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Practica diferencial
INFORME MECANISMO DIFERENCIALBernal Tapia Edison Gustavo
Chuquiguanga Tenesaca William Santiago
Jerez Guaman Cristian Geovanny
Llivisaca Ramos Erick Santiago
Rocano Yunga Jaime Andrés
Resumen AbstractUn 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.Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre un camino más corto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parte exterior de la curva.Antiguamente, las ruedas de los vehículos estaban montadas de forma fija sobre el eje. Este hecho significaba que una de las dos ruedas no giraba bien, desestabilizando el vehículo. Mediante el diferencial se consigue que cada rueda pueda girar correctamente en una curva, sin perder por ello la fijación de ambas sobre el eje, de manera que la tracción del motor actúa con la misma fuerza sobre cada una de las dos ruedas.
Palabras Clave: Diferencial, ejes, relación de transmisión, potencia, trenes de engranajes, árbol
A differential is a mechanical device that allows the right and left of the vehicle wheels to turn at different speeds, as this one is taking a curve to one side or the other.When a vehicle turns a curve, for example to the right, the right wheel travels a shorter path to the left wheel, since the latter is on the outside of the curve.Formerly, the wheels of the vehicles were fixedly mounted on the shaft. This meant that one of the two wheels would not turn well, destabilizing the vehicle. Differential is achieved by each wheel turns on a curve properly, without losing both fixing on the shaft so that the drive motor acts with the same force on each of the two wheels.
Keywords: Differential, axles, gear ratio, power, gearing, drive shaft.
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Practica diferencial
1. Introducción
Un diferencial es un mecanismo con una entrada y dos salidas. En la entrada se ejerce la fuerza del motor y las salidas son dos ejes no solidarios que transmiten el movimiento a su correspondiente rueda. Dividiendo la fuerza del motor entre las dos ruedas en el caso de que ambas tengan la misma resistencia, pero en el caso en que una de las ruedas ofrezca menos resistencia el motor le dará más potencia a dicha rueda y con lo cual girara más rápido que la rueda que ofrece más resistencia.
Este mecanismo es muy útil en los coches ya que permite tomar una curva ya que el diferencial varía la relación de transmisión de forma continua para adaptarse a la curva que toma el coche.El diferencial de trenes de engranaje de un vehículo además de transmitir el movimiento del árbol motor entre ejes que forman ángulo de 90º, permite que la rueda del coche situada en el interior de los virajes ruede con menor velocidad que la rueda exterior.
2. Objetivo General
Análisis y comprobación el funcionamiento del mecanismo diferencial.
2.1. Objetivos Específicos
Reconocer los elementos que constituyen un mecanismo diferencial
Analizar el funcionamiento del mecanismo diferencial
Realizar operaciones de desarmado, comprobación, calibración y armado
Comprobar el estado de cada uno de los elementos
3. Marco Teórico
3.1 Funcionamiento del mecanismo diferencial
Reenviar en ángulo el movimiento hacia las ruedas.
Permitir que cada rueda gire con independencia de la opuesta, sin dejar de traccionar, es decir que las ruedas giren a distintos número de revoluciones, lo cual se hace necesario cuando el vehículo circula en curva y las ruedas recorren distancias diferentes.
Brindar una relación adicional al tren de transmisión.
Figura N°1: Flujo de movimiento hacia las ruedas
3.2 Constitución del mecanismo diferencial El mecanismo diferencial está compuesto por dos grupos:
El grupo reductor El grupo diferencial
Figura N°1: Recorrido en curva
3.3 El grupo diferencial
Está formado por piñones planetarios, los cuales tienen un estriado interno para la transmisión de movimiento hacia los semiejes. También consta de piñones satélites, montados sobre un eje porta satélites y en contacto con los piñones planetarios. Los piñones satélites y planetarios se encuentras dentro un soporte o caja del grupo diferencial, la cual está unida al piñón corona.[1]
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Figura N°2: Grupo diferencial
3.3.1 Comprobación del juego axial de planetarios
Con el grupo diferencial ensamblado, se verifica con una galga de espesores el juego lateral de cada planetario en caso contrario se debe sustituir las arandelas de empuje o fricción por otras de mayor espesor.
3.3.2 Comprobación de la precarga del piñón cónico o de ataque.
Para esta comprobación se monta en piñón cónico, con sus respectivos rodamientos. Se debe ajustar la tuerca del acople para el cardán con el torque respectivo, luego se coloca un dinamómetro en el acople para el cardán (Fig. 7), y el piñón cónico debería girar al ejercer una fuerza de 0,5 a 1 Kgf.
