1.1.5.- Introducción a los componentes del tren de mando de las máquinas de ruedas.

En esta sección se estudiará los componentes principales del tren de mando de las máquinas de ruedas tales como:

1.1.5.1.- Convertidor de par.

El convertidor de par conecta al motor con la transmisión. Su objetivo es transmitir la fuerza hidráulica de la volante del motor a la tramsmisión. 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:

Componentes principales de un convertidor de torque: 1 Impelente o miembro impulsor, 2 Turbina o miembro impulsado, 3 Estator o miembro de reacción, y 4 Eje de salida o miembro de comunicación.

Eje de salida.- Está empalmado con estrías a la turbina y envía potencia al eje de entrada de la transmisión.

Bomba o impulsor o impelente.- Es el miembro impulsor del convertidor de par. Está conectado con el volante y gira a la velocidad del motor.

Estator o reactor.- Es el miembro fijo de reacción del convertidor de par cuyos álabes multiplican la fuerza al redirigir el flujo desde la turbina haciéndolo regresar al impelente.

Turbina.- Es el miembro impulsado del convertidor de par con álabes que reciben el flujo de aceite desde el impelente.

1.1.5.2.- Servotransmisión.

La servotransmisión conserva las ventajas del sistema mecánico, donde se agregó características y controles hidráulicos. La introducción de los elementos hidráulicos en los sistemas de transmisión de potencia produjo una necesidad creciente de comprender la terminología y los procedimientos de mantenimiento que acompañan a este didtema. Además de las bombas, mangueras, reguladores, acumuladores y convertidores de par, se tiene conocer los términos como "modulación", "secuencia de embrague" y "presión primaria".

La ventaja principal de toda servotransmisión es la respuesta más rápida al cambiar de un embrague aotro, así como también el cambio de velocidades cuando la aplicación lo requiere. La servotransmisión puede cambiarse con cargas sin perdidad de productividad.

a).- Componentes básicos de la servotransmisión planetaria.

- Los embragues activados hidráulicamente. Estos permiten la selección de las velocidades y sentido de marcha, ya sea hacia adelante o hacia atrás.

- El grupo planetario. Contiene los engranajes planetarios, que dependen del embrague activado para suministrar velocidad y sentido de marcha.

- Control electrónico de la transmisión. Son entradas y salidas que controlan el funcionamiento de la transmisión.

b).- Componentes básicos de la servotransmisón de contraejes. - Ejes del embrague. Los cuales proporcionan el montaje a los engranajes y a los conjuntos de embrague. - Engranajes de transmisión constante. Estos proprociona la velocidad y el sentido de marcha que varían mediante el acople o desacople del embrague. - 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 proporciona la velocidad y el sentido de marcha.

1.1.5.3.- Engranajes de transferencia.

Algunas máquinas tiene 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 y el mando final.

1.1.5.4.- Ejes.

En las máquinas de ruedas los ejes proporcionan los frenos, un equilibrio de potencia a las ruedas durante los giros y la reducción final del engranje 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.

a).- Grupo Diferencial/Conjunto de la Corona.

Los componentes principales del conjunto de la corona son:

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

b).- 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 empalmadoen estrias al eje del engranaje solar y contenido en el eje.

En el "freno de semieje", el disco está empalmado en estrias a una maza en el semieje largo y ubicado entre la caja del eje y la punta de eje (utilizado en compactadoras de rellenos y cargadoras grandes). En el freno de velocidad de las ruedas (utilizado en los camiones fuera de carretera), el disco de freno está empalmado en estrias a la parte fundidas de las ruedas y gira a la velocidad de las ruedas.

c).- 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 solar, ejes y cojinetes.

d).- Grupo del Eje.

El grupo del eje está 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.

1.1.6.- Sistemas de tren de mando inferior.

Este segmento explica los sistemas de tren de mando inferior utilizados en las máquinas de cadenas Caterpillar.

El propósito del sistema de tren de mando inferior en las máquinas de cadenas es transferir la potencia de la transmisión a las cadenas, dirigir 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.

