ELEMENTOS MECÁNICOS DE LAS TRANSMISIONES...obtenidas de las diversas marchas hacia adelante del...

TÉCNICO JUNIOR ELEMENTOS MECÁNICOS DE LAS

TRANSMISIONES Fiat Auto S.p.A.

After Sales Training

elementi di meccanica delle trasmissioni 041015.0-spa (NXPowerLite) 1 / 58 © 2004 Fiat Auto S.p.A. – Todos los derechos reservados

ELEMENTOS MECÁNICOS DE LAS TRANSMISIONES

Fiat Auto S.p.A. After Sales Training


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© 2004 Fiat Auto S.p.A. – Todos los derechos reservados 2 / 58 elementi di meccanica delle trasmissioni 041015.0-spa (NXPowerLite)

ÍNDICE ELEMENTOS MECÁNICOS DE LAS TRANSMISIONES .......................................................................................... 1 ÍNDICE ......................................................................................................................................................................... 2

1. LA TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DEL MOTOR A LAS RUEDAS ................................................... 4 1.1. FUERZA MOTRIZ DEL VEHÍCULO....................................................................................................... 6 1.2. CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR ....................................................................................................... 7 1.3. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ........................................................................................................ 8 1.4. TRANSMISIÓN DE LA POTENCIA A LAS RUEDAS ............................................................................ 9

2. RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL VEHÍCULO ................................................................................ 10 2.1. FUERZA DE INERCIA Y MOMENTO DE INERCIA ............................................................................ 10 2.2. RESISTENCIA AL RODAMIENTO ...................................................................................................... 11 2.3. RESISTENCIA DE LAS FRICCIONES INTERNAS ............................................................................. 12 2.4. RESISTENCIA AERODINÁMICA ........................................................................................................ 13 2.5. RESISTENCIA A LA MARCHA EN SUBIDA ....................................................................................... 14 2.6. RENDIMIENTO DE LA TRANSMISIÓN .............................................................................................. 15 2.7. POTENCIA NECESARIA PARA EL MOVIMIENTO ............................................................................ 16

COMPONENTES DE LA CADENA CINEMÁTICA .................................................................................................... 17 1. EMBRAGUE DE FRICCIÓN ..................................................................................................................... 17

1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ................................................................................................... 18 1.2. POTENCIA TRANSMISIBLE ............................................................................................................... 18 1.3. EMBRAGUE MONODISCO EN SECO ................................................................................................ 19 1.4. MUELLE DE DIAFRAGMA .................................................................................................................. 20 1.5. MANDO DEL EMBRAGUE .................................................................................................................. 21

ENGRANAJES ........................................................................................................................................................... 22 1.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS RUEDAS DENTADAS ......................................................................... 23

1.1.1. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN ...................................................................................................... 23 1.2. RUEDAS DENTADAS CILÍNDRICAS DE DIENTES HELICOIDALES ................................................ 24 1.3. TIPOLOGÍA DE TRANSMISIÓN POR ENGRANAJES ....................................................................... 25 1.4. FUERZAS INTERCAMBIADAS ENTRE LOS DIENTES ..................................................................... 28

1.4.1. RUEDAS CILÍNDRICAS DE DIENTES RECTOS ........................................................................... 28 1.4.2. RUEDAS CILÍNDRICAS DE DIENTES HELICOIDALES ................................................................ 28 1.4.3. RUEDAS CILÍNDRICAS BIHELICOIDALES ................................................................................... 29 1.4.4. RUEDAS CÓNICAS ......................................................................................................................... 29 1.4.5. TORNILLO SIN FIN ......................................................................................................................... 29

1.5. CICLO DE MECANIZACIÓN DE LOS ENGRANAJES ........................................................................ 30 1.6. TRENES DE ENGRANAJES ............................................................................................................... 31

1.6.1. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN ...................................................................................................... 32 1.7. TRENES DE ENGRANAJES EPICICLOIDALES ................................................................................ 33

1.7.1. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN ...................................................................................................... 34 1.7.2. DIFERENCIAL ................................................................................................................................. 35 1.7.3. CARACTERÍSTICAS DEL DIFERENCIAL ...................................................................................... 36

1.8. CAMBIO DE VELOCIDADES .............................................................................................................. 37 1.9. COMPOSICIÓN DEL CAMBIO ............................................................................................................ 38

1.9.1. ÓRGANOS DEL TREN DE ENGRANAJES DEL CAMBIO ............................................................. 39 2. CAMBIO AUTOMÁTICO .......................................................................................................................... 40

2.1. CONVERTIDOR DE PAR .................................................................................................................... 41 2.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR DE PAR ...................................................................... 42

3. COJINETES.............................................................................................................................................. 43 3.1. ESFUERZOS EN LOS SOPORTES .................................................................................................... 44 3.2. TIPOLOGÍAS DE LOS COJINETES .................................................................................................... 45 3.3. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS COJINETES .......................................................................... 46

3.3.1. ESPACIO DISPONIBLE .................................................................................................................. 46 3.3.2. CARGAS RADIALES Y AXIALES ................................................................................................... 47 3.3.3. CARGAS COMBINADAS................................................................................................................. 48





3.4. OTROS TIPOS DE CARGAS ............................................................................................................... 50 3.4.1 OTROS REQUISITOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS COJINETES ............................................ 51

3.5. HOLGURAS .......................................................................................................................................... 52 3.6. BLOQUEO DE LOS COJINETES ......................................................................................................... 53 3.7. MONTAJE DE LOS COJINETES RADIALES – AXIALES ................................................................... 54 3.8. LUBRICACIÓN DE LOS COJINETES .................................................................................................. 55 3.9. TIPOS DE GRASAS ............................................................................................................................. 57 3.10. ELECCIÓN DE LA GRASA ................................................................................................................... 58



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1. LA TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DEL MOTOR A LAS RU EDAS

INTRODUCCIÓN: El movimiento del vehículo se basa en el empuje de las ruedas motrices

sobre el eje, generado por la adherencia de las mismas al suelo. Dicho empuje, tanto con marcha hacia delante o hacia atrás, según el sentido del par motriz hacia la rueda, es el resultante de las acciones que se desarrollan entre la rueda y la carretera. En el caso de los automóviles, las ruedas motrices pertenecen al mismo eje y están dispuestas de modo simétrico respecto del plano de simetría del vehículo.

El empuje sobre el vehículo debe ser aplicado en el plano de la línea media; de otra manera requerirá del conductor una acción correctiva durante la conducción. La acción motriz debe repartirse igualmente entre ambas ruedas motrices del mismo eje.