3.3.3 Comprobación del juego entre dientes del piñón corona y piñón cónico
Se procede al montaje de la caja del grupo diferencial, con el piñón corona; luego el grupo diferencial armado se monta sobre la porta diferencial, dando el torque respectivo a los sombreretes de las bancadas. Se monta un reloj comparador de tal manera que le palpador haga contacto con un diente del piñón corona de forma perpendicular, y manteniendo fijo el piñón cónico se verifica el juego entre los dientes la verificación se debe realizar en distintas posiciones del piñón corona. [1]
3.3.4 Comprobación del descentramiento del piñón corona
Para esta comprobación se monta un reloj comparador, en contacto con la cara lateral del
piñón corona, se hace girar el piñón y se verifica la lectura en el reloj.
3.3.5Comprobación de la figura de contacto o el acople entre dientes
Para esta comprobación se utiliza una pasta especial, la cual se coloca en unos 3 o 4 dientes del piñón corona, luego se aplica una pequeña resistencia en el piñón corona y se aplica movimiento desde el piñón cónico, en el sentido de giro para un desplazamiento hacia adelante. Se observa la huella dejada en la pasta por el contacto entre los dientes de los piñones. Dicha huella debería estar al centro del flanco de los dientes del piñón corona.
Figura N°3: figura de contacto entre dientes
3.4 El grupo reductor
Las reducciones que se obtienen en la caja de cambios no son suficientes para optimizar al máximo la potencia del motor; el vehículo necesita una mayor reducción, lo cual se obtiene con el montaje de un grupo reductor, el cual adiciona una relación de transmisión extra. En los vehículos de turismo se puede encontrar dos tipos de reductores:
Piñón helicoidal y corona helicoidal Piñón cónico y corona de dentado cónico
3.4.1Piñón helicoidal y corona helicoidal
Este tipo de grupo reductor se emplea en vehículos de tracción delantera, formando un
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mismo conjunto con la caja de cambios, lo que permite colocar el motor en posición transversal. Los ejes de entrada y salida de fuerza de todo el conjunto se encuentran paralelos entre sí.
Figura N°4: Piñón helicoidal y corona helicoidal
3.4.2 Piñón cónico y corona de dentado cónico
Empleado en vehículos a propulsión. El dentado helicoidal proporciona mayor superficie de ataque entre los dientes y un funcionamiento más silencioso. El grupo cónico distribuye el giro entre los ejes, los cuales se encuentran perpendiculares entre sí, de tal forma que la entrada y salida de fuerza se encuentran a 90°.[2]
Figura N°5: Piñón cónico y corona de dentado cónico
4. MARCO PROCEDIMENTAL
a) Reconocimiento de los elementos que forman el mecanismo diferencial.Los elementos que forman el mecanismo diferencial son: satélites, corona,
planetario, caja de satélite, ejes, semiejes, estrías, piñón de mando.
Figura N°6: Elementos del mecanismo diferencial
Figura N°7: Funcionamiento del mecanismo diferencial
b) Datos de la maqueta.
Para el cálculo de la relación de transmisión de revoluciones y del par de giro se utilizan las mismas ecuaciones de los engranajes de ruedas rectas; la relación de transmisión del puente trasero es igual a la relación existente entre las revoluciones del piñón de ataque y las revoluciones de la corona del diferencial. El piñón de ataque y la corona del diferencial transmiten al puente las revoluciones y el par de giro siendo el primero un reductor y el segundo un multiplicador de revoluciones.
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En la práctica se procedió a tomar los siguientes datos para proceder a calcular la relación de transmisión dl diferencial
Datos:Numero de dientes de la corona diferencial: 42Numero de dientes del piñón de ataque: 8
i=428
=5.25
c) Proceso de desarmado
1. Primero se procede a desmontar el portadiferencial en donde está situado todo el sistema de piñón, corona, satélites y planetarios.
2. Se afloja y se saca el pasador del piñón del eje del diferencial y luego sacamos tirando hacia fuera el eje del piñón del diferencial de la caja del diferencial y sacamos el espaciador del eje.
3. Con los semiejes ligeramente empujados hacia el diferencial, sacamos los inmovilizadores del semieje fuera de los extremos del semieje.
4. Sacamos fuera el cárter del eje, tirando los semiejes sin deteriorar las juntas herméticas de los semiejes.
5. Sacamos los pernos y desconectamos el árbol de transmisión del diferencial.
6. Sacamos las tuercas reten del portador del diferencial y sacamos el conjunto del diferencial fuera del cárter del eje.
7. Realizamos unas señales o referencias en las tapas del cojinete y la cabeza, para poder sacar los seguros de la tuerca de ajuste del cojinete.
8. Después aflojamos y sacamos los pernos que sujetan al sombrerete y retiramos los seguros de la tuerca de ajuste del cojinete.
9. Sacamos la tuerca de sujeción de la junta universal y retiramos el piñón cónico con su respectivo rodamiento y las lianas de calibración.
d) Proceder al desarmado del mecanismo diferencial Primero se procede a desmontar el
portadiferencial.