1.1.6.5.- Características y ventajas.

a).- Sistemas de embrague de dirección. El sistema de embrague de dirección en los tractores de cadenas con rueda motriz elevada tiene ciertas características y ventajas que ofrecen un desenpeño más confiable:

b).- Sistemas de dirección con diferencial. Mandos finales de diseño modular = reduce el tiempo de desmontaje. Diseño de rueda motriz elevada = aisla los mandos finales del impacto del tren de rodamiento y de las cargas inducidas por la hoja, lo que brinda mayor vida útil. Frenos y embragues de dirección son de disco múltiple enfriados por aceite = proporciona una alta capacidad de acarreo de carga y larga vida útil. No requiere ajuste y están aislados de los contaminantes. Sistema de dirección hidráulica = elimina los discos de embrague y el desgaste asociados con los mismos. Contrl de giro con una sola mano = menor cansancio del operador. Radio de giro infinito = ofrece un enorme beneficio en el movimiento de materiales reducuindo el tiempo de ciclo. Mantiene velocidad sobre el terreno durante los giros = mejoría de hasta el 50% con respecto a los tractores equipados con sistemas de embrague de dirección.

c).- 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 agricultura. i).- Sistema de embrague de dirección.- El sistema de embrague de dirección se encuentraen los tracores de cadena y en los pequeños cargadores de cadena.

ii).- 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.

1.1.6.6.- Componentes del sistema de embrague de dirección.

a).- Componentes del embrague de dirección.

Los embragues de dirección trnsfieren potencia desde la corona hasta los mandos finales y hacen girar la máquina. Los embragues de dirección se conectan hidráulicamente y sus principales componentes son los platos de embrague, los discos de embrague, el pistón del embrague, la caja del embrague, la maza de entrada y la maza de salida.

i).- 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 tipicamente son enfriados por aceite. ii).- Platos o planchas. Los platos del embrague están empalmados en estrías a la caja de embrague y lo 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. iii).- 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. 4i).- Caja de embrague. La caja de 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 estrías a los dientes interiores de la caja de embrague y los discos están empalmados en estrías a la maza de entrada.

5i).- Maza de entrada. La masa (maza) de entrada transfiere potencia desde el semieje interior hasta la caja del embrague. La maza de entrada está empalmada en estrías al semieje interior y a los discos de embrague. 6i).- Maza de salida. La masa (maza) de salida tranfiere potencia desde la caja de embrague hasta el semieje exterior. La maza de salida está empalmada en estrías a la caja de embrague y el semieje exterior.

b).- Componentes de los frenos. Los frenos son tipicamente 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 máquina y ayudan en el giro. Los principales componentes de los frenosde 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.

i).- Resorte(s) tipo arandela (Belleville). El (los) resorte(s) tipo arandela (Belleville) empuja(n) el pistón para conectar los frenos. Un modulo 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. ii).- 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 mantiena inmóviles la maza de salida y el semieje exterior. iii).- 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 de embrague reduce la velocidad o se detiene y entonces mantine inmóviles la maza de salida y el semieje exterior. 4i).- 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. 5i).- Caja de los frenos. La caja de los frenos está empernada a la cajade la punta de 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 frenos para reducir la velocidad o detener el tractor.

c).- Juego de corona. El juego de corona consta del eje del piñón cónico y de la corona cónica. El juego de la corona recibe potencia del engranaje de transferencia, que está conectado en un ángulo de 900 y transmite potencia a los embragues de dirección.

i).- Eje del piñón cónico.

El eje del piñón está empalmado en estrías a los engranajes de transferenciapor un extremo. El otro extremo se intercepta con la corona en un ángulo de 90⁰. 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 altura.

ii).- 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.

d).- 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.

Funcionamiento del engranaje epicicloidal

i).- Engranaje solar. El engranaje solar está ubicado en el extremo del semieje. El engranaje solar transfiere potencia desde los embragues de dirección y los ejes hasta los engranajes planetarios.

ii).- Corona.

La corona está fijada a la maza de la caja de la punta del eje y no gira. A diferencia de la mayoria 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.

iii).- 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 delinterior de la corona para transferir potenciz a través del portador a la maza de la rueda motriz.

e).- Mandos finales del engranaje principal.