LA “TRANSMISIÓN”: el concepto de transmisión representa el conjunto de los órganos y de los

sistemas que tienen el fin de transmitir del motor a las ruedas el par motriz necesario para el movimiento del vehículo. Prácticamente, se trata de órganos conectados entre sí, capaces de transmitir a las ruedas el paz motriz en función de las condiciones de marcha y de las características del motor. En el caso de un vehículo con motor delantero y tracción delantera, los órganos de la

transmisión a partir del motor, son:

• embrague de fricción;

• cambio de velocidades;

• diferencial;

• semiejes (o semi-árboles);

• cubos de las ruedas .





En el caso de un vehículo con motor delantero y tracción trasera, los órganos de la transmisión a partir del motor son:

• embrague de fricción;

• cambio de velocidades;

• articulaciones elásticas o de Cardan;

• árbol de transmisión;

• par cónico de reducción;

• diferencial;

• semiejes (o semi-árboles);

• cubos de las ruedas.



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1.1. FUERZA MOTRIZ DEL VEHÍCULO

Para que el vehículo se mueva es necesario vencer un conjunto de resistencias variables en tipología y en intensidad. Prácticamente, si se considera poner en movimiento un vehículo partiendo de su estado detenido, se encontrarán las siguientes principales resistencias al

movimiento:

• FUERZAS Y MOMENTOS DE INERCIA;

• RESISTENCIA AL RODAMIENTO;

• RESISTENCIA DE LAS FRICCIONES INTERNAS;

• RESISTENCIA AERODINÁMICA;

• RESISTENCIA OCASIONADA POR LAS PENDIENTES DE LAS CARRETERAS. El marcado carácter variable de estas resistencias durante el movimiento de un vehículo, se traduce en la exigencia de transmitir a las ruedas un par motriz de intensidad variable en el tiempo, según las necesidades del conjunto de las fuerzas resistentes.

Las condiciones límites de fuerza motriz de un vehículo dependen principalmente del coeficiente de adherencia de las ruedas motrices. Naturalmente, el sistema motor – transmisión

debe ser capaz de utilizar la adherencia disponible en las ruedas.



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1.2. CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR

Las prestaciones del motor se recaban mediante pruebas de banco, haciéndolo funcionar en todas sus aplicaciones. Los resultados de dichas pruebas son representados en las curvas

características, obtenidas a carga plena, en función del número de revoluciones, del par motriz, de la potencia y del consumo específico.

Las curvas de potencia y de par ilustradas, se han obtenido con el motor rodado (50 horas de funcionamiento) sin ventilador, con silenciador de escapes y filtro de aire, a nivel del mar.





1.3. FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR

A. área positiva de la potencia motriz;

B. área negativa de la

potencia de freno.

En las curvas características del motor se distinguen cuatro condiciones particulares: 1. funcionamiento en mínimo, o sea cuando el motor brinda la potencia suficiente

para dirigir los accesorios;

2. funcionamiento con par máximo; generalmente esta condición corresponde al campo del funcionamiento con mayor rendimiento energético;

3. funcionamiento con máxima potencia; corresponde a la mejor prestación total y en particular de la velocidad;

4. funcionamiento con el mayor número de revoluciones; está caracterizado por el

inicio de la caída de las prestaciones en términos de potencia y sobre todo de rendimiento, por lo que ir más allá de tal límite no es conveniente.



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1.4. TRANSMISIÓN DE LA POTENCIA A LAS RUEDAS

i representa en % la pendiente de la carretera; D representa la máxima velocidad prevista, con pendiente de carretera al 0%.

El principal método de regulación de la potencia transmitida a las ruedas se obtiene mediante la variación de cargas al motor, interviniendo en la posición del acelerador. La transmisión a su vez, mediante el cambio de velocidad, consigue obtener la potencia

máxima disponible en las ruedas motrices para diversos valores de velocidad del vehículo. A tal fin, son determinantes la cantidad de marchas y las respectivas relaciones de transmisión.

La figura de arriba muestra la comparación de las diversas curvas de potencia transmisibles, obtenidas de las diversas marchas hacia adelante del cambio de velocidades.





2. RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL VEHÍCULO

2.1. FUERZA DE INERCIA Y MOMENTO DE INERCIA

Participan en la determinación de las fuerzas de inercia durante el movimiento de aceleración o desaceleración todas las masas de traslación del vehículo, según la relación:

Fi = - m a [ N ]

Las masas que sufren una aceleración (positiva o negativa) durante su movimiento de rotación alrededor de un eje, generan un par resistente dado por el producto del momento de inercia I

por la aceleración angular αααα:

Mi = - I αααα [ N m ]

En la figura se ilustra la aceleración máxima en función de la velocidad de un vehículo dotado

de cambio de velocidades de cuatro marchas hacia delante.



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2.2. RESISTENCIA AL RODAMIENTO

Considerando el vehículo en condiciones de movimiento uniforme, el rodamiento del neumático sobre la carretera comporta una resistencia total al movimiento que depende principalmente del neumático y de las condiciones dinámicas que actúan sobre el mismo.

Tal resistencia se denomina “resistencia al rodamiento”; esta se debe mayormente a una histéresis del material que constituye el neumático, y en menor medida a la resistencia de tipo aerodinámico sobre la rueda, a los rozamientos (pequeños) que se verifica en la zona de

adherencia entre el neumático y la carretera, y a la fricción del eje. Este tipo de resistencia está presente en todas las ruedas y aumenta con el incremento de la deformación de la rueda sobre la carretera bajo la acción estática de la carga. Por consiguiente, aumentando la carga sobre los ejes de las ruedas aumenta la adherencia y la

resistencia al rodamiento, como es fácil de verificar por el tiro del eje (cargado / descargado) con las ruedas libres.

Prácticamente, la resistencia al rodamiento se puede representar mediante la relación:

FR = - f P i [ N ];

donde:

f es análogo al coeficiente de fricción y es obtenido por vía experimental, depende de la presión de inflado, de la velocidad, del radio de la rueda, del área de contacto con el suelo, del peso de la rueda, del tipo de estructura del neumático, del

material que lo constituye, de la naturaleza y condiciones de la carretera, etc. En particular f crece con la velocidad, al principio muy lentamente pero alcanzando

determinados valores de velocidad, crece muy rápidamente al punto de volverse inconveniente y naturalmente también peligroso para su empleo en este campo. Pi es la fuerza que actúa sobre el eje de la rueda.





2.3. RESISTENCIA DE LAS FRICCIONES INTERNAS

Se consideran como resistencias debidas a las fricciones, a aquellas internas de los grupos o componentes que contienen los órganos móviles o en movimiento relativo entre ellos.

• engranajes;

• pernos;

• cojinetes;

• etc. Estas resistencias están presentes particularmente en los grupos de la transmisión (cambio, diferencial, etc.) Naturalmente una correcta lubricación de estos órganos reduce pero no

elimina tal resistencia. Estas dependen directamente de las cargas transmitidas, de la geometría de los componentes, de las tolerancias de acoplamiento, del montaje, del estado de desgaste, de los materiales, y de la lubricación.

