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8/16/2019 Manual Transmisiones Caterpillar Trenes Potencia Tipos Componentes Convertidor Divisor Par Sistema Mando Infe…

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MANUAL DEL ESTUDIANTEINSTRUCCION TECNICA

CURSO : TRANSMISIONESTEMA : INTRODUCCION y COMPONENTES

DESARROLLO TECNICOMARZO - 2006

PROGRAMA DE CAPACITACIÓN TÉCNICA COMPLEMENTARIAORIENTADO AL PERSONAL DE VENTAS DE REPUESTOS

http://www.maquinariaspesadas.org/


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Índice generalMÓDULO 1: INTRODUCCIÒN A LOS TRENES......................................... 1LECCIÓN 1.1: PRINCIPIOS DE TRANSMISION DE POTENCIA.............................................3LECCIÓN 1.2: TIPOS DE TRENES DE POTTENCIA...................................................................5

MÓDULO 2: FUNCION DE LOS COMPONENTES IMPORTANTES DEL TREN DE POTENCIA............................................................9

LECCIÓN 2.1: CONVERTIDOR DE PAR Y DIVISOR DE PAR..................................................10LECCIÓN 2.2: TRANSMISIONES......................................................................................... ........21

MÓDULO 3: SISTEMA DE MANDO INFERIOR........................................ 75LECCIÓN 3.1: FUNCION DE LOS EJES .....................................................................................75LECCIÓN 3.2: TIPOS Y COMPONENTES...................................................................................77



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AGENDA DEL CURSO

PRIMER DIA Mañana • Presentación Inicial, Expectativas.

Tarde • Modulo 1• Modulo 2

SEGUNDO DIA Mañana • Modulo 3

Tarde • Examen Final• Encuesta.

Horario de clase : de 8:10 a.m. a 6:00 p.m.Horario de Intermedios : 10:30 a.m. y 3:30 p.m. Duración : 15 minutosHorario de Almuerzo : 1:30 p.m. Duración : 45 minutos

Las horas de intermedio y de almuerzo son recomendadas.



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CURSO: TRENES DE POTENCIA I 1 Material del Estudiante

FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico Tren de Fuerza PCTC

MODULO 1: INTRODUCCION A LOS TRENES DE POTENCIA

El propósito de este modulo es introducir al estudiante en losconceptos y fundamentos de los trenes de potencia

OBJETIVOSAl termino de este modulo, el estudiante estará en capacidad de:

A. Explicar cual es la función del tren de potencia.B. Poder identificar los diferentes tipos mas usados en equipo

pesado.



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DESARROLLO TECNICOMARZO -2006

MODULO 1

INTRODUCCIÓN A LOSTRENES DE POTENCIA



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Funciones del t ren de fuerza

En la moderna maquinaria de hoy, el tren de potencia transfierepotencia desde la volante de un motor a las ruedas o cadenas parapropulsar la maquina. Pero el tren de potencia hace más que eso. Siun motor es acoplado directamente a las ruedas del vehículo, elvehículo funcionaria constantemente a la velocidad del motor.

El tren de potencia provee un medio de desconexión y control de lapotencia del motor. Las funciones básicas de un tren de potencia son:

• Conectar y desconectar la potencia del motor a las ruedas o cadenas• Modificar el torque y la velocidad• Proveer un medio para la marcha en reversa• Igualar la distribución de potencia entre las ruedas (permitiendo alvehículo girar)

1.1 Principios de Transmisión de Potencia

La POTENCIA es un término usado para describir la relación entre eltrabajo y el tiempo. Se define potencia como la capacidad de realizarel trabajo o de transferir energía. En otras palabras, la potencia midecuan rápido es realizado un trabajo. La energía es igual al trabajorealizado dividido por la cantidad de tiempo que toma hacer el trabajo

o t W

P =, donde P es la potencia, W el trabajo y t el tiempo.

DEFINICIONES FUERZA es la medida de potencia de empuje que aplicada un objetocontra otro.

La fuerza causa aceleración. Si usted aplica una fuerza a un carro de juguete (por ejemplo, empujándolo con la mano), éste empezará amoverse. El movimiento del carro está gobernado por la Segunda Leyde Isaac Newton sobre el cuál se fundamenta la Mecánica Clásica. LaSegunda Ley de Newton sostiene que la aceleración (a) de un objetoes directamente proporcional a la fuerza (F) aplicada, e inversamente

proporcional a la masa del objeto (m). Es decir, a mayor fuerza que seaplique a un objeto, mayor será la aceleración; y a mayor masa delobjeto, menor será la aceleración. La Segunda Ley de Newton seresume en la siguiente fórmula: d

F a = , ó mxaF = .TRABAJO es igual a la fuerza aplicada para mover un objetomultiplicado por la distancia recorrida por el objeto. Según las leyes demovimiento de Isaac Newton, el trabajo es igual a la fuerzamultiplicada por la distancia que se mueve un objeto. Fxd W = , ladistancia sólo se cuenta si está en la dirección de la fuerza que seaplica.

Por ejemplo, Levantar un peso desde el piso para colocarlo en unamesa es un buen ejemplo de trabajo mecánico realizado. La fuerza es



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igual al peso del objeto y la distancia es igual a la altura de la mesa. Siel peso se ubica en el piso de otra habitación; es levantado,transportado y finalmente colocado sobre la misma mesa, realmenteno se hizo más trabajo que el primer caso en donde no se pasa de unahabitación a otra. Quizás la persona que se haya encargado de hacer

esta tarea se sienta como si hubiera trabajado más, pero mientras lapersona está caminando horizontalmente, la fuerza del peso es verticaly la fuerza del peso no desarrolló mayor trabajo que el primer caso.

Sustituyendo la definición de trabajo dentro de la definición dePOTENCIA (energía) tenemos que la potencia es igual a la fuerzaaplicada para mover un objeto multiplicada por la velocidad a la que

viaja el objeto.t

d F P = , entonces la potencia es la medida de la

rapidez con la que se puede hacer un Trabajo.

Por ejemplo, utilizando una palanca, se puede lograr 200 lbf-pie detorque. Pero podría hacer que la palanca gire unas 3000 veces porminuto? Esto es exactamente lo que el motor de un automóvil hace. Launidad del SI para medir la Potencia es el Watts. Un Watts es igual a 1Newton-metro por segundo (Nm/s). Usted puede multiplicar la cantidadde torque en Newton-metro por la velocidad de giro (1/s) paraencontrar la potencia en Watts. Otra manera de ver la potencia escomo una unidad de velocidad (m/s) combinada con una unidad defuerza (N). Si usted estuviera empujando algo con una fuerza de 1 Nlogrando que se mueva a una velocidad de 1 m/s, la potenciadesarrollada sería de 1 Watts

TORQUE es la fuerza de torsión aplicada a un objeto que hace girar alobjeto sobre su eje de rotación. La magnitud o cantidad de torque esigual a la magnitud de la fuerza aplicada multiplicada por la distanciaentre el eje de la rotación del objeto y el punto donde se aplica lafuerza. Mientras que una fuerza aplicada a un objeto tiende a cambiarel movimiento lineal del objeto, el torque aplicado a un objeto tiende acambiar el movimiento rotatorio del mismo.

La cantidad de torque disponible en una fuente de potencia esproporcional a la distancia del centro al cual esta es aplicada. En lafigura la palanca tiene mayor fuerza de torsión mientras que el objetoeste más cerca al punto de apoyo (diagrama de la derecha), y el puntodonde se aplique la fuerza de estar mas alejado al punto de apoyo enel lado opuesto a la carga, así se conseguirá una mayor capacidad detorque requerido.



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1.2 Tipos de Tren de PotenciaLos trenes de potencia utilizados en la mayoría de equipos ymaquinaria de construcción de hoy en día se pueden clasificar en trestipos básicos:

• Mecánicos• Hidrostáticos• Mando Eléctrico

A. Trenes de Potencia Mecánicos

En el tren de potencia mecánico, la potencia del motor es transferida através de un acoplamiento (embrague o convertidor de torque) a latransmisión. De la transmisión la potencia es transferida al diferencial,

mandos finales y a las ruedas o cadenas.Los trenes de potencia mecánicos cuentan con los siguientescomponentes:

Motor: Provee la potencia para operar el vehículo

Acoplamiento: Conecta la potencia del motor al resto del trende potencia. Los embragues pueden desconectar la potenciadel motor del resto del tren de potencia. Esto le permite almotor funcionar mientras que la maquina se encuentradetenida. Los convertidores de torque y los divisores de torque

proporcionan siempre un acoplamiento fluido para conectar almotor con el resto del tren de potencia. Esta conexión puedeser directa si la maquina viene equipada con un embrague debloqueo.