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

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

ii).- 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 qu impulsa la cadena.

f).- 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.

i).- 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 estánn empalmados en estrías al eje de la corona cónica y a la maza de entrada del embrague de dirección. ii).- 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.

g).- Funcionamiento del sistema de embrague de dirección.

En este tópico se explica el flujo de potencia en el sistema de embrague de dirección:

- Flujo de potencia. Este segmento explica el flujo de potencia a través del sistema de embrague de dirección tal y como se transmite a través del juego de la corona, los embragues de dirección y los frenos y los mandos finales.

- Flujo de potencia a través del juego de la corona. El juego de la corona recibe la potencia desde la transmisión y la transmite hacia los embragues de dirección.

- La potencia se transmite a través del juego de la corona. La potencia proveniente de la transmisión se transfiere al juego de la corona a través del engranaje de transferencia, el cual está empalmado en estrías al piñón diferencial. El eje de salida de la transmisión hace girar al piñón diferencial y este transmite potencia a la corona, que esta empernada al eje de la corona. Al girar la corona, transmite potencia a través del eje de la corona, el cual está empalmado en estrías a los semiejes interiores. El eje de la corona hace girar los semiejes y de esta forma envía potencia a los embragues de dirección.

- Flujo de potencia a través de los embragues de dirección y los frenos. El flujo de potencia a través de los embragues de dirección se explicara de la manera siguiente: Flujo de potencia básico. Flujo de potencia durante el movimiento en línea recta de la maquina. Flujo de potencia durante un giro gradual. Flujo de potencia durante un giro brusco. Flujo de potencia cuando están aplicados los frenos.

i).- Flujo de potencia básico. La potencia proveniente de los semiejes interior es pasa a los embragues de dirección a través de la masa de entrada, la que está empalmada en estrías al semieje interior. La masa de entrada está conectada a la caja del embrague mediante discos y platos del embrague, y transfiere la potencia a la caja del embrague cuando el pistón del embrague conecta los discos y los platos. La caja del embrague está empalmada en estrías al semieje exterior, por lo tanto, cuando la caja del embrague gira, transmite potencia al semieje exterior, el cual a su vez transfiere potencia al engranaje solar y a los mandos finales.

ii).- Flujo de potencia durante el movimiento en línea recta de la maquina. Cuando la máquina se mueve en línea recta (ver figura), aceite es enviado a través de conductos internos hacia la cámara de presión de lofrenos y hacia la cámara de presión del embrague. Este aceite al generar presión, mantiene los frenos liberados y los embragues conectados. Cuando la potencia proveniente de la corona se envía a través del semieje interior hacia la masa de entrada, la caja del embrague hace girar la masa de salida y el semieje exterior envía potencia al engranaje solar y a los mandos finales.

iii).- Flujo de potencia durante un giro gradual. Cuando una de las palancas de control direccional se mueve hasta sentir una resistencia, en la cámara de presión del embrague disminuye la presión de aceite. Esto libera el embrague de dirección y aunque la masa de entrada todavía sigue girando, no se en vía potencia a través de la caja del embrague hacia la masa exterior. Lo anterior trae como resultado un giro gradual de la máquina.

4i).- Flujo de potencia durante un giro brusco. Cuando se tira completamente hacia atrás una de las palancas de control de dirección, se desconecta el embrague de dirección y disminuye la presión del aceite en la cámara de presión de los frenos, esto permite que el resorte Belleville empuje el pistón del freno para que este se conecte. En este momento la caja del embrague mantiene inmóviles la masa de salida y el eje exterior. Como resultado de lo anterior se produce un giro rápido y brusco.

5i).- Flujo de potencia cuando están aplicados los frenos. Cuando Se presiona el pedal del freno, disminuye la presión de aceite en la cámara de presión de los frenos en ambos lados. Esto brinda la máxima capacidad de los frenos y todos los componentes se detienen.

- Flujo de potencia a través del mando final. Los mandos finales reciben potencia desde los embragues de dirección y la transmisión hacia las ruedas motrices y las cadenas. A continuación se tratara el flujo de potencia en los mandos finales del engranaje principal.