Algunas soluciones técnicas tienden a reducir los valores de las resistencias de fricción, por ejemplo, la adopción de cojinetes de bolas en vez de aquellos de fricción.

El modo principal de reducir las resistencias de fricción es adoptar y mantener las condiciones adecuadas de lubricación, con la elección del tipo de aceite, con controles regulares y

periódicos; también son importantes los controles de las condiciones de desgaste de los componentes para poder aplicar un mantenimiento preventivo o condicional. Prácticamente se busca de mantener al mínimo los valores de los coeficientes de fricción

evitando el contacto directo y lo rozamiento de los diferentes órganos mecánicos. Un factor importante de influencia sobre el estado de lubricación es la temperatura del lubricante que a su vez depende de la potencia transmitida, del sistema de lubricación, del sistema de refrigeración, de la cantidad de lubricante empleado, etc.



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2.4. RESISTENCIA AERODINÁMICA

Una importante influencia sobre la determinación de las características de la transmisión es la resistencia aerodinámica del vehículo. Prácticamente, esta es la fuerza directa según la velocidad relativa del fluido respecto al cuerpo del vehículo, y se opone al movimiento. Depende de la fricción del fluido, de la superficie del contacto y de la forma externa de la envoltura inmersa en el fluido.

La viscosidad del fluido permite a una capa muy pequeña del mismo de adherirse a la envoltura del cuerpo; las otras capas a poca distancia tienen velocidad rápidamente creciente. Las mayores resistencias se deben a los llamados vórtices de estela, verdaderos movimientos

turbulentos de fluido. La influencia de la velocidad relativa del fluido respecto al vehículo sigue la ley del cuadrado; es decir, duplicando la velocidad, la resistencia aumenta nada menos que cuatro veces. Esto es importante cuando en el vehículo se prevén velocidades elevadas con superficie frontal

significativa.





2.5. RESISTENCIA A LA MARCHA EN SUBIDA

Las carreteras destinadas a la circulación de vehículos tienen pendientes no superior al 10%.

En la figura se representa la resistencia a la marcha en subida aplicada en el baricentro G del vehículo.

l es la distancia entre ejes;

mg la fuerza del peso;

α el ángulo que determina la pendiente de la carretera (i = tg α).

La fuerza resistente al movimiento atribuible a la subida está representada por la componente de la fuerza peso a lo largo de la dirección del plano inclinado:

FR = - mg sen αααα [ N ]

Esta depende directamente de la masa y de la pendiente de la carretera, además las condiciones de adherencia de las ruedas motrices deben garantizar la aplicación de una fuerza de empuje bastante mayor a la resistencia de subida. De esto deriva el límite de pendiente

máxima superable que caracteriza a cualquier vehículo homologado.



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2.6. RENDIMIENTO DE LA TRANSMISIÓN

El rendimiento de la transmisión dependerá en primer lugar del tipo de transmisión, por ejemplo, según el tipo de cambio de velocidades que posea: si es mecánico, semiautomático o automático.

En el caso de una transmisión mecánica con cambio a engranajes se puede afirmar que el rendimiento de la misma será muy alto y que su valor dependerá principalmente del tipo de ruedas dentadas, del sistema y de las condiciones de lubricación, del montaje y de la velocidad

de rotación. Los valores del rendimiento para los tipos de transmisiones más comunes pueden ser indicativamente distintos en lo siguiente:

• en el caso de vehículos con motor y tracción delanteros, transmisión con cambio con

toma directa, η = 92%; con las otras marchas: η = 87%;

• en el caso de vehículos con motor delantero y tracción trasera, transmisión con cambio

con toma directa, η = 93%;

En el caso de una transmisión con cambio automático con convertidor de par hidráulico, es muy difícil evaluar el rendimiento; en efecto, depende principalmente de los valores de

deslizamiento entre la bomba y la turbina del convertidor. Una aplicación usada para aumentar el rendimiento de la transmisión es aquella de bloquear, en correspondencia con bajos valores de deslizamiento, el convertidor de par transformándolo

en una acoplamiento rígido.

En el caso de una transmisión con cambio automático con correas de poleas de diámetro variable, es muy difícil medir el rendimiento; en términos de comparación se puede afirmar que es más elevado en presencia de una sola correa.





2.7. POTENCIA NECESARIA PARA EL MOVIMIENTO

La potencia disponible en las ruedas motrices debe ser la suma de las potencias disipadas por cada una de las resistencias al movimiento del vehículo. En términos de prestaciones resulta fundamental el conjunto de las características del sistema

motor – transmisión – adherencia de las ruedas, determinando la curva de potencia disponible en las ruedas en función de la rotación del motor y de la marcha acoplada.

En las figuras ilustradas se representan en orden:

o la potencia del motor Pm y potencia disponible en las ruedas Pd en función de la

velocidad de rotación del motor ωm;

o la determinación de la relación de transmisión que permite alcanzar la velocidad máxima

Vmax, mediante la curva de la potencia necesaria al movimiento Pn en correspondencia a una determinada pendiente i;

o la determinación de la máxima pendiente superable i, con una determinada relación de

transmisión.



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COMPONENTES DE LA CADENA CINEMÁTICA

1. EMBRAGUE DE FRICCIÓN

El embrague es el primer órgano de la transmisión del vehículo y tiene la función de conectar el

volante del motor con el cambio de velocidades. El embrague de fricción tiene la propiedad de acoplar y desacoplar la conexión de la transmisión al motor durante el movimiento, con un simple mando proveniente del pedal del embrague o de un servomando. Esto permite que el motor funcione al régimen del mínimo alimentando con energía sólo a los órganos auxiliares sin riesgo de que se apague.

En la fase de arranque del vehículo, el embrague tiene la tarea de conectar suave y progresivamente el motor con la transmisión de modo de transferir el movimiento sin

contragolpes o tirones.





1.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Para transmitir la potencia del motor a la transmisión, el embrague de fricción utiliza la resistencia del rozamiento que se desarrolla entre las superficies del disco o de los discos en el

caso de un embrague multidisco. La fuerza de fricción máxima generada sobre la superficie del disco está determinada por la naturaleza del material de las guarniciones de embrague, y sobre todo por la fuerza de empuje

axial del muelle que actúa sobre el plato de empuje, según la relación:

Fa = f N [ N ]; donde N es el empuje del muelle.

Otros muelles dispuestos de modo tangencial entre el disco y el cubo portadisco amortiguan los

contragolpes y protegen las guarniciones de embrague en el disco contra el desgaste aumentando su duración.

1.2. POTENCIA TRANSMISIBLE

La potencia transmisible se deduce de la relación:

P = f N Rm n / 9,5 [ W ];

Donde: f N Rm es el par máximo transmisible;

n el número máximo de vueltas.

