Lección 3: Sistemas de Mando del Tren de Fuerza

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Introducción

En esta lección estudiaremos los tipos de mandos de engranajes y demandos hidráulicos usados en el tren de fuerza. Los mandos deengranajes que se usan comúnmente en el tren de fuerza incluyen losengranajes planetarios, los engranajes de contraeje y los engranajesde corona y piñón. Los mandos hidráulicos que se usan comúnmenteen el tren de fuerza incluyen el acoplamiento hidráulico y el mandohidrostático.

Objetivos

Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad dedemostrar que tiene conocimiento de los mandos de engranaje, comoson los engranajes planetarios, los engranajes de contraeje y losengranajes de corona y piñón, así como de los mandos hidráulicosusados en los trenes de fuerza, mediante la selección de las respuestascorrectas en el examen de la unidad.

Material de referencia

Cuaderno del estudiante

Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 970F (SENR6627-01) págs.87-96

MANDOS DEL TREN DE FUERZA

• MA ND OS D E E NGR AN AJES

- Planetario

- C ontraeje

- C orona y piñón

• MA ND OS H ID RA ULICO S

- A coplamiento h id ráulico

- Hidrostát ico

Fig. 1.3.1 Componentes del tren de fuerza básico

Fig. 1.3.2 Conjunto de engranajes planetarios

Mandos de engranajes

Los conjuntos de engranajes planetarios se usan en las transmisiones, losdivisores de par y los mandos finales. Los conjuntos de engranajesplanetarios se denominan así por su funcionamiento similar al de unsistema solar. La figura 1.3.2 ilustra los componentes de un conjunto deengranajes planetarios. Los engranajes planetarios (1) se conocentambién como piñones o engranajes locos. El engranaje central (4)también se denomina engranaje solar. Alrededor del engranaje central (4)giran dos o más engranajes planetarios (1) en contacto continuo con elengranaje central. Los engranajes planetarios se montan en undispositivo portador (2) y giran sobre sus ejes mientras giran alrededordel engranaje central. Los engranajes planetarios también están encontacto continuo con los dientes internos de una corona más grande (3)que rodea el conjunto planetario.

Con los conjuntos de engranajes planetarios se logran diferentesrelaciones de engranajes, que impulsan y sostienen los tres miembros delsistema. Cuando un miembro se impulsa y otro se mantiene fijo, el tercermiembro es el que entrega la potencia de salida. Por ejemplo, si elengranaje central se impulsa y la corona se mantiene fija, los engranajesmás pequeños del dispositivo portador irán alrededor de la corona en elmismo sentido que el engranaje central. El portador girará a unavelocidad menor en una relación de engranajes baja.

Si el portaplanetarios se impulsa y la corona se mantiene fija, losengranajes planetarios pequeños del portador irán alrededor de la coronay obligarán al engranaje central a girar en el mismo sentido. El engranajecentral girará a una velocidad más alta.

Si se mantiene fijo el portaplanetarios y se impulsa el engranaje central,los engranajes planetarios del portador giran en el sentido opuesto alengranaje central y obligan a la corona a girar en sentido contrario. Paraalcanzar una gama infinita de par de salida y de relaciones de velocidadimpulsada, se usan muchas variantes del sistema planetario.

Unidad 1 1-3-2 Tren de Fuerza ILección 3

Ventajas del conjunto de engranajes planetarios

Las ventajas del conjunto de engranajes planetarios incluye un diseñocompacto con muchas variaciones en un conjunto pequeño. Másdientes están en contacto para una suave transmisión de potencia, y lacarga de los engranajes está equilibrada. El conjunto de engranajesplanetarios también suministra un número infinito de selecciones derelaciones de engranaje. Sin embargo, los engranajes planetarios sonmás pesados y costosos que otros sistemas de mando.

Unidad 1 1-3-3 Tren de Fuerza ILección 3

VENTAJAS DEL CONJUNTO DEENGRANAJES PLANETARIOS

• Con jun to pequeño con diseño compacto con algunas variaciones

• Más d ien tes en contacto para transferencia de po tenc ia más suave

• La carga de los engranajes está equi librada

• Selección inf ini ta de relación de engrana jes

Fig. 1.3.3 Ventajas del conjunto de engranajes planetarios

Transmisión planetaria y mando final planetario

La transmisión planetaria de la figura 1.3.4 y el mando finalplanetario de la figura 1.3.5 son dos ejemplos de conjuntos deengranajes planetarios que se emplean en los trenes de fuerza.