Figura N°8: Despiece del diferencial
Extracción de los pernos de seguro que se encuentran en la caja del diferencial
Figura N°9: Extracción de pernos de sujeción
Se procede a señalar la posición.
Figura N°10: Señales o referencias
Extracción del piñón de ataque del conjunto
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Figura N°11: Extracción del piñón de ataque
e) Comprobación del estado de los elementos
Piñón cónico.Presenta desgaste y rayaduras.
Figura N°12: comprobación de piñon conico
CoronaSe encuentran con ralladuras, picaduras.
Figura N°13: comprobación de la corona
Rodamiento
Presenta desgaste y rotura.
Figura N°14: comprobación del rodamiento
5. Registro de resultados
Tabla 1. Estado de elementos de la caja de cambios
Elemento Comprobación y manera de realizarlo
Estado del elemento
Acción a tomar
Rodamiento
VisualEstado de las superficie
Presenta desgaste y rotura
Sustitución de elementos
Pinon conico
VisualVerificar estado de dicha pieza
Ralladuras y desgaste
Sustituir
Corona VisualEstado del elemento
Presenta desgaste
Sustitución
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1) Explicar el procedimiento a seguir para la calibración de:
a) La precarga del piñón cónico Para esta comprobación se monta en piñón cónico, con sus respectivos rodamientos. Se debe ajustar la tuerca del acople para el cardán con el torque respectivo, que suele encontrarse entre 12 a 15 Kgf*m. y esto lo realizamos con el torqui metro respectivo.
b) El juego entre dientes del piñón cónico y corona Se procede al montaje de la caja del grupo diferencial, con el piñón corona, recordando de montarlo en la posición original. El torque de apriete para los pernos suele estar entre 7 a 8 Kgf*m. Se monta un reloj comparador de tal
manera que le palpador haga contacto con un diente del piñón corona de forma perpendicular, y manteniendo fijo el piñón cónico se verifica el juego entre los dientes, la verificación se debe realizar en distintas posiciones del piñón corona, dicho juego debe de estar entre 0.12mm a 0.16mm
Figura N°22: juego entre dientes del piñón cónico y corona
c) La figura de contacto entre dientes.Para esta comprobación se utiliza una pasta especial, la cual se coloca en unos 3 o 4 dientes del piñón corona, luego se aplica una pequeña resistencia en el piñón corona y se aplica movimiento
desde el piñón cónico, en el sentido de giro para un desplazamiento hacia
adelante. Se observa la huella dejada en la pasta por el contacto entre los dientes de los piñones. Dicha huella debería estar al centro del flanco de los dientes del piñón corona.
Figura N°23: Figura de contacto entre los dientes
2) Indicar los valores finales de:
Comprobación Valor La precarga del piñón cónico
Suele encontrarse entre 12 a 15 Kg*m, pero en nuestro caso fue de 8 kg*m
Juego entre dientes del piñón corona y cónico
El juego debe de estar entre 0.12mm a 0.16mm.
El valor que nos dio por resultado en nuestra maqueta fue de 0.16 mm
La figura de contacto entre dientes.
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a) ruidos que se hayan manifestado en la primera prueba se repiten en la segunda, seguramente no obedecerán a averías de diferencial, sino a más bien a
DETECCIÓN DE FALLAS Y POSIBLES REPARACIONES
AVERIAS CAUSAS SOLUCION
1. Sireneo al acelerar y retener.
Mal ajuste/desgaste conjunto piñón-corona.
Ajustar.
Rodamiento conjunto diferencial o piñón de ataque deteriorados.
Sustituir rodamientos y reajustar conjunto.
2. Ruidos en curvas.
Holgura excesiva o daños en planetarios y satélites.
Reparar conjunto diferencial.
Mecanismo autoajustable, bloqueado
Reparar o sustituir el mecanismo.
7. Conclusiones Comprendiendo que el diferencial es un
sistema que se construye para que el automóvil pueda ejercer correctamente el movimiento de rotación de sus ruedas y no sufra de desequilibrios o desajustes.
Es importante señalar que cuando las ruedas que componen un vehículo giran (por ejemplo en esquinas, curvas) siempre lo hacen a diferentes velocidades, las de adelante y las de atrás, por hallarse en diferentes planos respecto de la vuelta a realizar.
Esta facilidad es brindada por el diferencial que permite que cada una de las ruedas se ajuste y realice un movimiento giratorio adecuado al plano del espacio en el cual se halla.
8. Bibliografía
Bibliografía
[1] Eduardo Águeda Casado, Jose Martin Navarro, Tomas Gomez Morales, Sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje, Madrid, España: Paraninfo, 2012.
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Tren de Fuerza Motriz/ Informe Diferencial
[2] José Ignacio Rodríguez García, José Villar Paúl, Sistemas de Transmisión y Frenado, Madrid, España: Macmillan Iberia.
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