Por consiguiente, la potencia transmisible tiene en cuenta dos límites: uno es el máximo par transmisible y el otro, el máximo número de vueltas o máxima velocidad periférica del disco. Con respecto al par transmisible, se debe tener en cuenta que el consumo de las guarniciones

de embrague produce la distensión del muelle sobre el plato de empuje, con la consiguiente reducción de la fuerza N. Por lo tanto, el principal riesgo de deslizamiento se tiene cuando las superficies de fricción están más consumidas.

El mayor consumo de fricción se tendrá en la fase de conexión, al arrancar el vehículo, cuando

las velocidades entre el volante y el árbol de entrada del cambio son muy diferentes y por lo tanto es mayor el deslizamiento. Por el contrario, en los cambios de marcha, la rápida y robusta acción del muelle reduce al

mínimo el deslizamiento y por lo tanto también el consumo de las superficies de fricción y la potencia disipada.



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1.3. EMBRAGUE MONODISCO EN SECO

Es el tipo de embrague que más se usa y esta compuesto por las siguientes partes:

DISCO CONDUCIDO

1. Cubo

amortiguador

2. guarniciones de fricción

3. muelles amortiguadores

4. disco portante

DISCO

PORTANTE

CUBO ESTRIADO

ÁRBOL

PRIMARIO

(conductor)

(conducido)

MUELLES

amortiguadores

DISCO CONDUCIDO

VOLANTE





1.4. MUELLE DE DIAFRAGMA

El muelle de diafragma ha sustituido completamente al muelle helicoidal en la acción de empuje axial sobre el disco de embrague, con las siguientes ventajas:

• menor fuerza de desacople,

• menor desgaste de las superficies de fricción;

• única pieza;

• fácil de equilibrar y menores vibraciones. La figura de arriba ilustra diversas soluciones de centrado del muelle de diafragma en la

campana, en orden cronológico a), b), c) y d)



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1.5. MANDO DEL EMBRAGUE Insertar nuevo material sobre mando del embrague





ENGRANAJES

Los grupos de la transmisión, como el cambio de velocidades y el diferencial, están

compuestos por engranajes, o sea ruedas dentadas. Las características de estas últimas determinan de modo unívoco el comportamiento de transmisión del grupo al que pertenecen.

Por tal razón es necesario profundizar los conocimientos de las principales tipologías y características de ruedas dentadas.

El engrane de dos ruedas dentadas debe desarrollarse entre dientes que tienen las mismas

características geométricas, resistencia mecánica y dureza superficial para tener desgaste uniforme. Por el contrario, es diferente la cantidad de dientes de las dos ruedas, lo cual permite la variación de los parámetros de potencia transmitida.

rueda conducida

rueda conductora

cabeza del diente

pie del diente

diám

etro

prim

itivo

s (d

p)



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1.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS RUEDAS DENTADAS

El perfil del diente puede ser de diversos tipos y realizado con distintos grados de precisión en

su proceso de fabricación. Esta característica influye en la duración, en el nivel de ruido, en el

rendimiento de la transmisión, etc. El número mínimo de dientes de la rueda más pequeña representa el límite por debajo del

cual no se garantiza la regularidad de transmisión (por lo menos dos dientes en contacto). La dimensión del diente esta determinada por la máxima fuerza intercambiada entre dientes

en contacto y por el material que lo constituye. La selección de los materiales está determinada por las cargas en los dientes, por la

importancia de la reducción de impedimentos y por el número de horas de funcionamiento previstas para el engranaje. El rendimiento de las ruedas dentadas es la relación entre la potencia transmitida a la rueda conducida y la potencia de la rueda conductora.

1.1.1. RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

La relación de transmisión entre dos ruedas dentadas articuladas está dada por la relación del número de dientes de las dos ruedas, de donde se obtiene la relación del número de vueltas de los dos respectivos árboles (n conducido / n conductor) De este modo cuando se reduce el número de vueltas transmitido, aumenta inversamente

proporcional el par transmitido, en virtud del principio de que la potencia transmitida permanece lo más constante posible.





1.2. RUEDAS DENTADAS CILÍNDRICAS DE DIENTES HELICOI DALES

El método para aumentar el número de dientes en contacto simultáneo es contar con ruedas dentadas cilíndricas con dientes helicoidales.

Esta condición mejora la distribución de las fuerzas intercambiadas entre los dientes de las ruedas vinculadas, lo cual significa que a paridad de cargas se pueden utilizar ruedas más pequeñas con ganancia en tamaño y peso, además, se producen menos golpes entre los

dientes causados por un acceso más regular de los dientes a la zona de engrane, y se gana en bajo nivel de ruido y mayor duración.

A los fines de la relación de transmisión, de los materiales, etc., vale cuanto se ha dicho para las ruedas cilíndricas de dientes rectos.



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1.3. TIPOLOGÍA DE TRANSMISIÓN POR ENGRANAJES

ENGRANAJES

Ruedas cilíndricas

Ruedas cónicas

Tornillo sin fin

Cremallera

Cremallera

Piñón (Bobina)

Corona Helicoidal

Tornillo sin fin





DIENTE Y SU PERFIL

Recto

Helicoidal

Bihelicoidal

Espiroidal

Hipoidal



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DISPOSICIÓN DE LOS EJES

Paralelos

Perpendiculares

Oblicuos





1.4. FUERZAS INTERCAMBIADAS ENTRE LOS DIENTES

La fuerza intercambiada entre dos dientes a lo largo del arco de engrane mantiene constante la recta de acción gracias al particular perfil del diente.

1.4.1. RUEDAS CILÍNDRICAS DE DIENTES RECTOS

En el caso de las ruedas dentadas cilíndricas de dientes rectos, la recta de

acción (a) forma un ángulo de presión (θ)

constante. La fuerza F intercambiada entre los dientes es la resultante de dos

componentes: radial y tangencial. El par de la rueda está dado por el componente tangencial Fu multiplicado por

el radio de la circunferencia primitiva (rp1). En los soportes del árbol de la rueda se descargan ambos componentes.

1.4.2. RUEDAS CILÍNDRICAS DE DIENTES HELICOIDALES

En el caso de las ruedas dentadas cilíndricas de dientes helicoidales, los

componentes de la fuerza F son tres: tangencial Fu, axial Fa, radial Fr; el par se deduce del mismo modo que en el caso anterior.

Distinta es la carga sobre los soportes del árbol, los cuales, en este caso, deben balancear también la fuerza

axial, requiriéndose a tal efecto cojinetes capaces de reaccionar a las cargas axiales.



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1.4.3. RUEDAS CILÍNDRICAS BIHELICOIDALES

La rueda dentada cilíndrica bihelicoidal se usa con el

propósito de balancear sobre la misma rueda los componentes axiales generados por las fuerzas intercambiadas entre los dientes. Por lo tanto, a los fines de las cargas sobre los soportes, se tendrá solamente cargas radiales.