Transmisión: Controla la velocidad de salida, dirección ytorque de la potencia entregada al tren de potencia

Diferencial: Transmite la potencia a los mandos finales yruedas mientras permite que cada rueda gire a diferentevelocidad.

Mando final: Conecta la potencia con las ruedas o cadenas.



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Dispositivo de tracción: Propulsa la maquina a través de lasruedas o cadenas.

B. Trenes de Potencia Hidrostáticos

Los trenes de potencia hidrostáticos, como su nombre lo indica, usa unfluido para transmitir la potencia del motor a los mandos finales de lamaquina. La potencia del motor es transferida a una bomba hidráulica.La bomba provee de caudal y presión de aceite a un motor hidráulicode mando. Este motor hidráulico transfiere la potencia a la transmisióno directamente al mando final.

Los componentes típicos de un tren de potencia hidrostático son lossiguientes:

Motor: Provee la potencia para operar el vehículo y accionar labomba(s) hidráulica.

Bomba(s) hidráulica: Produce la presión y caudal paraaccionar el motor(s) hidráulico.

Motor(s) hidráulico: Provee de potencia a la transmisión odirectamente al mando final.

Transmisión: Controla la velocidad de salida, dirección ytorque de la potencia entregada al tren de potencia.

Diferencial: Transmite la potencia a los mandos finales yruedas mientras permite que cada rueda gire a diferentevelocidad.


Dispositivo de tracción: Propulsa la maquina a través de las



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ruedas o cadenas.

C. Trenes de potencia con mandos eléctricos

En trenes de potencia con mando eléctrico, la electricidad es utilizadapara transmitir la potencia del motor a los mandos finales de lamaquina. La potencia del motor es transferida a un generado de

corriente alterna AC. La electricidad del generador es usada paraaccionar los motores eléctricos en los mandos finales. Estos motorespueden ser de corriente continua CC (como se muestra en la figura dearriba) o de corriente alterna CA.

Los componentes típicos de un tren de potencia con mando eléctricoson los siguientes:

Corriente continua CC

Motor: Provee de potencia para operar el vehículo.

Generador CA: Convierte la energía mecánica del motor enenergía eléctrica.

Rectificador: Convierte la corriente alterna CA en corrientecontinua CC.

Excitador de campo: Controla la velocidad de los motoreseléctricos.

Motores eléctricos de CC: Proveen de potencia a los mandosfinales.




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DESARROLLO TECNICOMARZO -2006

MODULO 2

FUNCION DE LOSCOMPONENTES DEL TREN

DE POTENCIA



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MODULO 2: FUNCION DE LOS COMPONENTESIMPORTANTES DEL TREN DE POTENCIA

El propósito de este modulo es introducir al estudiante en losconceptos y fundamentos de los trenes de potencia

OBJETIVOSAl termino de este modulo, el estudiante estará en capacidad de:

A. Explicar como trabajan los componentes en un sistema del trende potencia.

B. Entender el funcionamiento de las servo transmisiones

POWER SHIFT.



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2.1 Convertidor de par y Divisor de par.

Las transmisiones por fluidos han estado en uso desde los primeros diseñosde la maquinaria. Una de las formas más básicas de transmisión por fluidoes la rueda de agua. Muchos de los molinos y de las fábricas en la Américacolonial fueron accionados muy eficientemente por ruedas de agua. Lastransmisiones por fluidos ahora se utilizan en algunas de las más sofisticadamaquinas modernas como las transmisiones hidrostáticas.

Los sistemas de transmisión por fluidos son susceptibles a las fugas y a losproblemas relacionados con la temperatura.

Bombas y Motores Hidráulicos

La transmisión por fluido en un tren de potencia convierte la potenciamecánica del motor en potencia hidráulica y después convierte la potenciahidráulica de nuevo a potencia mecánica para mover la máquina. Estaconversión de potencia es hecha usando un sistema hidrostático o por lahidrodinámica. Un sistema hidrostático es un sistema hidráulico de circuitocerrado que utiliza el líquido bajo alta presión y baja velocidad paratransmitir potencia. Una bomba hidráulica, accionada por el motor,proporciona el flujo de aceite a un motor hidráulico que propulsa la máquina.

Propiedades de los fluidos

Dos principios de la hidráulica se requieren entender un sistema deimpulsión hidrostático:

- Los líquidos no tienen forma propia: los líquidos no tienen ningunaforma y por lo tanto, asume la forma del recipiente que lo contiene.



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- Los líquidos no son compresibles: La Ley de Pascal de los estadosde los líquidos dice que el "cambio en la presión aplicada a unlíquido contenido se transmite uniformemente a cada punto dellíquido y a las paredes que contienen el líquido".

Benéficos de la Transmisión por fluidos

En un sistema de transmisión hidrostática, un número de pistones se utilizanpara transmitir potencia. Un grupo de pistones en la bomba envía potencia aotro grupo de pistones en el motor. En una transmisión hidráulica tipomotor-bomba, el caudal de aceite determina la velocidad. La cantidad detorque es determinado por la presión. La dirección del flujo de aceitecontrola la dirección del flujo de potencia. Las ventajas de un sistema detransmisión por fluido incluyen:

• Pocas piezas,• Menor desgaste, y• Gamas infinitas de velocidad.

Acoplamientos Hidráulicos

La hidrodinámica utiliza aceite a bajas presiones y altos caudales paratransmitir la potencia a través de un acoplamiento hidráulico.

Un acoplamiento hidráulico consiste principalmente en un impulsor (bomba)y una turbina. EL impulsor (accionado por el motor) fuerza un flujo de aceitedentro de la turbina, la cual transfiere la potencia hacia la transmisión.



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transmisión. Cuando una máquina está trabajando contra una carga, elconvertidor puede multiplicar la fuerza del motor hacia la transmisión.

Componentes

Componentes del convertidor deTorque :El impeler (rojo) gira con elmotorLa turbina (azul) esta unida conel eje de salida.Y el estator (verde) permaneceestático.

Flujo de aceite en el convertidor

La figura muestra un corte en sección del convertidor de torque. LA carcasay el impulsor rotatorio se muestran en rojo, la turbina y el eje de salida semuestran en azul y el stator se muestra en verde. Las flechas indican el flujode aceite. El puerto de entrada de aceite esta justo encima del eje de saliday el puerto de salida está en el soporte del convertidor debajo del eje desalida. El aceite de la bomba fluye a través de la válvula de alivio delconvertidor (no mostrada). La válvula de alivio de entrada controla la presiónmáxima del aceite dentro del convertidor. El caudal de aceite atraviesa lacaja del impulsor y lubrica los rodamientos. Entonces el aceite fluye a travésdel convertidor como se describiera previamente. El aceite sale delconvertidor a través de la válvula de alivio de salida. La válvula de aliviocontrola la presión mínima dentro del convertidor. El aceite debepermanecer bajo presión en el convertidor para reducir o minimizar lacapitación que reduce su eficiencia. Cavitacion es la formación de burbujasde vapor de aceite alrededor de los alabes.

Principios del convertidor de torque



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- El convertidor de torque absorbe las cargas de impacto.- La viscosidad del aceite de convertidor de torque es un buen medio

para transmitir potencia.- El aceite es necesario para reducir la cavitacion, extraer el calor, y

para lubricar los componentes de convertidor de torque.- El convertidor de torque se ajusta a la carga de la máquina.- Bajo una alta carga, el impulsor gira más rápidamente que la turbina

aumentando el torque y reduciendo la velocidad.- Con una pequeña carga, el impulsor y la turbina giran casi a la

misma velocidad. Esto aumenta la velocidad y disminuye el torque.- Bajo una condición de calado, la turbina es estacionaria y el impulsor

está rodando. El torque máximo es producido y la turbina se detiene.