El eje del engranaje solar envía la potencia desde los embragues de dirección hasta el mando final. La rotación del eje del engranaje solar hace que los engranajes planetarios giren. Como la maza de la caja de la punta el eje mantiene fija la corona, los engranajes planetarios se mueven alrededor del interior de la corona. El movimiento de los engranajes planetarios hace que el portasatélites gire. El portasatélites gira en la misma dirección que el eje del engranaje solar pero a menos velocidad. El portasatélites hace girar la maza de la rueda motriz y los segmentos de la rueda motriz que están fijados a la maza de esta Impulsan la cadena al girar la maza de la rueda motriz.

La potencia proveniente de los embragues de dirección fluye a través del eje y del piñón diferencial. El piñón diferencial envía potencia a traves del engranaje principal y de la maza externa, la cual envía potencia a través de la maza de la rueda motriz a la rueda motriz, que a su vez hace girar la cadena.

1.1.6.7.- Componentes del sistema de dirección con diferencial.

a).- 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.

i).- 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 del 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.

ii).- 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 al eje de entrada. La bomba proporciona el flujo de aceite necesario para que funcione el motor de dirección.

b).- Componentes del juego de engranajes planetarios de la dirección. En el sistema de dirección con diferencial hay tres juegos de ngranajes 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 dirección. Los tres juegos de engranajes planetarios están interconectados mediante un eje común que conecta los tres engranajes solares.

Diagrama N^o 1: Dirección diferencial

i).- Planetario de dirección.

El planetario de dirección es impulsado por el motor de 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.

ii).- 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 potencia para hacer girar el tractor hacia adelante o hacia atrás. Los componentes del planetario de mando son la corona, el engranaje solar, los engranajes planetarios y el portador.

iii).- Planetario compensador.

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

c).- 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 plators.

i).- 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 frenos, lo cual hace que disminuya la velocidad o se detenga el tractor.

ii).- 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 arandel (Belleville) se usan para empujar el pistón contra los discos y los platos. El pistón se retracta por acción de la presión hidráulica.

iii).- 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.

4i).- Resortes de arandela (Belleville).

El (los) resorte(s) de arandela (Belleville) obliga(n) al pistón a conectar los frenos. Un módulo 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.

5i).- Cajas.

Las cajas de los frenos están empernadas a las cajas de la punta de eje y se mantiena 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, la maza se traba a la caja de los frenos para reducir la velocidad o detener el tractor.

6i).- 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.

7i).- Platos.

Los platos de los frenos están empalmados en estrías a las cajas de los frenos, las cuales se mantienen fijas. Cuando eel pistón empuja los discos de los frenos contra los platos, la mazade los frenos reduce la velocidad o se detiene u mantine fijos los semiejes exteriores.

d).- 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.

i).- Piñón diferencial. El piñón diferencial esta empalmado en estrías al motor de la dirección por uno de los extremos. El otro extremo se intercepta con la corona, unida al diferencial de dirección, en un ángulo de 900. El piñón diferencial hace girar la corona, la cual envia potencia a través del diferencial de dirección.

ii).- 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.

e).- Juego de la corona de transmisión.

El juego de la corona recibe potencia a partir del engranaje de tranferencia, que esta conectado a 90⁰ y la transmite al diferencial. El juego de la corona de la transmisión consta del piñón diferencial cónico y de la corona cónica.

i).- Piñón diferencial cónico. El piñón diferencial esta empalmado en estrias al engranaje de transferencia por un de sus extremos. Por el otro extremo se intercepta con la corona en un ángulo de 900. 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.

ii).- Corona cónica.

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

f).- Engranajes planetarios de 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.

i).- 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.

ii).- 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 con los engranes planetarios y permite que los mismos, que son impulsados por el engrane solar, giran alrededor de la corona.

iii).- Juego de engranajes planetarios.