1.4.4. RUEDAS CÓNICAS

En la transmisión piñón-corona de par cónico, aún en el caso más simple de dientes rectos, la fuerza intercambiada entre los dientes P descompuesta

origina:

• la componente tangencial F que determina con los radios de las primitivas los pares de

los dos árboles;

• la componente S que a su vez genera los componentes radial y tangencial que se descargan sobre los soportes de los árboles.

Por lo tanto, cualquiera sea el tipo de diente de las ruedas cónicas del par, los cojinetes deberán resistir también los empujes axiales.

1.4.5. TORNILLO SIN FIN

En la transmisión entre tornillo sin fin – rueda de dientes helicoidales la fuerza resultante R da lugar a:

• Ft (tangencial para el tornillo sin fin y axial para la rueda);

• Fa (axial para el tornillo sin fin y tangencial para la rueda);

• S (componente radial para ambos árboles). La magnitud del componente axial para el tornillo sin fin requiere a los soportes la aplicación de cojinetes





de empuje o robustos cojinetes axial-radiales.

1.5. CICLO DE MECANIZACIÓN DE LOS ENGRANAJES

MATRIZADO: los engranajes se matrizan en caliente y luego reciben un tratamiento de recocción isotérmica.

TORNEADO: operación necesaria para determinar las dimensiones de la circunferencia y apoyo del engranaje. En el agujero interno se dejará un excedente de metal para permitir la rectificación del mismo agujero después del tratamiento. DENTADO: una máquina específica (talladora de dientes) crea el corte con la fresadora de la rueda, ya sea para engranajes de dientes rectos, o de dientes helicoidales. Se les dejará un excedente de metal para su terminación.

BISELADO: operación efectuada con la biseladora, necesaria para eliminar las rebabas de la

mecanización del diente, como así también para crear el bisel en el perfil. FRESADO y PERFORACIÓN: sobre todo en los engranajes donde se necesite lubricación. DESBARBADO: trabajo necesario para el acabado del diente. Donde sea necesario el diente debe rectificarse.

INSTALACIÓN: bajo presión del anillo dentado, sincronizador en el engranaje.

SOLDADURA: efectuada con soldadura láser o haces electrónicos. ROSCADO: sobre la superficie cónica del cono acoplador, donde sea necesario. TEMPLE SUPERFICIAL: tratamiento de cementación y temple.

RECTIFICACIÓN: agujero, enrasados y cono.

ESMERILADO: operación que se efectúa sobre los engranajes de 1ª y 2ª velocidad. LAVADOS: en el ciclo de mecanización los lavados son operaciones esenciales para evitar que

exista incompatibilidad de refrigerantes; en la soldadura para evitar que durante la operación se formen agrietamientos, etc.; en el tratamiento térmico para garantizar la homogeneidad de penetración de dicho tratamiento. Completado el ciclo de mecanización, el lavado final garantiza buena limpieza en el montaje interno del cambio.



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1.6. TRENES DE ENGRANAJES

Los trenes de engranajes son mecanismos formados por dos o más ruedas dentadas engranadas entre sí a fin de transmitir la potencia mecánica del árbol de entrada al árbol de salida del sistema, variando los valores de sus parámetros (par y cantidad de giros). El tren de engranajes se llamará reductor cuando la cantidad de giros del árbol de salida del

movimiento sea menor que la del árbol de entrada; en este caso se obtiene una multiplicación del par de salida con respecto al de entrada. En el caso opuesto, se llamará multiplicador. La relación de transmisión del tren de engranajes está dada por el número de revoluciones

del árbol de entrada con respecto al de salida.

ττττ = n i / nu Cuando el tren de engranajes, mediante los adecuados órganos de mando, es capaz de variar la relación de transmisión del conjunto (n relaciones de transmisión) recibe el nombre de

cambio de velocidades. Los trenes de engranajes se subdividen en:

• trenes ordinarios (los ejes de todas las ruedas dentadas son fijos);

• trenes epicicloidales (cuyas ruedas dentadas se diferencian en planetarias, o sea

aquellos con ejes fijos y en satélites: es decir, los que tienen ejes que giran en torno de otro eje del tren de engranajes).






El tren de engranajes de la figura está formado por:

n. 4 árboles (árbol motor de entrada, a y b intermedios, árbol movido de salida); n. 6 ruedas dentadas, todas solidarias a sus respectivos árboles. La relación de transmisión global del tren de engranajes está dada por el producto de las relaciones de transmisión de los pares de las ruedas dentadas engranadas.

τ = (n1 / n2) (n2 / n3) (n3 / n4) = n1 / n4 ;

τ = (Z1 / z1) (Z2 / z2) (Z3 / z3);

ÁR

BO

L M

OV

IDO

ÁR

BO

L M

OT

OR



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1.7. TRENES DE ENGRANAJES EPICICLOIDALES

Estos trenes de engranajes se caracterizan por la presencia de algunas ruedas dentadas

(satélites) que son movidas junto con sus ejes por un sistema móvil (caja de satélites), mientras que las otras ruedas de dentadura externa o interna son de eje fijo (planetarios). La figura muestra dos trenes de engranajes simples, de un tipo de uso muy común; en el primero, ambos planetarios son de dentadura interna; en el segundo, un planetario es de dentadura interna y el otro es de dentadura externa.

P: caja de satélites; A: planetario (piñón); B: planetario (corona de dentadura externa); a: satélite; b: satélite;

ωA: velocidad angular de la rueda A;

ωB: velocidad angular de la rueda A;

ω: velocidad angular de la caja de satélites;






Con este mecanismo son posibles distintas condiciones:

1. un árbol motor, uno conducido y uno fijo; 2. un árbol motor y dos conducidos;

3. dos árboles motores y uno conducido.

Considerando el caso 1), según el árbol que se bloquea se obtienen distintas relaciones de

transmisión entre los dos restantes. En la figura siguiente se muestra el caso más común, en el cual se bloquea el planetario B.

Si imaginamos que a la caja de satélites se le da una velocidad angular de - ω, el tren de

engranajes será del tipo ordinario. En este caso estaría fijo y los planetarios tendrían una

velocidad angular (ωA - ω) y (ωB - ω).