Características y Ventajas

• Multiplicación de Par: Incrementa la salida de par cuandotrabaja contra una carga.

• Automático: Permite el cambio 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.

C.- Divisor de Par

- Es un convertidor de par con engranajes planetarios integrados ensu parte frontal.

- Esto permite una división variable del par del motor entre el juego deengranajes planetario y el convertidor.

- Las salidas del juego de engranajes y del convertidor estánconectadas al eje de salida del divisor de par.

- El convertidor proporciona multiplicación de par para las cargaspesadas mientras que el juego de engranajes planetario proporcionacerca del 30% de transmisión mecánica en situaciones de cargaligera.

- La corona está empalmada a la turbina.- El solar está conectado a la volante del motor.- El portasatélites está empalmado al eje de salida.



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1) Volante2) Carcasa giratoria3) Impelente4) Turbina5) Estator

6) Eje de salida7) Conducto deingreso de aceite

8) Conducto de salidade aceite

9) Solar10) Satélite11) Porta satélite12) Anular


_ Multiplicación de par: Incrementa el par de salida cuando trabajacontra una carga.

_ Amortigua los golpes: Vida útil más prolongada para las piezas deltren de fuerza.

_ Transmisión mecánica: Eficiencia incrementada para carga ligera. _ Permite una transmisión directa de la potencia

Aplicaciones

- Tractores de cadenas.

D. Embrague de Traba (Lock Up Clutch)

- Proporciona conexión directa entre la transmisión y el motor.- Funciona igual que un convertidor de torque estándar cuando no

esta en mando directo.- Se engancha automáticamente cada vez que las condiciones de

funcionamiento exigen transmisión mecánica, dando mayoreficiencia al tren de mando.

- Su eficiencia es mayor a altas velocidades.- 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 válvula

solenoide del embrague que es activada por el ECM.



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- Condiciones para que se active: _ Interruptor de habilitación en ON (conectado). En los

camiones es automático. _ La velocidad de salida del convertidor es mayor que las RPM

especificadas para la activación. _ La máquina ha estado en la velocidad y dirección actuales

por al menos 2 segundos. _ El pedal de freno izquierdo no debe estar oprimido.

- Se desengancha durante un cambio o cuando la velocidad de salidadel convertidor cae por debajo de las RPM especificadas para suactivación.

- Por seguridad no puede engancharse si la velocidad de salida es desobre revolución.

Componentes

- Conjunto de Embrague- Válvula de control LockUp- Impulsor- Turbina- Estator- Caja

Beneficios del Convertidor LockUp

• Permite flexibilidad en aplicaciones de maquina• Provee multiplicación de torque para altas cargas• Provee transmisión directa para mayores velocidades• Transmisión mecánica: Acarreo más eficiente y mayor ahorro

de combustible.

Aplicaciones

- Cargadores de Rueda Grandes, Mototraillas, Camiones Articulados yOHT.



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E. Embrague Unidireccional (One Way Clutch)

- Permite que el estator gire libremente cuando no es necesaria lamultiplicación de par, haciendo que el convertidor funcione como unacoplamiento hidráulico.

- Tiene los siguientes elementos adicionales: Una leva, rodillos,resortes y una maza.

- Modo Cerrado.- Bajo carga, el aceite empuja los alabes del estatoren sentido horario, por lo que los rodillos se traban y fijan al estator.En este caso el estator envía el aceite de regreso al impelente ymultiplica el par.

- Modo Abierto.- Cuando la velocidad del impelente y la turbina seincrementan, el aceite golpea la parte posterior de los alabes delestator, haciendo que este gire en sentido antihorario. Esto hace queel estator pueda girar libremente sin enviar el aceite de regreso al

impelente. En este caso el convertidor funciona simplemente con unacople.- Es utilizado con los convertidores de lockup, permitiendo que el

estator gire libremente en mando directo.


- Multiplicación de torque bajo altas cargas- Menor generación de calor- Reducido arrastre del convertidor- Fase de traba del estator : Multiplicación de par- Fase de giro libre: Menos aumento de temperatura y reduce el

arrastre del convertidor.Aplicaciones

- En algunas mototraillas, retroexcavadoras cargadoras, camionesarticulados y camiones de obra (OHT).



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F. Embrague de Impelente (Impeller Clutch)

- Hace posible la variación de par de salida del convertidor sobre unagama extensa.

- Incluye una válvula de solenoide de embrague y un paquete deembrague de discos múltiples.

- La válvula de solenoide del embrague del impelente, controlada porel módulo de control de la transmisión (ECM), se activa a través delpedal de freno izquierdo.

- El embrague se activa hidráulicamente. Acopla al impelente con lacaja del convertidor.

- Cuando el ECM incrementa la corriente, se reduce la presión delembrague del impelente.

- Cuando la corriente está en cero, la presión está al máximo yfunciona como un convertidor convencional.

- Partes de embrague del impulsor- Impulsor- Carcasa- Estator- Turbina- Embrague Lockup



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- Disminuye el deslizamiento de la rueda: Menor desgaste de losneumáticos.

- Incrementa la Potencia disponible: Desempeño hidráulico mejorado.- Pedal de freno Izquierdo controlado por el operador: Control de la

máquina mejorado.- Absorbe energía durante los cambios: Mejora la vida útil del

embrague direccionales (direccional de la transmisión).

Aplicaciones

- Cargadores de Rueda Grandes y Mototraillas.

G. Convertidor de Capacidad Variable

- Permite que el operador pueda limitar el incremento de fuerza en elconvertidor de par para reducir el deslizamiento de las ruedas ydesviar parte de la potencia del motor hacia el sistema hidráulico.

- Puede funcionar a capacidades diferentes. Un cambio en la

capacidad del impelente trae como resultado un cambio de par desalida.



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- Elementos adicionales:- Impelente Externo.- Es el segundo impelente dentro del

convertidor de par. Esta unido a la caja del convertidor por unembrague accionado por un pistón.

- Embrague del Impelente.- Es activado hidráulicamente y

controlado por el sistema hidráulico de la transmisión.- A una presión del embrague de la impelente máxima, el embrague

se engancha por completo y no hay deslizamiento del embrague.Esto hace que el convertidor funcione como un convertidorconvencional.

- A una presión mínima, el embrague se desengancha. En este casola capacidad del convertidor está al mínimo pues sólo el impelenteinterno envía aceite.


- Disminuye el deslizamiento de las ruedas: Reduce el desgaste delos neumáticos.

- Incrementa la potencia disponible del motor: Mejora el desempeñohidráulico.

- Controlado por el operador: Permite el ajuste por parte del operador.- Permite productividad máxima.

Aplicaciones- Cargadores de ruedas grandes y mototraillas.



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2.2 Transmisiónes

EL componente que permite variar las diferentes velocidades (relaciones de transmisión)y sentido de marcha de los equipos pesados es la “Transmisión”. En esta lección tratarade los diferentes tipos de transmisiones, su descripción, partes, funciones, operación ylos diferentes controles (hidráulicos y electrónicos) que intervienen.

• Transmisiones Manuales• Transmisiones Power Shift• Válvulas de Control• Control Electrónico

Transmisiones Manuales

Una Transmisión Manual utiliza engranajes y ejes para seleccionar varias relaciones detransmisión. Un "tren de engranaje" es una serie de engranajes que estan "acoplados"o engranados. El tren de engranaje transfiere y adapta la energía del motor a las ruedaso cadenas.

La velocidad del eje de salida comparada a la velocidad del eje de entrada varía encada posición de los engranajes. Esto permite que el operador cambie el torque que seprovee al mando final. Cuando se selecciona una baja relacion entre engranajes, seaumenta el troque y se disminuye la velovidad. En sentido inverso al seleccionar unaalta relacion entre engranajes, se disminuye el torque y se aumenta la velocidad.

Reducción de marcha y Sobremarcha

La reducción de marcha ocurre cuando un engranaje pequeño conduce un engranajemás grande para aumentar la fuerza de giro o el esfuerzo de torsión. La reducción demarcha se utiliza en las relaciones de engranajes más bajas de la transmisión. Lasobremarcha se genera cuando un engranaje más grande conduce un engranaje máspequeño. La velocidad del engranaje de salida aumenta, pero el torque disminuye. Lastransmisiones manuales utilizan generalmente engranajes rectos o engranajeshelicoidales.