El juego de engranajes planetarios consta de tres o más engranajes planetarios montados en un portador. El portador esta empernada 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.

g).- 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. El mismo consta de un piñón diferencial y un engranajes principal.

i).- 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 engranajes principal que es mucho mayor, y provoca una reducción de velocidad y aumento de par.

ii).- 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.

h).- 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.

i).- Semiejes exteriores. Los semiejes exteriores transfieren potencia proveniente del diferencial de dirección a los mandos finales de ambos lados de la máquina. Los semiejes exteriores están empalmados en estrías a los portasatélites y al engranaje solar. ii).- Semieje central. El semieje central está 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.

I).- Funcionamiento básico del diferencial de dirección.

El propósito de la dirección diferencial es equilibrar la distribución de potencia a las ruedas de mando.

La dirección diferencial divide igualmente la potencia entre los dos ejes cuando la máquina se desplaza en línea recta. Cuando se requiere hacer un giro, un motor de dirección hace que una cadena aumente la velocidad y la otra disminuya su velocidad en cantidad igual. La velocidad de la máquina no cambia.

El diagrama N^o 1: Dirección diferencial, muestra la relación entre los componentes del sistema de dirección diferencial.

Todos los engranajes centrales están conectados al eje central. Los tres engranajes centrales se impulsan a la misma velocidad.

i).- Movimiento en línea recta. La entrada de potencia de la transmisión pasa a través del conjunto de piñón y corona. El eje de la corona está estriado al portador de mando. El portador de mando divide la potencia entre la corona de mando y el engranaje central de mando. Esta potencia se transmite a través de los engranajes planetarios. La potencia que fluye a través de la corona de mando es de velocidad baja y par alto. La corona de mando está acoplada directamente al portador de la dirección, la cual está acoplada al eje exterior izquierdo. La potencia del engranaje central es de velocidad alta y par bajo, y se transmite, a través del eje central, al engranaje central compensador. Los engranajes planetarios compensadores se mueven alrededor de la corona fija e impulsan el portador a velocidad más baja y par más alto que el engranaje central. El portador compensador se conecta al eje exterior derecho.

Diagrama No 2: Desplazamiento en línea recta

La potencia del engranaje central es de velocidad alta y par bajo, y se transmite, a través del eje central, al engranaje central compensador. Los engranajes planetarios compensadores se mueven alrededor de la corona fija e impulsan el portador a velocidad más baja y par más alto que el engranaje central. El portador compensador se conecta al eje exterior derecho.

Las relaciones de engranaje están diseñadas de modo que el eje izquierdo y el derecho giren a la misma velocidad y par si no hay otras entradas presentes, y la máquina se desplace en línea recta.

Cuando las entradas de dirección no están presentes, la corona del juego de planetarios de la dirección está fija.

ii).- Giro en avance. Durante un giro, el sistema de dirección diferencial usa la potencia de un motor hidráulico para aumentar la velocidad de una cadena y disminuir la de la otra la misma cantidad. La diferencia de velocidad resultante hace girar el tractor. Los controles de dirección determinan la velocidad y el sentido del motor de dirección. Cuando el motor de la dirección se impulsa más rápido, el radio de giro es menor. Durante un giro, la transmisión suministra la mayor parte de la potencia al sistema. El motor de dirección hace girar la corona de la dirección. El motor de la dirección está acoplado a la corona por un juego de piñón y una corona. Giro a la izquierda.- Cuando el motor de la dirección hace que la corona gire en sentido contrario del portador, la corona se opone a la velocidad del portador. Esto baja la velocidad del eje izquierdo. Los engranajes planetarios se mueven alrededor de la corona a velocidad más alta. Los engranajes planetarios transmiten más velocidad al engranaje central, y el engranaje central aumenta su velocidad. El lado derecho aumenta la velocidad.

Diagrama No 3: Giro a la izquierda de avance

Giro a la derecha.- Cuando el motor de la dirección hace que la corona y el portador giren en el mismo sentido, la corona añade la velocidad al portador. El eje izquierdo girará más rápido. La corona y el portador giran juntos, y los engranajes planetarios no giran en sus propios ejes. Esto hace que el engranaje central y el eje de salida del diferencial derecho reduzcan la velocidad.

iii).- Contrarrotación. En la operación de contrarrotación, se usan los controles de la dirección, y la máquina está en NEUTRAL. El motor de la dirección es únicamente de entrada. La potencia de la corona se transmite al portador y al engranaje central. La condiciones del terreno tienen que ser las mismas en ambas cadenas. La contrarrotación se usa muy rara vez en la operación de las máquinas actuales, pero permite aumentar la maniobrabilidad en condiciones de espacio libre limitado, no productivas.