Luego de esta consideración, resulta fácil comprender la fórmula de Willis:

τordinario = (ωA - ω) / (ωA - ω) ;

que permite determinar la relación de transmisión del tren de engranajes

τ = (ωA - ω) = 1 + (ZB - ZA) ;



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1.7.2. DIFERENCIAL

1. piñón cónico

2. corona cónica 3. satélites 4. perno porta

satélites

5. planetarios

6. caja 7. semieje derecho

8. semieje izquierdo

Se trata de un dispositivo mecánico que permite realizar dos tareas fundamentales para la

marcha del vehículo:

• distribuir en partes iguales el par motriz proveniente de la transmisión a través de una toma de movimiento entre los dos árboles de salida del diferencial, los cuales pueden ser los dos semiejes solidarios a las ruedas, o los ejes para la transmisión del movimiento hacia el eje delantero / eje trasero, en el caso en que el diferencial esté ubicado centralmente (ubicación típica de las tracciones integrales);

• permitir que las ruedas de un mismo eje, o de dos ejes distintos tengan un régimen de rotación diferente.

Este último aspecto es especialmente importante: de hecho, en las curvas las ruedas de un eje están obligadas a recorrer trayectorias distintas; particularmente aquella efectuada por la rueda externa tiene un radio más amplio que la interna.

1

4

6

2

8

3

7

5



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1.7.3. CARACTERÍSTICAS DEL DIFERENCIAL

C1: par del piñón;

C2: par de la corona, y por lo tanto de la caja del diferencial (caja de satélites);

A y B: planetarios unidos a los semiejes; a, b: satélites;

ωωωω = (ωωωωA - ωωωω) / 2;

La velocidad de la caja del diferencial es la mitad de la del semieje.

CA = CB = - CP / 2;

En todos los casos, el diferencial reparte igualmente el par de entrada CP entre los dos pares de salida CA y CB.





1.8. CAMBIO DE VELOCIDADES

La estructura del cambio que se ilustra en la figura está formada por:

• una caja de aleación de aluminio que soporta el árbol primario y secundario, las varillas, las horquillas de acoplamiento de las marchas y el dispositivo de selección y acoplamiento de las marchas.

• la tapa posterior que contiene los engranajes de la 5ta velocidad y la placa de retén de los cojinetes traseros de los árboles primarios y secundarios;

• una caja de unión del cambio al motor (campana) que contiene el embrague, el cojinete

de empuje, y el respectivo mecanismo de palancas de mando. Los engranajes del cambio son de dientes helicoidales para las marchas hacia delante, y de

dientes rectos para la marcha atrás.



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1.9. COMPOSICIÓN DEL CAMBIO

1. Cojinete de empuje 2. Engranaje

cuentakilómetros 3. Planetarios;

4. Cojinete de rodillos cónicos;

5. Satélites;

6. Corona dentada; 7. Cojinete de rodillos

cónicos; 8. Anillo de reglaje

cojinetes caja

diferencial; 9. Árbol secundario; 10. Árbol primario.

ÁRBOL PRIMARIO: Los engranajes de 1ra y 2da velocidad y el de marcha atrás se obtienen directamente del árbol;

mientras que los de 3ra, 4ta y 5ta están ensamblados en el árbol. ÁRBOL SECUNDARIO:

Los engranajes de 1ra, 2ra, 3ra, 4ta y 5ta están ensamblados en el árbol.

SINCRONIZADORES: Los sincronizadores de 1ra y 2da están ensamblados en el árbol secundario, mientras que los de 3ra, 4ta y 5ta están ensamblados en el árbol primario. DIFERENCIAL Está formado por un par de ruedas dentadas cilíndricas de reducción y por un tren de

engranajes epicicloidales, el cual a su vez está formado por satélites y dos planetarios acoplados mediante junta a los semiárboles que transmiten el movimiento a las ruedas.





1.9.1. ÓRGANOS DEL TREN DE ENGRANAJES DEL CAMBIO

COMPONENTE FUNCIÓN

Árbol Transmite el momento de rotación entre los cubos de transmisión.

Rueda dentada Transmite el movimiento del árbol a la rueda con la cual se engrana o viceversa.

Estriado Permite el desplazamiento axial del cubo.

Cojinete Permite la rotación relativa del cubo sobre el árbol o del árbol

sobre la caja.

Cubo estriado Permite el movimiento entre el manguito corredizo y el árbol o viceversa.

Taco Permite el avance del sincronizador bajo la acción del manguito corredizo.

Muelle Mantiene el taco en posición.

Anillo sincronizador Embrague gradual de la marcha, adecuando la velocidad de los cuerpos engranados.

Arandela elástica Posición axial de los cubos.



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2. CAMBIO AUTOMÁTICO

1. árbol de entrada cambio 2. convertidor de par

3. bomba de aceite

4. freno F 5. grupo hidráulico

6. sensor de velocidad de

salida cambio 7. freno D 8. freno C

9. embrague B

10. sensor de velocidad de

entrada cambio 11. embrague E 12. grupo epicicloidal 2

13. grupo epicicloidal 1

14. piñón de salida

15. engranaje función parking

16. par de reducción

17. diferencial

Las transmisiones automáticas tienen la función de simplificar las acciones de mando del conductor, permitiendo de tal modo una mayor concentración sobre el manejo y por ende aumentar el nivel de seguridad global y de comodidad.

Para lograr este objetivo, la transmisión está dotada de un cambio de velocidad automático. La adopción de este importante grupo limita las acciones de mando del conductor a la dirección, la

aceleración y el freno; de este modo se prescinde de la palanca de cambio, acoplamiento de marchas y del pedal de embrague. El cambio automático permite además una mejor gestión de la transmisión y de acoplamiento

motor – cambio de velocidad.





2.1. CONVERTIDOR DE PAR

1. caja que contiene el aceite y los diferentes

componentes;

2. rotor de la bomba, conectado al árbol

motor y a la bomba de aceite; 3. rotor turbina, conectado al árbol de entrada

del cambio;

4. estator, montado sobre la rueda libre,

desvía el flujo de aceite hacia el rotor de la

bomba; 5. dispositivo de bloqueo del convertidor de

par;

6. revestimiento embrague;



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2.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR DE PAR

INSERTAR FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR DE PAR





3. COJINETES

Los cojinetes utilizados para soportar los árboles y los cubos de los órganos de la transmisión son del tipo rotativo.

Cada tipo de cojinete será más o menos apto para una aplicación particular en función de su conformación.

De ahí que la selección de cojinetes dependa de la necesidad de su aplicación: magnitud y tipología de la carga, precisión de funcionamiento, nivel de ruido, orientabilidad, dilataciones axiales, etc. La función principal de los cojinetes es la de permitir la rotación de los órganos en movimiento y distribuir sobre los soportes las cargas tanto estáticas como dinámicas del sistema mecánico. El montaje de un cojinete para un árbol de transmisión y su sistematización sobre el soporte

representa la realización de un vínculo.



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3.1. ESFUERZOS EN LOS SOPORTES INSERTAR IMÁGENES ESFUERZO EN LOS SOPORTES

Debido a las características intrínsecas de los sistemas que conforman la transmisión: cinemática, dinámica, energética; las estructuras portantes de los componentes de la transmisión son del tipo isostático o parcialmente lábiles.





