha
adelante/marcha atrs es
independiente de la corredera de
seleccin de velocidad, se puede
tener cualquiera de estasvelocidades, tanto en marcha atrs
como en marcha adelante.
7/28/2019 5) PowerShift
55/61
Observamos, por tanto, que en
una vlvula de mando de caja de
cambios intervienen,
bsicamente, tres correderas.
En primer lugar, la corredera que
regula la presin.
7/28/2019 5) PowerShift
56/61
Despus la que nos determina la
marcha adelante o la marchaatrs.
7/28/2019 5) PowerShift
57/61
El di il t l
7/28/2019 5) PowerShift
58/61
El diagrama ilustra el
aumento gradual de la
presin de la transmisin
modulada.Y la figura, la valvula
moduladora.
7/28/2019 5) PowerShift
59/61
Bueno, esto es todo. Una
transmisin Power shift no es otra
cosa que una serie de embragues
que blocan entre s, engranajes y
ejes para seleccionar diferentes
relaciones de desmultiplicacin y
las marchas adelante y atrs.
7/28/2019 5) PowerShift
60/61
Y esta seleccin se lleva a cabo
por medio de la vlvula demando de la caja de cambios que
dirige el aceite a cualquiera de
los embragues que seleccione el
conductor.
7/28/2019 5) PowerShift
61/61
Top Related