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Transmisión o tren de fuerza

UNIDAD 11: TRANSMISIÓN O TREN DE FUERZA

Conjunto de mecanismos encargados de transmitir el movimiento del cigüeñal hasta las ruedas.

Tipos de transmisiónLos principales tipos de “TRANSMISIÓN” utilizados en máquinas agro-forestales son:a) DIRECTA o MECÁNICA (TM): La transferencia del movimiento se realiza a través de mecanismos íntegramente mecánicos (Caja de cambios, embrague de disco, ...).b) HIDRODINÁMICO-MECÁNICA (THD-M): Es el tipo indirecto en el que el embrague se sustituye por un “convertidor de par” y la caja de cambios por una “servotransmisión” de trenes epiciclo-idales. También se le llama “power shift”.c) HIDROSTÁTICA (THS): La transmisión se realiza mediante motores hidraúlicos conectados a los reductores de las ruedas o cadenas.d) MIXTA HIDROSTÁTICO-MECÁNICA (THS-M): Consiste en conectar un motor hidráulico a la transfer de la máquina, con lo que siguen existiendo una buena parte de componentes mecánicos de la transmisión directa (transfer, ejes, diferenciales, ...)e) OTRAS: Servotransmisión y embrague de disco, combinación de caja de engranajes y trenes epicicloidales, ...

Constitución:1. Embrague2. Caja de cambios3. Diferencial 4. Reductores finales5. Ruedas

Maquinaria e instalaciones agroforestales 1


11.1. EMBRAGUE

Misión: es el elemento encargado de transmitir el movimiento del Volante de Inercia a las ruedas a voluntad del conductor.

- Motor desembragado: se pisa el pedal y se interrumpe la transmisión del movimiento del Volante de Inercia al embrague.

- Motor embragado: se suelta el pedal del embrague y el Volante de Inercia transmite el movimiento al embrague.

Ubicación: entre el Volante de Inercia y la caja de cambios.

Tipos:

a) Embrague de fricción.

b) Convertidor de par.


Transmisión o tren de fuerzaa) Embrague de Fricción o monodisco

Constitución:Volante de Inercia, sobre él está montado el conjunto de embrague que consta de un disco (ferodo) recubierto de un material que resiste las altas temperaturas y no pierda adherencia; plato de presión que es la pieza que oprime al disco contra el Volante de Inercia por la acción de varios muelles, patillas o diafragma para su accionamiento; collarín; pedal; varillas y palancas de accionamiento.

Funcionamiento:

- Motor embragado: el disco se encuentra oprimido entre el Volante de Inercia y el palto por acción de los muelles, el disco gira y con él el eje primario de la caja de cambios.

- Motor desembragado: se pisa el pedal, transmitiendo una fuerza de empuje al collarín, las patillas basculan y sueltan del plato opresor al disco, quedando de esta manera libre, con lo que no se transmite el movimiento del Volante de Inercia al eje primaria de la caja de cambios.


Transmisión o tren de fuerzab) Convertido de par

Fundamento del convertidor de par: Si enfrentamos dos ventiladores domésticos, sin que las aspas lleguen a tocarse, y enchufamos a la corriente uno de ellos, las aspas del otro también se ponen a girar por efecto de la corriente de aire, aunque a menos rpm que las del primero. En el caso del convertidor de par el primer “ventilador” sería el “impulsor o bomba” conectado directamente al volante del motor; el segundo ventilador que, como el disco de embrague iría unido al eje de entrada al cambio, se llama “turbina”. El fluido utilizado entre ambos es aceite y no aire, por lo que ambos elementos van herméticamente cerrados dentro de una carcasa.

Constitución:Dos coronas provistas de unos álabes, una de ellas denominada corona motriz unida al Volante de Inercia por medio de unos tornillos y constituye la bomba; la otra corona denominada turbina o rotor conducido está unida al eje primario de la caja de cambios.

1. Eje de salida a la transmisión. 2. Carrier o soporte. 3. Impulsor o bomba. 4. Estator. 5. Turbina. 6. Volante del motor.