3.2. TIPOLOGÍAS DE LOS COJINETES IMAGEN TIPOLOGÍA APLICACIÓN

COJINETES RADIALES DE BOLAS

COJINETES RADIALES DE

RODILLOS

COJINETES AXIALES DE BOLAS

COJINETES AXIALES DE

RODILLOS

COJINETES RADIALES – AXIALES DE RODILLOS ESFÉRICOS



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COJINETES ORIENTABLES DE

RODILLOS CÓNICOS

3.3. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LOS COJINETES

3.3.1. ESPACIO DISPONIBLE

Generalmente el diámetro del agujero del cojinete (nominal del árbol) es un valor prefijado y sólo depende de las características

mecánicas del grupo. Por lo tanto, el diámetro exterior del cojinete depende del tipo de cojinete, en particular de:

tipo y dimensión del rodamiento; clase de cojinete; presencia del anillo exterior. Naturalmente el aumento de la magnitud de

carga induce a elegir cojinetes de mayores dimensiones, por lo tanto las dos exigencias: mayor resistencia y menor dimensión resultan

contrastantes. Cuando el espacio en sentido radial es limitado, se utilizan cojinetes de agujas.





Cuando el espacio en sentido axial es limitado, se pueden usar algunos tipos de cojinetes con una corona de bolas.

El mismo criterio se adopta para los cojinetes para cargas puramente axiales.

3.3.2. CARGAS RADIALES Y AXIALES

MAGNITUD DE LA CARGA El límite de resistencia de los elementos resistentes del cojinete es la presión específica debida al aplastamiento de los cuerpos. Por este motivo es

muy importante el valor de la dureza de los elementos en contacto (bolas y pistas de los anillos). A igual límite de presión específica y de diámetro del

rodamiento, se verifica que los rodillos resisten cargas más elevadas con respecto a las bolas.

DIRECCIÓN DE LA CARGA Un factor importante en la selección del tipo de cojinete es la dirección de la carga descompuesta según las direcciones radial y axial. De allí surge la clasificación de los cojinetes en:

radiales; axiales-radiales; axiales.



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CARGA AXIAL La carga axial puede ser contrabalanceada por los correspondientes cojinetes de acuerdo al sentido de la carga o por los cojinetes axiales, capaces de

responder en ambos sentidos. Por ejemplo, a este fin resulta muy interesante, para algunos cambios de velocidad, el uso de los cojinetes

de bolas de cuatro contactos. Para cargas axiales moderadas a alta velocidad se usan cojinetes axiales de bolas oblicuas, de efecto simple o combinado. En algunos casos se torna necesario el uso de

cojinetes axiales orientables de rodillos orientables. Para cargas axiales moderadas que actúan en una sola dirección, son aptos los de tipo axial de agujas.

Para cargas axiales mayores y que se alternan, se pueden montar uno al lado del otro, dos cojinetes axiales de rodillos cilíndricos o dos cojinetes axiales orientables de rodillos.

3.3.3. CARGAS COMBINADAS

La carga combinada está formada por un componente radial y otro axial que actúan simultáneamente.

La capacidad de un cojinete de soportar la parte axial de la carga está determinada por su ángulo

de contacto α.

La capacidad de resistencia a las cargas axiales de los cojinetes radiales de bolas depende del juego interno de los mismos.





Los cojinetes de rodillos cilíndricos también pueden soportar cargas axiales cuando tienen un anillo de apoyo.

Cuando predominan las cargas axiales, es mejor

usar cojinetes oblicuos de cuatro contactos, los axiales orientables de rodillos, y los de rodillos cilíndricos o cónicos cruzados.



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3.4. OTROS TIPOS DE CARGAS

CARGA DE MOMENTO BASCULANTE

Cuando hay carga excéntrica respecto del cojinete, aparece un momento basculante.

Los cojinetes que pueden resistir este peligroso tipo de carga son aquellos de doble corona (radiales u oblicuos de bolas) para magnitudes de carga moderadas, los de rodillos cónicos opuestos con montaje en X o en O, para entidades de carga elevada.

DESALINEADO En el caso de árboles largos sujetos a flexiones, se genera entre el árbol y su asiento un

desalineado que, en caso de estar obstaculizado por el cojinete, genera una sobrecarga

imprevista. En este caso se adoptan cojinetes que permitan mínimas variaciones de inclinación del eje del árbol con respecto al eje del asiento.





3.4.1 OTROS REQUISITOS PARA LA SELECCIÓN DE LOS COJ INETES

PRECISIÓN Los cojinetes de precisión superior se pueden aplicar donde se requiere un grado elevado de precisión de trabajo, como

por ejemplo los mandriles de las máquinas herramientas.

VELOCIDAD: La alta velocidad de rotación lleva a un aumento de la potencia de fricción disipada en calor, lo cual implica un

aumento de la temperatura de los componentes. Por lo tanto, resultan muy efectivos a tal fin los cojinetes con rodamientos de bolas, los cuales presentan una fricción mínima.

NIVEL DE RUIDO El ruido es causado por los micro-impactos del movimiento rotativo de los rodamientos; por ende el bajo nivel de ruido

será una característica de los cojinetes de bolas, y en general de los cojinetes de mayor precisión.

DUREZA La dureza de un cojinete es su capacidad de resistir

deformaciones elásticas causadas por las cargas. Donde esté previsto, la dureza se aumenta durante el montaje con precarga en el cojinete.

DESPLAZAMIENTO AXIAL

Una de las principales causas de dilatación del árbol con respecto a su asiento es de naturaleza térmica. En estos casos, se realizan conexiones con los cojinetes que

permitan pequeños desplazamientos axiales.

La condición de libertad de movimiento puede corresponder al cojinete, o puede realizarse entre el cojinete y su asiento.



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3.5. HOLGURAS

HOLGURA ANTES Y DESPUÉS DEL MONTAJE Es importante distinguir entre la holgura

interna de un cojinete antes del montaje, y la holgura de un cojinete montado y en funcionamiento.

La holgura durante el funcionamiento es menor que aquella previa al montaje ya que los anillos se expanden o comprimen por efecto de los forzamientos, y de la dilatación térmica.

VALORES DE LAS HOLGURAS Para los cojinetes oblicuos apareados a una corona de bolas, para los apareados a rodillos cónicos, y para los cojinetes oblicuos de doble corona de bolas se indica la holgura interna

axial ya que es más fácil de medir y de tener bajo control que en el caso de la radial.

Dilatación del anillo interno.

Como regla general, la holgura interna funcional es ligeramente mayor que cero.

Compresión del anillo externo

Para los cojinetes de rodillos cilíndricos y los

orientables de rodillos, en su funcionamiento se deberá tener en cuenta una cierta holgura interna, por más pequeña que ésta sea; en el

caso de los cojinetes a rodillos cónicos, esto es a menudo aconsejable.

