5) powershift

7/28/2019 5) PowerShift

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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.


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El problema est en que un motor

slo da realmente potencia en una

gama determinada de

revoluciones por minuto (r.p.m)


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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 ....


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...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?


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Es un conjunto de engranajes y

ejes que transmiten la energa del

motor a las ruedas de traccin dela maquinaria.


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Y esta caja de cambios ofrece tres

grandes ventajas.


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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.


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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.


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Y, finalmente, cuando se necesita

velocidad se tiene una relacin

de desmultiplicacin baja o

marcha directa.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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.


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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


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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.


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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. .


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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.


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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:


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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.


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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.


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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.


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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.


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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...


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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.


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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


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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.


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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...


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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.


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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.


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El muelle que mantiene la tensin

contra la corredera es lo que

regula la presin del embrague enla caja de cambios.


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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.


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Y en esta posicin acciona el de

marcha atrs.


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Esta posicin corresponde al

punto muerto.


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Inmediatamente al lado se

encuentra la corredera que

determina la primera, segunda,

tercera, y siguientes velocidades.


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Primera...


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Segunda...


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Tercera...


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...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.


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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.


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Despus la que nos determina la

marcha adelante o la marchaatrs.


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El di il t l


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El diagrama ilustra el

aumento gradual de la

presin de la transmisin

modulada.Y la figura, la valvula

moduladora.


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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.


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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.


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