*LA BOMBA ESTÁ FIJADA AL VOLANTE DE INERCIA

Funcionamiento:


Transmisión o tren de fuerzaEl convertidor es hermético y se encuentra lleno de aceite.Cuando el motor gira, el aceite contenido es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba o corona motriz, formándose así un torbellino.La energía cinética del aceite que choca contra los alabes de la turbina, produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar.

- Cuando el motor está a ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para moverla. En estas condiciones hay un resbalamiento total de entre la bomba y turbina, con lo que la turbina permanece inmóvil.

- A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo más consistente, incidiendo con más fuerza sobre los álabes de la turbina, con lo cual también gira el eje primario de la caja de cambios.

Ventajas:a) Ausencia de desgasteb) Duración ilimitadac) Absorbe las cargas de choque sin que sufran los elementos de transmisión, es

decir, el acoplamiento es más paulatina.d) Evita que el motor se cale por sobrecarga durante el trabajo.e) La caja de cambios necesita menor número de velocidades que la transmisión

directa.f) Se elimina el pedal de mando del embrague.g) Proporciona automáticamente las multiplicaciones de par necesarias para hacer

frente al aumento de carga sin necesidad de cambiar de marcha.


Transmisión o tren de fuerza11.2. CAJA DE CAMBIOS

Misión: obtener por medio de engranajes el par motor necesario en las diferentes condiciones de marcha, aumentando el par de salida a cambio de reducir el número de revoluciones en las ruedas.

El par motor va en función de las r.p.m.

Cm x n = Cr x n1

Cm: par motorCr: par en ruedasn: r.p.m en motorn1: r.p.m. en ruedas

a) CAJA DE CAMBIOS DE ENGRANAJES DESLIZANTES Y DIENTES DE TALLA RECTA

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Constitución:Tiene tres ejes paralelos provistos de una serie de engranajes, los cuales se deslizan por su eje hasta acoplarse con su compañero que va fijo en su eje respectivo, de esta manera se consigue las distintas velocidades.

1. Eje primario: es el que recibe directamente el movimiento del motor a través del embrague, tiene un piñón que siempre se encuentra engranado a otro piñón del eje intermediario.

2. Eje intermediario: recibe el movimiento del eje primario y va provisto de una serie de piñones, los cuales son compañeros de los piñones del eje secundario.

3. Eje secundario: provisto de una serie de piñones que se desplazan por el estriado del mismo; engranan con su compañero del eje intermediario. Este eje da movimiento al diferencial.

4. Piñón de marcha atrás: su misión es la de cambiar el giro en el eje secundario.5. Conjunto de barras y palanca y horquilla: permite mover los engranajes del eje

secundario.



-Caja de cambios de cuatro velocidades

- Punto muerto: el movimiento llega al eje intermediario sin dar movimiento al eje secundario ya que no existe engranaje alguno.

- Primera velocidad: el eje intermediario recibe el movimiento del eje primario y el eje secundario recibe el movimiento del eje intermediario a través del acople de dos piñones con mayor desmultiplicación.

- Segunda velocidad: al igual que en el caso anterior pero con un acople de piñones con una desmultiplicación del movimiento algo menor.



- Tercera velocidad: como el anterior y con un acople de piñones con una desmultiplicación del movimiento menor.

- Cuarta velocidad: se engrana directamente el eje primario con el eje secundario, con lo que no existe desmultiplicación alguna.

- Marcha atrás: el eje intermediario recibe el movimiento del eje primario y en el eje secundario engrana un piñón con el de marcha atrás cambiando de esta manera el sentido de giro del eje secundario.