Diagrama No 4: Contrarrotación

1.1.7.- Mecanismos Hidráulicos de Transmisión de Potencia.

Cracterísticas:

• Transmiten potencia desde el motor a la transmisión.
• Utilizan energía de un fluido en movimiento para transmitir potencia.

1.1.7.1.- Acoplamiento Hidráulico.

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

Figura No 17: Partes de acoplamiento hidráulico

1.1.7.2.- Convertidor de Par.

También consta de una bomba y una turbina, cuyas paletas son curvadas para acelerar el flujo del aceite en el caso de la turbina y para dirigir el flujo hacia la turbina en el caso del impelente. 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 múltiplique. Debido a que la potencia no se puede aumentar, el aumento de par se obtiene reducuendo la velocidad de salida (Potencia = Torque x Velocidad de giro o angular). Mientras mayor sea la diferencia de velocidades entre la turbina y el impelente mayor será la múltiplicación del 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.

Figura No 18: Partes del Convertidor de par

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 de aceite cambien. El aceite abandona el convertidor de par. Características y ventajas: Múltiplicación del par = incrementa la salida de par cuando trabaja contra una carga. Automático = Pemite el cambio de velocidades sobre la marcha. Amortigua los choques = Vida útil más prolongada a las piezas del tren de fuerza. Aplicaciones: En tractores de cadenas y en todas las máquinas de ruedas excepto las motoniveladoras.

Figura No 19: Flujo de potencia

Tipos de convertidores.

a).- De Embrague Unidireccional. Los mismos componentes principales descritos en el Convertido de Torque Convencional conforman el Convertidor de Torque con Embrague Unidireccional. La diferencia entre ambos radica en que el Convertidor de Torque con Embrague Unidireccional posee un conjunto de embrague en el Estator, que dependiendo de la condición de carga existente en el Tren de Fuerza, permite fijar o liberar al Estator. Con lo anterior se consigue multiplicar el torque transmitido a la transmisión (al estar fijo el Estator), o sólo producir un acoplamiento fluido en donde no existe multiplicación de torque (Estator liberado). En esta condición el Estator puede girar libremente evitando que el aceite sea redirigido a la Impelente. La condición de estator libre se da cuando el equipo se está desplazando y ha salido de una condición de carga.

Figura No 20: Convertidor de par unidireccional

Permite que el estator gire libremente cuando no es necesaria la multiplicación del par, haciendo que el convertidor funcione como acoplamiento hidráulico. Tiene los siguiente elemento 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 aceite de regreso al impelente y multiplica el par. Modo abierto.- Cuando la velocidad del impelente y la turbina se encrementan, el aceite golpea la parte posterior de los álabes de estator, haciendo que este gire en sentido antihorario. Este hace que el estator pueda girar libremente sin enviar aceite de regreso al impelente. En este caso el convertidor funciona simplemente con un acople. Características y ventajas: Fase de traba del estator = Multiplicación del par. Fase de giro = Menos aumento de temperatura y reduce el arrastre del convertidor. Aplicaciones: En alguna mototraillas, retroexcavadoras cargadoras, camiones articulados y camiones de obra (OHT).

Figura No 20: Embragues Unidireccionales

b).- De Capacidad Variable.

El Convertidor de Torque de Capacidad Variable, (ver figura), posee dos Impelente, una Interna y otra Externa. La Impelente Externa posee un embrague hidráulico que permite aplicar la Impelente Externa con lo que se logra impulsar una mayor cantidad de aceite a la Turbina consiguiendo de esta forma un mayor torque en el Eje de Salida.

Al no estar activada la impelente externa (Embrague desaplicado), el volumen de aceite enviado a la Turbina es menor y por ende es menor el torque en el Eje de Salida, además con esto se consigue mejor rendimiento para el sistema hidráulico de implementos pues es menor la potencia del motor que está tomando el convertidor de torque.