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Componentes

La figura 3.1.5 ilustra los componentes principales de una transmisión manual. Lalocalización y la función de estos componentes se describen a continuación:

• Carcasa de la transmisión (1): Soporta los cojinetes y los ejes y contiene elaceite de la transmisión.

• Eje de entrada (2): Transfiere la potencia del embrague a los engranajesdel contra eje

• Contra eje de la transmisión (3): Transfiere la potencia desde el eje deentrada al aeje de salida.

• Eje de salida (4): Transfiere la potencia del contraeje al mando final.• Palanca de cambios (5): Permite que el operador cambie manualmente la

relación de engranajes.

Tipos de transmisiones manuales

Los tres tipos más comunes de transmisiones manuales son:

Transmisión de engranajes deslizantes: Tiene dos o más ejes montados enparalelo o en línea con engranajes rectos deslizantes dispuestos de forma queengranen uno con otro y proporcionen un cambio en velocidad o dirección.

Transmisión de collar deslizante: Tiene ejes paralelos de acoplamiento constante,el cambio de marcha se logra trabando los engranajes de giro libre a sus ejesusando collares deslizantes.

Transmisión Sincronizada: También tiene engranajes en acoplamiento constante,las velocidades de los engranajes acoplados se sincronizan antes de queenganchen para eliminar ruido.

De Engranaje Deslizante



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La transmisión de engranajes deslizantes pueden encontrarse en pequeñas segadorasde césped y pequeños tractores agrícolas. Algunos tractores Caterpillar antiguos comolos D3, D4 y D6 utilizan este tipo de transmisión.

Esta transmisión contiene principalmente engranajes rectos y ejes que proveen unaamplia variedad de velocidades. Asimismo se puede configurar con ejes de entrada ysalida en paralelo (figura 3.1.7) o con ejes de entrada y salida en línea.

Cuando los ejes de entrada y salida están en paralelo, el eje de entrada conduce al ejede salida. El eje de salida transmite la energía. Hay normalmente un tercer eje (eje locode reversa figura 3.1.7) que invierte o varía aun más el flujo de energía. Los tres ejesestán en paralelo y trabajan conjuntamente al cambiar la posición de sus engranajes.La configuración mostrada (figura 3.1.7) proporciona tres velocidades hacia adelante yuna velocidad en reversa.

Transmisión de engranajes deslizantes con ejes en línea

Cuando los ejes de entrada y salida se montan en línea recta pero no están conectados(figura 3.1.8), un contraeje transmite la energía entre ellos. El flujo de energía mostradoen la figura superior corresponde a la primera marcha. La energía está fluyendo desdeel engranaje A en el eje de entrada al engranaje D en el contraeje, que gira en conjuntocon el engranaje F. El engranaje F entra en contacto con el engranaje deslizante Coriginando la rotación del eje de salida y así transmitir la energía a las ruedas.

Una característica de esta transmisión es una alta relación de transmisión, la cual estransferida por medio del contraeje. Esto es generado al conectar los engranajes A y B,que traban los ejes de entrada y salida.



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Transmisión de Engranajes deslizantes de Tractor D6C

Estos dos diseños básicos de transmisiones presentan muchas variaciones. Seproporcionan, a menudo, en configuraciones de diez velocidades hacia delante y dosvelocidades en reversa.

La figura 3.1.9 muestra una transmisión manual del D6C. Las posiciones de los tresejes paralelos en la transmisión se pueden observar en el extremo derecho de lamisma. El eje superior de la transmisión (eje de entrada) está conectado con el motor através del embrague volante. El contraeje está a la derecha y el eje de salida el la partebaja de la transmisión. Las dos palancas de cambio, que el operador utiliza pararealizar los cambios de marcha, son las de selección de sentido de marcha (en la parteposterior) y la palanca de cambio de velocidad.

Mecanismo de cambio de marcha

La figura 3.1.10 muestra el mecanismo de cambio de marchas de una transmisiónmanual con la cubierta de los controles de cambios desmontada. Los controles decambios se utilizan para cambiar las distintas posiciones de los engranajes. En estastransmisiones, los engranajes o los collares se mueven por medio de una horquilla quese aloja en una ranura o surco en el collar o el engranaje. Esta horquilla está conectaday accionada manualmente a la palanca de cambio. La palanca de cambio selecciona lasmarchas directamente en la transmisión desde la plataforma del operador.

La horquilla de cambio de sentido de marcha es una horquilla simple montada en laaprte superior de la tapa, y es la que se muestra en amarillo. Las otras tres horquillasmueven los diferentes engranajes de selección de velocidad. El eje de entrada y losengranajes de selección de dirección de marcha (delante / atrás) estan visibles dentrode la carcasa.

Las horquillas de seleccion, que accionan los engranajes o collares, estan unidas a pormedio de unos carriles o ejes de cambio de marchas. La palanca de cambio de



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marchas tiene una rotula que entra en un zócalo en la tapa o cubierta de la transmisión.Esto permite girar sobre un eje a la palanca de cambios permitiendole variasposiciones. Una extensión en el extremo inferior de la palanca de cambios similar a un“dedo” se inserta en las ranuras superiores de cada horquilla de velocidad para asiseleccionar o mover el engranajo o collarin correspondiente.

Por ejemplo, en una transmisión de cuatro velocidades, cuando la palanca de cambiose mueve de neutral (n) a la izquierda, la palance de cambio ingresa en la ranura delcarril de baja-y-segunda velocidad. Esta acción selecciona el carril, las horquillas, y losengranajes que se accionaran. Entonces, cuando la palanca se empuja hacia adelantea baja velocidad, el conjunto de carril se acciona hacia atrás, encrochando el engranajede baja.

Para mantener el carril en posición y para evitar que otros carriles se muevan, se utilizaun sistema de fijación. Los carriles de cambio de velocidad contienen bolas accionadaspor resorte que asientan sobre unas muescas maquinadas en los carriles,observándose tantas muescas como posiciones tenga el carril. Esto mantiene losengranajes acoplados.



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De Collar Deslizante

La transmisión de collar deslizante puede ser encontrada en algunos tractores antiguas

como los D7 y D8. Este tipo de transmisión manual presenta ejes paralelos conengranajes en acoplamiento constante. En marcha neutra, los engranajes son giranlibremente pero cuando se lecciona una marcha estos son trabados a sus ejes pormedio de los collares deslizantes. La transmisión de D7E (de collar deslizante) se ilustraen la figura 3.1.18.

Este tipo de transmisión usa engranajes helicoidales (figura superior) que permanecenen acoplamiento constante. Hay varias razones por las que los engranajes helicoidalesse utilizan en las transmisiones de tractores más grandes. Los dientes de engranajeshelicoidales son más fuertes que los dientes de engranajes rectos porque los dientes deun engranaje helicoidal son más largos que los dientes de un engranaje recto delmismo ancho. También, los engranajes helicoidales funcionan más suave y

silenciosamente que los engranajes rectos, porque varios dientes de un engranajehelicoidal están permanentemente engranados.

Funcionamiento



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La operación de una transmisión de collar será explicada mediante la demostración deun tren de engranaje de acople constante tipico. Los engranajes impulsores (figurasuperior) estan ranurados en conjunto a sus ejes y giran con ellos.

Los engranajes impulsores tienen agujeros lisos y giran sobre bocinas (fig. superior).Las bocinas son ranuradas y se acoplan a los ejes. El agujero del engranaje se ajustasobre la bocina. El borde del cubo del engranaje conducido tiene dientes externosmaquinados sobre él. Estos dientes se emparejan con los dientes internos del collardeslizante. Los engranajes impulsores y los engranajes conducidos están acopladossiempre. Cuando los engranajes impulsores giran y el collar deslizante no se estáutilizando, los engranajes impulsores giran libremente sobre sus bocinas. Puesto quelos engranajes están constantemente acoplados y no pueden deslizarse sobre sus ejes,un engranaje de cada juego de engranajes gira libremente en su eje cuando la máquinaestá en marcha neutra.