Los cojinetes oblicuos de bolas y de rodillos cónicos para instalaciones que requieren rigidez, como en los piñones cónicos o en los mandriles de las máquinas herramientas, se deberán montar con una cierta carga previa.

Holgura interna axial

Holgura interna radial

Despla-zamiento radial

Despla-zamiento axial





3.6. BLOQUEO DE LOS COJINETES

BLOQUEO RADIAL DE LOS COJINETES En ciertas condiciones de carga, los anillos deberán ser bloqueados firmemente para impedir que giren en su alojamiento.

- CARGA ROTATIVA Montar con interferencia el

anillo fijo en el cual, en un giro, todos los puntos de su aro de rodadura están sujetos a carga.

- CARGA FIJA Montar con interferencia el

anillo que gira.

Cuando la dirección de la carga es indeterminada, por ejemplo en las aplicaciones que vibran, se deberá montar con interferencia ambos anillos.

FIJACIÓN AXIAL DE LOS COJINETES

Para la fijación axial adecuada de los anillos no es suficiente con la interferencia, sino que son necesarios otros sistemas.

Fijación axial del

cojinete de unión.

Disposición del cojinete libre con

el anillo interno, unido axialmente.

Anillos forzados

Fijación axial de cojinetes “opuestos” con fijación axial de un solo lado.



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3.7. MONTAJE DE LOS COJINETES RADIALES – AXIALES

Holgura axial

Se debe usar el comparador para medir la holgura axial interna.

Una vez montado el comparador, para medir la holgura es necesario empujar totalmente en una

dirección y en la otra.

La disposición en O, con respecto a aquella en

X, implica una mayor resistencia a la carga del momento basculante, pero al mismo tiempo una mayor dificultad de montaje.

El reglaje con tapa y espesores es un método válido para las disposiciones en X.





Los cojinetes pequeños pueden regularse

usando un anillo y una llave a sector. Para los cojinetes más grandes, puede ser

necesario el uso de la inyección de aceite.

3.8. LUBRICACIÓN DE LOS COJINETES

LUBRICACIÓN La función principal de un lubricante es la de crear una película para separar entre sí las partes móviles de los cojinetes, con el fin de reducir la fricción y el desgaste.

Entre las propiedades importantes de un lubricante están la viscosidad, la capacidad de formar la película y, en el caso de la grasa, la consistencia.

VISCOSIDAD La viscosidad es la facilidad que tiene un líquido para fluir. En términos técnicos, es la medida de la fricción existente entre los estratos moleculares de tal líquido cuando entra en movimiento.

CONSISTENCIA La consistencia es el grado de “dureza” de una grasa.

Ésta ha sido clasificada en graduaciones de NLGI (National Lubricating Grease Institute, USA), según una escala aceptada universalmente.

EJEMPLO : El agua tiene una viscosidad baja, la miel tiene una viscosidad elevada.



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NOTAS:

(A) Grasa blanda: baja consistencia, bajo índice NLGI.

(B) Grasa dura: alta consistencia, alto índice NLGI.

Carga

Velocidad de rotación

Temperatura

Factor que determinan el espesura del film





LUBRICACIÓN INSUFICIENTE Se habla de lubricación insuficiente cuando el espesor de la película es demasiado pequeño para

separar adecuadamente las superficies en contacto. Esta condición se presenta cuando la cantidad de lubricante es insuficiente, o cuando el movimiento relativo entre las dos superficies es muy lento para la formación de una película. Esto también se presenta cuando la viscosidad del fluido es muy baja o cuando, desde el comienzo, hay una temperatura muy elevada de funcionamiento. En estas condiciones de lubricación se producen los contactos directos de metal contra metal, lo cual provoca soldaduras ubicadas en los puntos de rugosidad. Como

consecuencia, se obtiene elevada fricción y desgaste, y fatiga superficial.

LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA:

En estas condiciones se logra la separación completa de las superficies en movimiento relativo por parte de la película lubricante.

La fricción es mucho menor que en el caso de la lubricación insuficiente, y no hay contacto entre

metales.

GRASAS DE CALCIO

La mayoría de las grasas de calcio se pueden usar sólo a temperaturas inferiores a 60°C, aunque algunas gras as de

mayor calidad son efectivas hasta los 120°C. Las grasas de calcio se utilizan en máquinas gráficas y aquellas máquinas utilizadas en ambientes marinos.

moto

no uniformidad en la superficie metálica

moléculas en el lubricante

moto

no uniformidad en la superficie metálica

film lubricante



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3.9. TIPOS DE GRASAS

GRASAS DE SODIO Las grasas de sodio se pueden utilizar en un amplio campo de temperaturas, y existen

grasas sintéticas que alcanzan temperaturas de hasta 120°C.

GRASAS de LITIO Las grasas al litio ofrecen una excelente resistencia al calor y se pueden utilizar en una

amplia gama de temperaturas. De este tipo son las grasas utilizadas por SKF.

MISCIBILIDAD DE LAS GRASAS No es necesario combinar grasas incompatibles, por cuanto pueden originar una mezcla que a

menudo es de menor consistencia, y que puede causar aflojamientos debido a pérdidas.

Si no se conoce el tipo de grasa utilizado originalmente, antes de lubricar es necesario extraerla del cojinete y del espacio circundante.





3.10. ELECCIÓN DE LA GRASA

Campo de temperatura (°C)

Viscosidad aceite base (mm2/s a 40 °C)

Consistencia (índice NLGI)

Grasas para bajas temperaturas (LT)

Los factores más importantes a tener en cuenta cuando se escoge una grasa lubricante son:

• Tipo de máquina

• Tipo y dimensión del cojinete;

• Temperatura de trabajo

• Condiciones de carga

• Campo de velocidad

• Condiciones de funcionamiento, como la vibración y la posición del árbol, horizontal o vertical

• Refrigeración

• Eficacia de las juntas de estanqueidad

• Ambiente exterior GRASAS PARA ALTAS TEMPERATURAS (HT)

En general se usa una grasa HT cuando la temperatura de funcionamiento supera los 80°C, o cuando no se cuente con intervalos aceptables de lubricación para los cojinetes que trabajan en el rango de los 70-85°C.

GRASAS PARA BAJAS TEMPERATURAS (LT) Se usará una grasa LT cuando la temperatura ambiente y la de funcionamiento están por

debajo de 0°C, o bien para cojinetes sometidos a ca rgas ligeras, que giran a alta velocidad y en aplicaciones en las que no se pueden tolerar aumentos de temperaturas de funcionamiento.

ELEMENTOS MECÁNICOS DE LAS TRANSMISIONES...obtenidas de las diversas marchas hacia adelante del...

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