Puede funcionar a capacidades diferentes. Un cambio en la capacidad del impelente trae como resultado un cambio de par de salida.

Figura N^o 20: Convertidor de capacidad variable

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 convertidor convencional.

A una presión mínima, el embrague se desengancha. En este caso la capacidad del convertidor está mínimo pues sólo el impelente interno envía aceite.

Características y ventajas:

• Disminuye el deslizamiento de las ruedas = Reduce el desgaste de los neumáticos.
• Incrementa la potencia disponible del motor hidráulico = Mejora el desempeño.
• Controlado por el operador = Permite el ajuste por parte del operador. Permitiendo una productividad máxima.

Aplicaciones:

Cargadores de ruedas grandes y mototraillas.

c).- De Embrague de Impelente (Impeller Clutch). El Convertidor de Torque con Embrague de Impelente (Impeller Clutch) mostrado en la Figura, posee un paquete de embrague de discos múltiples, que actúa sobre la Impelente con lo que es posible limitar el Torque en el eje de Salida controlando el patinaje del embrague. De esta forma se consigue eliminar el patinaje en las ruedas, reduciendo con ello el desgaste innecesario de neumáticos. 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 tráves del pedal de freno izquierdo. El embrague se activa hidráulicamente. Acopla al impelente con la caja del convertidor. Cuando el ECM incrementa la corriente, reduce la presión del embrague impelente. Cuando la corriente esta cero, la presión está al máximo y funciona como un convertidor convencional.

Figura No 27: Impeller Clutch

Características y ventajas:

• Disminuye el deslizamiento de las ruedas = Reduce el desgaste de los neumáticos.
• Incrementa la potencia disponible = Diseño hidráulico mejorado.
• Pedal del freno izquierdo controlado por el operador = Control de la máquina mejorada.
• Absorbe energía durante cambios direccionales = Mejora la vida útil del embrague direccional de la transmisión.

Aplicaciones:

Cargadores de ruedas grandes y mototraillas.

d).- De Embrague de Traba (Lock-up Clutch). El Convertidor de Torque con Embrague de Traba, mostrado en la figura, posee un paquete de embrague de discos múltiples, que actúa sobre la Turbina que al ser activado permite conectar en forma directa el volante del motor a la transmisión, transfiriendo la potencia del motor directamente a la transmisión. Lo anterior también se conoce como condición de “Mando Directo”. El Convertido de Torque con Embrague de Traba, también puede trabajar como un Convertidor Convencional, (Embrague de Traba desactivado ), multiplicando el par del motor. Lo anterior se conoce como condición de “Mando Convertidor”. 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 válvul solenoide del embrague que es activada por el ECM.

Figura No 27: Lock-Up Clutch

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 RCM especificadas para la activación.
3. En la máquina el estado de la velocidad y dirección, deben estar por lo menos dos 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 sobre revolución.

Características y ventajas:

• Transmisión mecánica = Acarreo más eficiente y mayor ahorro de combustible.

Aplicaciones:

Cargadores de ruedas grandes, mototraillas, camiones articulados y OHT.

1.1.7.3.- Divisor de Par.

Es un vonvertidor de par con engranajes planetarios integrados en su parte frontal. Esto permiete una división variable del par del motor entre el juego de engranajes planetario y el convertidor. La salida del juego de engranajes y del convertidor están conectadas ala 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 engranajes solar está conectado a la volante del motor. El portasatélites está empalmado al eje de salida.

Figura No 30: Divisor de par

Carga ligera:

• El portasatélites tiene poca resistencia a la rotación.
• El engranaje 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 engranaje 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 = Incrementa el par de salida cuando traba contra carga.
• Amortigua los golpes = Vida útil más prolongada para las piezas del tren de fuerza.
• Transmisión mecánica = Eficiencia incrementada para carga ligera.

Aplicaciones:

Tractores de cadenas.

1.1.7.4.- 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.

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 frio.

Se mide presión P# con las RPM en alta y aceite frio.

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 desgate en el convertidor. Flujo pobre de la bomba. Vávula 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.