Conjunto de Collar Deslizante



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Cada engranaje conducido tiene un conjunto de collar deslizante junto a él, próximo a

su cubo dentado (Figura 3.1.22). Un conjunto de collar deslizante tiene dos partes:el collar deslizante y el engranaje. El engranaje está estriado al eje. Eleje del collar es estriado. La horquilla de cambio encaja en la ranura del exterior delcollar. La horquilla de cambio desliza el collar de un lado a otro sobre los dientes delengranaje. El eje y el conjunto del collar deslizante giran juntos.

El Collar deslizante fija el engranaje conducido

Para realizar los cambios en una transmisión de collar deslizante, el embrague de lavolante detiene el giro del eje y una palanca de cambios mueve la horquilla de cambio.La horquilla de cambio desliza el collar parcialmente sobre los dientes del cubo delengranaje conducido (figura ). En esta posición, el collar deslizante fija el engranajeconducido al conjunto de collar deslizante. Cuando el cambio se ha completado, elengranaje conducido, collar deslizante y el eje giran como un conjunto.

Tren de engranajes de Collar Deslizante



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El tren de engranajes básico de collar deslizante se muestra en figura superior. El ejesuperior es el eje loco. El eje loco ha sido ubicado en la parte superior con finesexplicativos. El eje central es el eje de entrada. La potencia desde el embrague de lavolante ingresa por el lado derecho. El extremo izquierdo del eje de entrada es el eje depotencia de arranque. El eje inferior es el eje de salida. El piñón cónico está ubicado enel lado izquierdo.

Tren de engranajes en Primera en Avance

Los trenes de engranajes en color están engranados para el cambio Primera en Avance

(Figura ). Los engranajes de color rojo son los engranajes de mando. Los engranajes decolor azul son los engranajes conducidos. Los collares deslizantes están en posiciónneutral. Las flechas en color azul indican que los collares se deslizan para fijar losengranajes conducidos a sus respectivos ejes. El collar del engranaje en el eje superiorse desplaza mediante la horquilla de cambio para primera y segunda velocidad. Elcollar del engranaje en el eje inferior se desplaza mediante la horquilla de cambio paraavance o retroceso. En esta transmisión, el tren de mando en avance tiene un eje loco.El engranaje loco se muestra de color verde y está ubicado sobre el eje de entrada. Elengranaje loco gira sobre rodamientos. la rotación del eje loco es independiente del ejede entrada. Cuando la máquina está desplazándose en velocidades en avance, el ejede entrada y el eje de salida se mueven en direcciones opuestas.



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Sincronizada

Transmisión Manual Sincronizada

La transmisión manual sincronizada (fig. superior ) es básicamente una transmisión detipo collar de engrane constante con un componente adicional (un embrague especialde fricción llamadosincronizador ) que iguala la velocidad de las partes antes de quesean engranadas.

El sincronizador es utilizado en todas las transmisiones manuales automotrices y enaquellas máquinas donde se realizan cambios de velocidad mientras esté enmovimiento.

Dentro de los tipos comunes de sincronizadores, se tiene:- Bloque Sincronizador- Sincronizador de Discos y Platos- Sincronizador Plano- Sincronizador del tipo Pin o Pasador

Cada uno de estos sincronizadores tiene una función común. Los sincronizadoresconectan la velocidad del engranaje a la velocidad del eje tal que la conexión puedarealizarse. Todos estos utilizan fricción para sincronizar las partes en contacto. Losincronizadores son utilizados en todas las transmisiones manuales automotrices. Losincronizadores tipo pin o pasador son utilizados en algunas transmisiones de

cargadores retroexcavadores Caterpillar.

Bloque Sincronizador

Un bloque sincronizador consiste de un cubo, platos de la caja de cambios y anillos tiposeguro, un manguito sincronizador y dos anillos de bloqueo o traba. El cubo estáconectado mediante estrías al eje. El cubo tiene estrías sobre su diámetro exterior. Elmanguito sincronizador tiene estrías en su diámetro interior. El manguito sincronizador



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está desplazado con respecto al cubo.

Los platos de la caja de cambios se encuentran entre el cubo y el bloque sincronizador.Los platos de cambio pueden ser utilizados para deslizar el manguito sincronizador. Losanillos de bloqueo o traba se encuentran sobre cada lado del cubo y el manguitosincronizador. Además tienen unas ranuras o aberturas para permitir el movimiento delos platos de la caja de cambios.

Los anillos de bloqueo y los hombros de los engranajes impulsores se emparejan conlas superficies cónicas. La superficie entre el anillo de bloqueo y el hombro delengranaje impulsor proporcionan la fuerza de fricción para sincronizar la velocidad delengranaje a la velocidad del eje.

Cuando se hace una cambio, las placas de cambio de marcha mueven al sincronizadorhacia el engranaje seleccionado. Esto empuja el anillo de bloqueo sobre el hombro delengranaje. Las velocidades comienzan a igualarse (sincronización). Cuando el anillo debloqueo y el engranaje están girando a la misma velocidad, el sincronizador podrádeslizar la sección faltante de los dientes de bloqueo del anillo sobre los dientes delcubo del engranaje impulsor. Esta acción finaliza la selección de marcha o cambio.



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Transmisiones Power Shift

Teoria de Operación

En una transmisión manual, la energía es transferida a través de los engranajes en losejes resbalando los engranajes que los engranajes endientan tan o usando un collarpara sostener los engranajes impulsores a los ejes. Las combinaciones de palancas, deejes, y/o de cables controlan las bifurcaciones que cambian de puesto que muevenfísicamente los engranajes o los collares. En la mayoría de los casos, un embrague dela rueda volante se utiliza para interrumpir el flujo de la energía durante la cambio. Latransmisión de cambio de energía es un tren de los engranajes que pueden sercambiados de puesto sin la interrupción del flujo de la energía. En vez físicamente deresbalar un engranaje o un collar, los embragues hidráulicamente activados controlan elflujo de la energía. En una transmisión de cambio de energía, los engranajes estánconstantemente en acoplamiento. La ventaja principal de una transmisión de cambio de

energía es una respuesta más rápida al cambiar de puesto a partir de un engranaje aotro. Esto permite un cambio rápido de velocidades cuando el uso llama para él. Lastransmisiones de cambio de energía se pueden cambiar de puesto bajo cargas sin lapérdida de productividad.

Embragues Hidráulicos

Un embrague hidráulico consiste en un paquete del embrague (los discos y las placas)y un pistón del embrague. Se contrata el embrague cuando el aceite presurizadoempuja el pistón del embrague contra los discos y las placas. Cuando los discos y lasplacas se empujan juntas, la fricción permite energía de atravesarlos. Los discos estánconectados con un componente. Las placas están conectadas con otras. La energía setransmite a partir del uno de los componentes, a través del paquete del embrague, alotro componente. La presión del aceite interna de las aplicaciones de transmisión de la



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cambio de energía de contratar los embragues hidráulicos. Cuando el operadorselecciona una posición del engranaje, el aceite hidráulico contrata los embragues queencaminan energía a los engranajes seleccionados. Cada combinación de embraguesda lugar a un diverso cociente del engranaje, una diversa velocidad. Cuando unembrague es un necesario no más largo, el flujo del aceite para y se lanza el embrague.La fuerza del resorte mueve el pistón del embrague lejos desde los discos y las placaspermitiendo que el componente llevado a cabo haga girar libremente. La energíaatraviesa que el embrague para.

Tren de Engranajes

El tren de engranaje transfiere la energía del motor a través de un tren de engranajes alos rodillos impulsores. Los tipos más comunes de trenes de engranaje de latransmisión de cambio de energía son la transmisión del contraeje (cuadro 3.2.4,diagrama derecho) y la transmisión planetaria (diagrama izquierdo). La transmisión decambio de energía de la impulsión directa encontrada en tractores agrícolas deldesafiador también será cubierta.

Transmisión de Contra eje



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Un tipo de transmisión utilizada en las máquinas Caterpillar es la servotransmisión decontraeje. A continuación se describe los componentes fundamentales de laservotransmisión de contraeje, su funcionamiento (incluyendo el flujo de potencia) y losprocedimientos de prueba de desempeño y localización de averías.

Las servotransmisiones de contraeje se diferencian de las planetarias en que utilizanengranajes rectos de engranaje constante. La transmisión no tiene collares deslizantes.Los cambios de velocidad y dirección se obtienen enganchando hidráulicamente variosconjuntos de embrague.