Unidad 1 1-3-4 Tren de Fuerza ILección 3

Fig. 1.3.4 Transmisión planetaria

Fig. 1.3.5 Mando final planetario

Fig. 1.3.6 Conjunto de engranajes de contraeje

Los engranajes de contraeje se usan principalmente en lastransmisiones manuales y servotransmisiones. Los conjuntos deengranajes de contraeje (figura 1.3.6) permiten cambiar un conjuntode engranajes sin alterar las otras relaciones de engranajes. Losengranajes se montan sobre ejes paralelos. La dirección de la fuerzano se puede cambiar, a menos que un engranaje loco esté equipado alconjunto de engranajes de contraeje. Un engranaje en un eje impulsaa otro engranaje sobre un segundo eje. Un conjunto de engranajes decontraeje se puede equipar con varios engranajes y ejes para lograrvelocidades diferentes.

Unidad 1 1-3-5 Tren de Fuerza ILección 3

Fig. 1.3.8 Mando final de contraeje (engranaje principal)

Mando final de contraeje (engranaje principal)

La transmisión de contraeje de la figura 1.3.7 y el engranaje principalde mando final de la figura 1.3.8 son dos ejemplos de un conjunto deengranajes de contraeje usados en el tren de fuerza.

Unidad 1 1-3-6 Tren de Fuerza ILección 3

Fig. 1.3.7 Transmisión de contraeje

Transmisión de contraeje

Las ventajas del conjunto de engranajes de contraeje incluyen menornúmero de piezas y menor peso. Un conjunto de engranajes decontraeje generalmente es menos costoso que un conjunto deengranajes planetarios.

Conjunto de engranajes de corona y piñón

El conjunto de engranajes de corona y piñón (figura 1.3.9) consta deuna corona y un engranaje de piñón. Los ejes de los engranajes estánen ángulo recto entre sí. El conjunto de engranajes de corona y piñónse usa para cambiar el sentido del flujo de potencia. El engranajepiñón impulsa la corona. Cada engranaje está ahusado para permitirun contacto correcto de los dientes. El conjunto de corona y piñónpermite que el flujo de potencia gire en curva.

Fig. 1.3.9 Conjunto de engranajes de corona y piñón

Unidad 1 1-3-7 Tren de Fuerza ILección 3

Fig. 1.3.10 Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñónde un tractor de cadenas

Fig. 1.3.11 Conjunto de engranajes cónicos de corona ypiñón en máquinas de ruedas

Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón en máquinasde ruedas

Los engranajes cónicos de corona y piñón están en un conjuntoacoplado. El conjunto de engranaje de corona de la figura 1.3.10 seusa en los tractores de cadenas, para transmitir la potencia desde latransmisión hasta el mando final. El conjunto de corona de la figura1.3.11 se usa en los equipos de ruedas para transmitir la potenciadesde la transmisión hasta el diferencial. Observe que la corona de losequipos de ruedas es parte del conjunto del diferencial.

Unidad 1 1-3-8 Tren de Fuerza ILección 3

M OTO RB O MBA

HIDRAUL ICAMOTOR

HIDRAUL ICO

M OTO RH IDR AUL ICO

MA ND OF IN AL

MA N DOFIN AL

MOTORBOM BA

HID R AU LIC AM OTO R

HIDR AU LIC O

TR AN SM IS IONO

D IF ERE NC IAL

M AN DOFINAL

C O NEX ION H IDR AU LIC A

Fig. 1.3.12 Sistema de mando hidrostático básico

Mandos hidráulicos

Los mandos hidráulicos son otro método de transferir potencia delmotor al terreno. En reemplazo de los engranajes, el fluido transmitela potencia del motor a la transmisión o a los motores de los mandoshidráulicos.