REDUCTOR: Ubicado entre el embrague y la caja de cambios. Es como una segunda caja de cambios con dos relaciones y un punto muerto.



b) CAJA DE CAMBIOS SINCRONIZADA

SincronizadoresLas cajas de cambio desde hace muchos años utilizan para seleccionar las distintas velocidades unos dispositivos llamados: sincronizadores, cuya constitución hace que un dentado interno ha de engranar con el piñón loco del eje secundario correspondiente a la velocidad seleccionada. Para poder hacer el acoplamiento del sincronizador con el piñón correspondiente, se comprende que es necesario igualar las velocidades del eje secundario (con el que gira solidario el sincronizador) y del piñón a enclavar, que es arrastrado por el tren intermediario, que gira a su vez movido por el motor desde el primario.Con el vehículo en movimiento, al activar el conductor la palanca del cambio para seleccionar una nueva relación, se produce de inmediato el desenclavamiento del piñón correspondiente a la velocidad con que se iba circulando, quedando la caja en posición de punto muerto. Esta operación es sencilla de lograr, puesto que solamente se requiere el desplazamiento de la corona del sincronizador, con el que se produce el desengrane del piñón. Sin embargo, para lograr un nuevo enclavamiento, resulta imprescindible igualar las velocidades de las piezas a engranar (piñón loco del secundario y eje), es decir, sincronizar su movimiento, pues de lo contrario, se producirían golpes en el dentado, que pueden llegar a ocasionar roturas y ruidos en la maniobra.Como el eje secundario gira arrastrado por las ruedas en la posición de punto muerto de la caja, y el piñón loco es arrastrado desde el motor a través del primario y tren intermediario, para conseguir la sincronización se hace necesario el desembrague, mediante el cual, el eje primario queda en libertad sin ser arrastrado por el motor y su


Transmisión o tren de fuerzagiro debido a la inercia puede ser sincronizado con el del eje secundario. Por esta causa, las maniobras del cambio de velocidad deben ser realizadas desembragando el motor, para volver a embragar progresivamente una vez lograda la selección de la nueva relación deseada.

En la figura inferior tenemos un sincronizador con "fiador de bola", donde puede verse el dentado exterior o auxiliar (1) del piñón loco del eje secundario (correspondiente a una velocidad cualquiera) y el cono macho (2) formado en el. El cubo deslizante (7) va montado sobre estrías sobre el eje secundario (8), pudiendose deslizarse en él un cierto recorrido, limitado por topes adecuados. La superficie externa del cubo está estriada también y recibe a la corona interna del manguito deslizante (3), que es mantenida centrada en la posición representada en la figura, por medio de un fiador de bola y muelle (6).



Para realizar una maniobra de cambio de velocidad, el conductor lleva la palanca a la posición deseada y, con esta acción, se produce el desplazamiento del manguito deslizante, que por medio del fiador de bola (6), desplaza consigo el cubo deslizante (7), cuya superficie cónica interna empieza a frotar contra el cono del piñón loco que, debido a ello, tiende a igualar su velocidad de giro con la del cubo sincronizador (que gira solidario con el eje secundario). Instantes después, al continuar desplazandose el manguito deslizante venciendo la acción del fiador, se produce el engrane de la misma con el dentado auxiliar del piñón loco sin ocasionar golpes ni ruidos en esta operación, dado que las velocidades de ambas piezas ya están sincronizadas. En estas condiciones, el piñón loco queda solidario del eje secundario, por lo que al producirse la acción de embragado, será arrastrado por el giro del motor con la relación seleccionada.



1ª velocidad:

2ª velocidad:

3ª velocidad:



4ª velocidad:

Marcha atrás:

d) SERVOTRANSMISIÓNMaquinaria e instalaciones agroforestales 13


Sustituye a la caja de cambios.Va montada con el convertidor de par.Existe una palanca en el volante de dirección para el cambio de marcha, ésta tiene dos movimientos:

- En sentido giratorio tiene cuatro posiciones que comprenden con las marhas.- En sentido horizontal tenemos tres posiciones:

. Punto muerto

. Avance

. Retroceso

Constitución: Coronas, planetas, satélites, embragues multidiscos para fijar la corona respectiva a la carcasa cuando se pone una velocidad, portasatélites, dentado exterior de la corona donde van a engranar los discos del embrague.

Funcionamiento:La corona puede girar libre o engranar con la carcasa y fijarse mediante el embrague de discos.