Ventajas de la servotransmisión de contraeje.Las ventajas de la servotransmisión de contraeje incluyen: menos piezas, menos peso yprotección controlada de la modalidad de fallas. Solenoides de cambio operadoseléctricamente, proporcionan cambios automáticos a la vez que eliminan el varillaje decontrol por cable desde la cabina del operador a la válvula de control de la transmisión.

La fig. 3.2.6 muestra algunos de los componentes internos que componen latransmisión de contraeje. Hay tres ejes de embrague principales. El eje de baja y altahacia adelante y el eje de reversa y segunda marcha están ambos en acoplamientoconstante con el eje de la entrada. El eje de reversa y segunda acopla con el eje detercera y primera. El eje de baja y alta hacia delante no se acopla al eje de tercera yprimera. El eje de tercera y primera está acoplado con el eje de salida, que transmite la

potencia hacia los ejes de impulsión delantero y posterior.



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La fig. 3.2.7 muestra una vista posterior de la transmisión. Note la posición del eje de laentrada y de salida en referencia a los ejes de los embragues de velocidad y dirección.

Componentes

Embragues

Los embragues se enganchan hidráulicamente y se desenganchan por la fuerza deresortes. Los embragues se enganchan de manera que proporcionen la apropiadareducción de velocidad y dirección al eje de salida de la transmisión.



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Piston de Embrague

El pistón del embrague tiene un sello interior y exterior. Cuando los discos han gastadola mitad de la profundidad del canal de aceite, el pistón del embrague llega losuficientemente lejos como para mover de su lugar (reventar) el sello exterior. Estoevita que los discos y platos jamás funcionen metal contra metal.La presión del embrague direccional o de velocidad llena la cavidad detrás del pistón deembrague y mueve el pistón hacia la izquierda contra el resorte del pistón y enganchalos discos y platos del embrague

Disco y Platos de Embrague

Los platos del embrague están montados dentro de la caja del embrague. Las estríasen el diámetro interior de los platos están engranadas con las estrías en la caja delembrague. Los platos y la caja giran juntos. Los discos del embrague estánsuperpuestos entre los platos del embrague. Los dientes interiores de los discos seengranan con los dientes exteriores de la maza. Los discos del embrague tienen un

material de fricción adherido a su superficie de manera que no haya un contacto demetal a metal entre los discos y platos de embrague.



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Maza o Cubo

Es el componente en el conjunto de embrague al que el engranaje está empalmado enestrías. Cuando el pistón del embrague se engancha, la fuerza de los platos y discos deembrague se transfiere al engranaje a través de la maza.

Ejes

Los ejes sostienen los engranajes dentro de la transmisión. El número de ejes yengranajes está determinado por el modelo de la transmisión y de la máquina.



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Pasajes de Aceite

Cada uno de los ejes de la transmisión tiene tres pasajes de aceite internos. Un pasajees para que pase el aceite para la lubricación y el enfriamiento de los embragues, loscojinetes y los engranajes. Los otros dos pasajes son para que pase el aceite bajopresión para el enganche de los embragues en cada eje.



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Flujo de Potencia



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Funcionamiento

El ejemplo de válvula de control de la transmisión util izado en esta parte es laválvula de control de la transmisión utilizada en el cargador de ruedas 938F.Los colores indican lo siguiente:Rojo - P1 o presión del embrague de velocidad.Franjas rojas con blanco - P2 o presión del embrague direccional.Puntos rojos - Presión del pistón de carga.Naranja - P3 o presión de admisión del convertidor de par.

La máquina está funcionando en neutral.Cuando la máquina está funcionando y el selector de velocidad está en NEUTRAL, elaceite fluye de la bomba a través de la válvula de control a los tres solenoides delselector de velocidades.El aceite también fluye a la válvula diferencial de presión y al carrete selector de laválvula de descarga en la válvula de descarga donde el aceite está bloqueado.

Se divide el flujo del aceite P2.Después que la válvula diferencial de la presión se abre, el flujo del aceite P2 se divide.Parte del flujo va a la válvula de descarga y mantiene el carrete selector hacia abajocontra el resorte del carrete selector. Con el carrete selector hacia abajo, el aceite P1queda bloqueado en la válvula de descarga por el carrete selector.El flujo también entra en la válvula de control de la transmisión y directamente en lacavidad del émbolo de la válvula de alivio moduladora.El aceite P2 también fluye a través del orificio de admisión P2 hacia el cuerpo de laválvula de control de la transmisión y nuevamente se divide y se dirige en tresdirecciones.Parte del flujo se dirige a la cavidad del émbolo de la válvula de retención, a través delorificio restrictor y a la cavidad del pistón de carga, como analizamos anteriormente. Elaceite (puntos rojos) que entra en al cavidad del pistón de carga, fluye a la válvula dedescarga donde está bloqueado el aceite.El flujo también va hasta la cavidad del émbolo del carrete selector de RETROCESO,después al solenoide de AVANCE EN BAJA y al solenoide de AVANCE EN ALTA.El aceite también es enviado a la cavidad del émbolo del carrete selector de AVANCEEN BAJA y después a la cavidad del émbolo del carrete selector de AVANCE EN ALTA.De los carretes selectores de AVANCE, el flujo es dirigido al solenoide deRETROCESO.En NEUTRAL, ningún solenoide recibe energía por lo que no se engancha ningúnembrague direccional o de velocidad.El carrete de descarga en la válvula de descarga bloquea el aceite en la cavidad del



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pistón de carga. El pistón de carga comprime ambos resortes y regula el flujo de aceitedel pistón de carga de la válvula de control de la transmisión que debe drenarse através del pasaje límite del recorrido del pistón de carga.La válvula de alivio moduladora regula el exceso de flujo bombeado al circuito delconvertidor de par P3.

El cambio de neutral a la primera velocidad del retroceso.Cuando se hace un cambio de NEUTRAL a la PRIMERA VELOCIDAD DERETROCESO, los solenoides número 2 y 4 reciben energía.El carrete selector para el embrague de la primera velocidad recibe aceite a través delsolenoide No 4 y se mueve el carrete hacia la derecha, dirigiendo aceite P1 alembrague de la PRIMERA VELOCIDAD.

Se llena el embrague de velocidad.Mientras se llena el embrague de velocidad, la presión P1 se reduce y el resorte cierrala contrapunta en la válvula diferencial de presión.Al mismo tiempo, el pistón de carga, la válvula de alivio moduladora y la válvula deretención en la válvula de alivio moduladora se mueven hacia la derecha a la posiciónde reposición.La presión del pistón de carga se reduce porque la válvula de retención está en alposición de reposición, abriendo la cavidad de drenaje del pistón de carga.La presión P2 comienza a bajar a través del orificio restrictor en la válvula de aliviomoduladora y alrededor de los carretes selectores.Cuando la válvula de alivio moduladora se mueve a la derecha, se bloquea el pasaje desuministro del convertidor.Cuando el pistón de carga se ha movido a la posición de reposición, la presión residualen el circuito P3 pasa a través del pasaje de drenaje del convertidor que está bloqueadodurante el funcionamiento normal.Debido a que el aceite en la cavidad del pistón de carga no se drena al tanque losuficientemente rápido a través del drenaje de la cavidad del pistón de carga, se usauna válvula de descarga para proporcionar un cambio más suave.Cuando la presión P2 cae por debajo del ajuste del resorte del carrete selector de laválvula de descarga, el resorte del carrete selector de la válvula de descarga sobrepasala presión P2 y el carrete selector se mueve hacia la posición cerrada.En la posición cerrada, la presión P1 es dirigida a la cámara del émbolo en el carrete dedescarga.La presión P1 en la cavidad del émbolo mueve el carrete de descarga y el pistón haciaabajo contra el resorte del pistón, drenando la cavidad del pistón de carga a través delpasaje hacia la válvula de descarga.

El flujo es dirigido a la válvula de alivio moduladora.Después que se ha llenado el embrague de velocidad, la válvula diferencial de presiónse abre y el flujo es dirigido a la válvula de alivio moduladora, los carretes selectores delembrague direccional y los solenoides direccionales.