Las dos clases de mandos hidráulicos son el mando hidrostático y elde acoplamiento hidráulico. El sistema de mando hidrostático básicoconsta de una bomba hidráulica, las tuberías y el (los) motor(es). Elacoplamiento hidráulico o rodete/turbina suministra la conexiónhidráulica entre el motor y la transmisión. El acoplamiento hidráulicodesempeña las mismas tareas que el embrague mecánico, pero paratransferir la potencia, se usa fluido de aceite hidráulico en vez dediscos de fricción.

En un sistema de mando hidrostático (figura 1.3.12) la tubería une labomba y el motor en un circuito hidráulico cerrado. La bomba es laparte central del mando hidrostático. La bomba convierte la energíamecánica en energía hidráulica. Las tuberías llevan el fluido a altapresión de la bomba al motor y retornan el fluido a baja presión delmotor a la bomba.

El motor convierte la energía hidráulica en trabajo mecánico. Elmotor se conecta a la pieza del equipo que desarrolla el trabajomecánico de impulsión del equipo. Dependiendo del equipo, estospueden ser los mandos finales de las ruedas, el diferencial o latransmisión.

Los mandos hidrostáticos ofrecen una gama infinita de velocidades yproveen un medio relativamente simple de transferir la potencia alterreno (para impulsar la máquina).

Unidad 1 1-3-9 Tren de Fuerza ILección 3

El Cargador de Ruedas 902 que se muestra en la figura 1.3.13 y laSegadora Trilladora LEXION de la figura 1.3.14 son ejemplos deequipos con sistemas de mando hidrostáticos.

Fig. 1.3.13 Cargador de Ruedas 902

Fig. 1.3.14 Segadora trilladora LEXION

Unidad 1 1-3-10 Tren de Fuerza ILección 3

Fig. 1.3.15 Acoplamiento hidráulico

Acoplamiento hidráulico

En un acoplamiento hidráulico o mando impulsor de turbina (figura1.3.15), el rodete y la turbina se sitúan muy cerca uno del otro en unacaja cerrada llena de aceite. El rodete es el elemento impulsor,mientras que la turbina es el elemento impulsado. La fuerza del motorgira el rodete. El rodete actúa como una bomba para impulsar elfluido hacia la turbina. El fluido en remolino empuja los álabes en laturbina y hace que está gire. La turbina está conectada a la salida dela potencia.

El rodete tiene la forma de un tazón y está lleno de aceite. Debido algiro, el rodete produce una fuerza centrífuga que hace que el aceite sedesborde sobre el borde externo del tazón. La turbina, que tambiéntiene forma de tazón, está sobre el rodete de tal forma que el fluidodel rodete fluye dentro de la turbina. La fuerza de impacto del fluidotransmite el par del rodete a la turbina. Los principios defuncionamiento de la transmisión del par a través de mandoshidráulicos se denominan "hidrodinámicos". La hidrodinámica es ladinámica de los fluidos incompresibles en movimiento.

Los fluidos de un mando hidrodinámico permiten transmitir el parcon menor impacto que en un engranaje mecánico o mando decadena. La transferencia de potencia, más gradual, pone menostensión en la tubería de mando para obtener una mayor vida útil delequipo.

Unidad 1 1-3-11 Tren de Fuerza ILección 3

Tractor de cadenas

Los acoplamientos hidráulicos, como los convertidores de par, operansegún los mismos principios hidrodinámicos. Los convertidores depar se pueden encontrar en muchos equipos con servotransmisiones(figura 1.3.16).

Unidad 1 1-3-12 Tren de Fuerza ILección 3

Fig. 1.3.16 Tractor de cadenas

PRACTICA DE TALLER 1.3.1: TREN DE FUERZA

Práctica de taller 1

Herramientas necesarias:

1 1P0510 GRUPO IMPULSOR1 2P8312 PINZAS1 8T0461 JUEGO DE HERRAMIENTAS DEL TECNICO DE SERVICIO2 6V2156 SOPORTE DE ESLABON

Objetivo: El estudiante demostrará su capacidad para desarmar, revisar y armar el convertidor de parde una máquina 970F.

Instrucciones: Desarme y arme el convertidor de par de la máquina 970F. Use como guía lapublicación “Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 970F” (SENR6627-01) págs 87 – 96.

Unidad 1 - 13 - Tren de Fuerza IPráctica de taller 1.3.1

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NOTAS

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