- Corona libre: el planeta gira transmitiendo el movimiento a los satélites y éstos hacen girar a la corona, el portasatélites no gira, con lo cual, el eje de transmisión tampoco lo hace.

- Corona fijada: a través del embrague de discos múltiples la corona se fija a la carcasa, con lo que se consigue que el movimiento del eje de entrada transmita el movimiento a los satélites y éstos al estar fijada la corona giran alrededor del planeta transmitiendo el movimiento al portasatélites y éstos al eje de transmisión, de esta manera se habrá conectado la marcha correspondiente en dicho tren.

Lleva tantos trenes como marchas tenga el vehículo.



11.3 PUENTE TRASERO

Se compone del conjunto de mecanismos de transmisión del par de la caja de cambios a las ruedas.

Elementos que componen la transmisión:- Diferencial- Palieres- Dispositivo de bloqueo del diferencial- Reductores o mandos finales.

11.3.1 DIFERENCIALMisión: adaptar el movimiento de cada una de las ruedas motrices de un eje al desarrollo de una curva.

Constitución:Par cónico: compuesto por el piñón de ataque, el cual va unido al árbol de transmisión o final del eje secundario de la caja de cambios y la corona cuyos dientes engranan con el piñón de ataque.Satélites: son los piñones que giran solidarios a la corona y engranan con los planetarios.Planetarios: piñones que engranan con los satélites y cada uno va unido a su respectivo palier.


Transmisión o tren de fuerzaFuncionamiento:

Cuando el vehículo circula en línea recta: el píñón de ataque transfiere a la corona el movimiento de la caja de cambios. La corona en su giro arrastra a los satélites y éstos al estar engranados con los planetarios los hacen girar a igual velocidad.

Al iniciar una curva: la rueda de recorrido más corto ejerce un frenado sobre el planetario correspondiente y éste sobre los satélites, de forma que éstos se ven obligados a girar sobre su eje, aumentando la velocidad del otro planetario, es decir, aumentando la velocidad en la otra rueda.

El problema viene cuando se circula por barro con una rueda y seco con la otra, de manera que en línea recta una rueda ofrece mayor resistencia (en suelo seco), pasando todo el movimiento a la otra rueda (en barro) y a consecuencia empiece a patinar y el vehículo se pare.De igual modo en una pendiente con un tractor, al soportar las ruedas traseras mayor peso de la máquina que las ruedas delanteras en sentido de la pendiente, las ruedas de la parte trasera pueden llegar a pararse y todo el movimiento pasar a la parte delantera.Para evitar esto existen unos sistemas y los más utilizados son estos dos:

- Bloqueador del diferencial - Diferenciales especiales

La misión de es la de evitar que en los ejes motrices unas de las ruedas reciba todo el par y la otra lo pierda.

11.3.2 BLOQUEADOR DE DIFERENCIAL: consiste en un engranaje desplazable o embrague de discos múltiples montado sobre un de los palieres de modo que al accionarlo fija dicho palier a la corona, con lo que ambas ruedas giran a la misma velocidad, anulando la acción diferencial. Es aconsejable ir en línea recta.

11.3.5 REDUCCIÓN FINAL Se encuentra ubicada entre el diferencial y las ruedas.Este elemento existe porque el movimiento que viene de la caja de cambios es excesivo para el lento trabajo del tractor.Existen dos sistemas:

- Sistema convencional.- Sistema solar.

- Sistema convencional: se basa en engranar un pequeño piñón acoplado al final del semipalier unido al planetario del diferencial con otro piñón mucho mayor conectado al semipalier de la rueda. Al pasar el giro de un piñón más pequeño a otro mayor se reduce la velocidad de gira en las ruedas.

- Sistema solar: consiste en un tren epicicloidal montado en los propios cubos de las ruedas, no es necesario partir los palieres. Es un sistema similar al tren de la servotransmisión, en este caso la corona va mantada sobre la rueda, mientras que el planeta va al extremo del palier.


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