La válvula de alivio moduladora se mueve a la izquierda debido al flujo dentro de lacavidad del émbolo de la válvula de alivio moduladora a través del pasaje de suministrode la válvula de alivio moduladora.La válvula de retención del orificio también se mueve a la izquierda dentro del carretede la válvula de alivio moduladora bloqueando el drenaje de la cavidad del pistón decarga. Debido a que el solenoide No. 2 está activado, el flujo va al carrete selectordireccional de RETROCESO, el cual cambia el carrete selector hacia la derecha. Alcambiar el carrete selector a la derecha, el flujo va al embrague No. 3.El pistón y el carrete de descarga son cambiados hacia abajo por el aceite P1, lo quemantiene la cavidad del pistón de carga abierta para drenar. En el carrete de descargahay un orificio dimensionado para proporcionar una demora controlada al cerrar eldrenaje del pistón de carga (a través de la válvula de descarga). Mientras la presión P1continúa actuando sobre el extremo del carrete de descarga a través del orificio en el

carrete, el carrete se mueve lentamente hacia la posición cerrada.Cuando el drenaje del pistón de carga (a través de la válvula de descarga) se cierra,comienza el ciclo de modulación. Cuando aumenta la presión P2 hacia el ajuste del



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resorte del carrete selector de la válvula de descarga, el selector regresa a la posiciónnormal de funcionamiento. Como resultado, la presión P1 se bloquea y la cavidad delémbolo del carrete de descarga se abre para drenar.Cuando el embrague direccional se haya llenado, el pistón de carga se habrá movidoligeramente hacia la derecha.

P1, P2 y P3 están bajo una presión de funcionamiento normal.Ahora la válvula de alivio moduladora comienza a moverse lentamente hacia la derechaa un régimen estable. El pistón de carga comienza a moverse hacia la izquierda a unrégimen estable. En la medida en que la presión continúa aumentando, el pistón decarga comienza a cubrir el pasaje de drenaje del convertidor. Entonces, comienza asubir la presión P3 y la válvula de retención del flujo de retorno se abre. Luego que elpasaje de drenaje del convertidor queda bloqueado, el pistón de carga siguemoviéndose hacia la izquierda hasta el pasaje límite del recorrido. Cuando se alcanza elpasaje límite del recorrido, el pistón de carga dosifica el aceite a drenar. La válvula dealivio moduladora deja de moverse hacia la derecha y no cierra completamente P2 deP3. Al mismo tiempo, la válvula de alivio moduladora está en posición de dosificación, yP1, P2 y P3 están en su presión de funcionamiento normal.

Transmisión Planetaria

La transmisión planetaria usa un sistema de engranajes planetarios para transmitir la

energía y para realizar los cambios de velocidad y direccionales. Los embragueshidráulicos controlan la rotación de los componentes del engranaje planetariopermitiendo que el engranaje planetario sirva como acople directo, un engranaje dereducción, o de inversión de marcha.

Los sistemas de engranajes planetarios son unidades compactas. Se ha eliminado elcontraeje, el eje de entrada y el eje de salida rotan alineados. Un sistema de engranajesplanetario permite que las relaciones de transmisión sean cambiados sin necesidad deengranar o desengranar los engranajes. Consecuentemente, hay poco o nada deinterrupción del flujo de energía. En sistemas de engranajes planetarios, la carga sedistribuye por varios engranajes, disminuyendo la carga puntual en cada diente. Elsistema planetario también divide la carga uniformemente alrededor de la circunferenciadel sistema, eliminando el esfuerzo axial en los ejes.



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desacoplados manteniendo el pistón de embrague sin ejercer presión contra los platos.Los embragues enganchan cuando el aceite es enviado en el área posterior del pistón.Cuando la presión del aceite en el área posterior del pistón aumenta, el pistón semueve a la derecha contra la fuerza del resorte y empuja los discos y platos juntándolos. El embrague ahora se engancha y el engranaje de la corona se mantienefijo. Cuando la presión del aceite que sostiene al pistón disminuye, el resorte fuerza alpistón nuevamente dentro de la cámara liberando los discos y los platos. La corona yano está fija y gira libremente.

Platos de Presión

Los platos de presión del embrague (fig. superior) se montan dentro de la carcasa delembrague. Las muescas en el diámetro exterior de los platos se fijan con pines a lacarcasa del embrague no permitiendo su rotación.

Discos de Embrague

Los discos de embrague (fig. superior) están unidos a la corona y giran con ella. Losdientes interiores de los discos engranan con los dientes exteriores de la corona. Losdiscos están hechos de diferentes materiales de fricción basados en los requisitos deoperación.



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Caja (Carcasa)

Cada embrague en la transmisión tiene su propia cubierta (carcasa) (fig. superior). Lacarcasa mantiene el pistón y los platos de presión fijos con ella. Los pines se utilizanpara evitar que los platos giren libremente.

Funcionamiento del Tren Planetario

Los engranajes planetarios se utilizan de muchas maneras en las máquinas Caterpillar.Comprender los principios de los engranajes planetarios ayudará a comprender losfundamentos de la servotransmisión planetaria de la cual los juegos de engranajesplanetarios forman una gran parte.Los engranajes planetarios (1) están sujetos a una base o portador (2) llamadoportasatélites. El engranaje externo (3) se llama corona. El piñón diferencial en el centro(4) se llama engranaje solar.

Los componentes del juego de engranajes planetarios toman sus nombres porqueactúan igual que nuestro sistema solar. Los engranajes planetarios rotan alrededor delengranaje solar igual que los planetas en nuestro sistema solar giran alrededor del sol.Se requerirá menos espacio en una transmisión si se usan juegos de engranajesplanetarios en lugar de engranajes de dientes externos, porque todos los engranajespueden estar dentro de la corona.

Los engranajes de dientes externos rotan en direcciones opuestas, sin embargo, ladirección de rotación no cambia con una corona. El piñón diferencial y la corona giranen la misma dirección.

Otra ventaja de los juegos de engranajes planetarios (engranajes de dientes internos)es que tienen el doble de contacto de dientes que los engranajes de dientes externos.Los engranajes planetarios son más fuertes y se desgastan menos que los engranajes



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de dientes externos.Para cambiar de rotación se pone un engranaje planetario entre el piñón y la corona.

Los engranajes planetarios giran libremente sobre sus propios cojinetes, y el número dedientes no afecta la relación de los otros dos engranajes. Con juegos de engranajesplanetarios hay tres o cuatro engranajes planetarios que giran sobre cojinetes.

Combinaciones de los Juegos de PlanetariosLos cambios de velocidad, dirección y par se efectúan deteniendo o impulsando variosde los componentes del juego de engranajes planetarios. Hay muchas combinacionesdiferentes posibles y se mostrarán varios ejemplos.Para transmitir potencia a través de un juego planetario un miembro es detenido, unmiembro está impulsando y un miembro es impulsado. El miembro detenido no siemprees la corona. En este ejemplo el portasatélites está detenido para obtener una rotacióninversa.

Si el engranaje solar está rotando en sentido antihorario y el portasatélites estádetenido, la corona es impulsada en dirección opuesta al engranaje solar.

Si el engranaje solar está detenido y la corona es el engranaje impulsor, entonces elportasatélites será impulsado. Los engranajes planetarios rotan sobre su propio eje,impulsando el portasatélites a una velocidad más lenta que la corona.

Si la corona está detenida y el engranaje solar es el engranaje impulsor, entonces elportasatélites es impulsado. Los engranajes planetarios rotan sobre su propio eje,impulsando el portasatélites a una velocidad más lenta que el engranaje solar.

Si el portasatélites es el engranaje impulsor y la corona está detenida, el engranajesolar será impulsado en un engranaje de alta velocidad.



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Si el engranaje solar es el engranaje impulsor y la corona está detenida, elportasatélites será impulsado en un engranaje de baja velocidad.

Si ningún miembro del juego de engranajes está detenido los engranajes estaránfuncionando al vacío y no se transmitirá ninguna potencia.

Si dos miembros están detenidos o trabados, el resultado es una transmisión mecánica.La velocidad de salida es igual que la velocidad de entrada.Conjunto de la Servo transmisión Planetaria



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Hemos estado estudiando dibujos de una servotransmisión planetaria muy simple paralograr una comprensión básica de la relación de los juegos de engranajes planetarios.Esta figura muestra una servotransmisión planetaria ensamblada.

Esta figura muestra un eje de dospiezas similar a los usados en elmodelo de transmisión que hemosvenido estudiando.Este eje (rojo) es el eje de entrada.Los engranajes solares de los juegosde engranajes planetarios de avancey de retroceso, están montados en eleje de entrada.Este eje (azul) es el eje de salida.Los engranajes solares para losplanetarios de la segunda velocidad y

de la primera velocidad estánmontados en el eje de salida.

Vamos a agregar algunos engranajesplanetarios a cada engranaje solarpara construir una servotransmisiónplanetaria básica. Al referirse a los juegos planetarios generalmente sehace a través de números,comenzando por el extremo de lasalida (izquierda); los mismos estánnumerados 1, 2, 3 y 4.

A esta ilustración se le ha agregadoel portador frontal del juego deengranajes planetarios de retroceso.La mitad del portador seha omitido para mostrar cómo estámontado y cómo sujeta losengranajes planetarios.

Los portadores aparecen en muchasformas y tamaños, perotodos tienen la misma función:apoyar los ejes del engranajeplanetario.



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Para unir dos ejes separados en unamisma línea, se utilizan portasatélitescentrales.

Este portador central conecta el eje(rojo) de entrada al eje (azul)de salida. Contiene los engranajesplanetarios para la velocidadde avance y para la segundavelocidad.

Los tres portadores están montadosen esta ilustración. Deizquierda a derecha, ellos son elportador frontal, el portadorcentral y el portador trasero.

En esta ilustración, los cuatro juegosde engranajes planetarioshan sido instalados. Desde elextremo de salida (izquierda) ellosson: No. 1 (retroceso), No. 2(avance), No. 3 (segunda) y No. 4(primera).Para hacer una transmisióncompleta, deben agregarse lascoronas y los embragues y debeponerse el conjunto completodentro de una caja protectora.Para información más específicasobre los componentes de unaservotransmisión planetaria, remítaseal segmento titulado"Componentes de laservotransmisión planetaria" en estemódulo.

Flujo de Potencia



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La siguiente es una explicación de una servotransmisión planetaria simplificada.

En la servotransmisión planetaria hay un juego de engranajes planetarios para cadavelocidad de la transmisión; un juego para el avance y un juego para el retroceso.Este dibujo muestra, ensamblado dentro de un grupo compacto, cuatro juegos deengranajes planetarios.

TRANSMISIÓN PLANETARIA 2V2D

Este dibujo es una representaciónesquemática de unaservotransmisión planetaria de dosvelocidades y dos direcciones. Esuna vista de las partes separadas dela transmisión ensamblada que semuestra en al figura anterior.

La potencia del motor se transmite al eje (rojo) de entrada a través delconvertidor o divisor de par. Los engranajes solares tanto para la direcciónde avance como de retroceso, están montados sobre el eje de entrada ysiempre giran cuando el eje de entrada es impulsado. El portaplanetarioscentral acopla los planetarios de retroceso y segunda velocidad. El eje (azul)de salida y los engranajes solares de segunda y primera velocidad semontan en el.

La disposición de los juegos de engranajes planetarios desde el motor al ejede salida (de izquierda a derecha) es: retroceso, avance, segunda y primera.

AVANCE

Esta figura muestra los juegosplanetarios para el avance yretroceso; la mitad direccional de latransmisión. La potencia se transmitedel motor al eje de entrada (rojo). Lacorona del juego de engranajesplanetarios para el avance esdetenida.

Esta porción de la transmisión estaahora engranada con el paquete de

avance. El eje de entrada esimpulsado y como los engranajessolares (rojo) están montados en eleje de entrada, los engranajessolares también son impulsados.

El engranaje solar de retroceso (a laizquierda) está haciendo girar a losengranajes planetarios. Sin embargo,no se transmite ninguna potencia através del paquete planetario deretroceso porque ningún miembro delpaquete planetario está detenido.

El engranaje solar del paquete deavance gira con el eje de entrada.



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Por lo tanto, los engranajesplanetarios giran en direcciónopuesta. Debido a que la corona estádetenida, los engranajes planetariosdeben girar en la misma dirección.Este es el flujo de potencia para ladirección en sentido de avance

REVERSA

Esta figura muestra el flujo depotencia cuando el portasatélitespara el paquete planetario de reversaestá detenido.

El eje de entrada (rojo) impulsa elengranaje solar del paquete dereversa. El engranaje solar impulsalos engranajes planetarios (verde).Debido a que el portasatélites estádetenido, los engranajes planetariosdeben girar en su lugar e impulsar lacorona. La rotación de la corona giraahora en sentido contrario al ejesolar.

La corona del paquete de reversaestá fija al portaplanetarios delpaquete de avance. Por lo tanto, elportasatélites de avance también giraen dirección opuesta a la delengranaje de entrada.

Esta es el componente de la velocidad de la transmisión. El portasatélites de laizquierda forma parte del portasatélites del planetario de avance y es impulsado tantoen sentido horario como antihorario, de acuerdo a qué juego de engranajes planetarios(de avance o de retroceso) está transmitiendopotencia.

En esta figura, la corona del planetario para el engranaje de segunda está detenida.Debido a que el portasatélites está girando y la corona está detenida, el engranaje solardel planetario del engranaje de segunda es impulsado. El engranaje solar y el eje desalida giran en la misma dirección que el portasatélites.

Ningún miembro del planetario del engranaje de primera está detenido. Por lo tanto,todos los componentes pueden girar libremente y no se transmite ninguna potencia através del planetario del engranaje de primera.

PRIMERA

Para el funcionamiento del engranajede primera, la corona del planetariodel engranaje de segunda esdesconectada y la corona delplanetario del engranaje de primeraes detenida. El portasatélites de laizquierda está aún impulsado a

través de la mitad direccional de latransmisión. La carga en el eje desalida proporciona resistencia a la



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rotación del engranaje solar. Enconsecuencia, la corona delplanetario del engranaje de segundatiene que girar. Esta corona estáfijada al portasatélites del planetariodel engranaje de primera. Debido aque la corona del planetario delengranaje de primera está detenida,el engranaje solar es impulsado ygira en la misma dirección que elportador de la izquierda.En resumen, el portador central esimpulsado e impulsa la corona de lasegunda velocidad, que estáconectada al portasatélites de laprimera velocidad. Debido a que lacorona de la primera velocidad estádetenida, los engranajes planetariosgiran por dentro de la corona eimpulsan el engranaje solar de laprimera velocidad y el eje de salida.

PRIMERA EN AVANCE

En esta figura el único miembrodetenido es la corona del planetariodel engranaje de primera. Siga elflujo de potencia.El eje de entrada es el miembroimpulsor del grupo direccionalpero ningún otro miembro del grupodireccional está detenido.Por lo tanto, ningún miembro esimpulsado y no se transmiteninguna potencia a través del grupodireccional. Por consiguiente,detener la corona del planetario dela primera velocidad no hace que setransmita ninguna potencia al eje desalida. La transmisión está aún enneutral.Para que la transmisión suministrepotencia al eje de salida, deben

estar detenidas tanto la coronadireccional como la corona develocidad.

PRIMERA EN REVERSA

Para el funcionamiento del retrocesoen primera velocidad, el portador delplanetario de retroceso y la coronadel planetario del engranaje deprimera están detenidos. Recuerdeque en retroceso el portador estádetenido y los engranajes planetarios

giran e impulsan la corona deretroceso. La corona de retrocesohace que el portador central gire e



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impulse la corona de la segundavelocidad. La corona de la segundavelocidad se conecta al portador del juego planetario de la primeravelocidad y los engranajesplanetarios de la primera velocidaddeben girar alrededor del engranajesolar de la primera velocidad. Debidoa que la corona de la primeravelocidad está detenida, losengranajes planetarios giran dentrode la corona e impulsan el engranajesolar de la primera velocidad y el ejede salida.

SEGUNDA EN AVANCE

En esta figura, las coronas de losplanetarios de avance y segundavelocidad están detenidas. Lapotencia procedente del eje deentrada hace que el engranaje solarde avance impulse los engranajesplanetarios de avance. Debido a quela corona de avance está detenidalos engranajes planetarios giranalrededor del engranaje solar yhacen que el portador central gire.Los engranajes planetarios delplanetar

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