Direccion Diferencial

Lección 5: Dirección diferencial

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Introducción

Esta lección presenta la dirección diferencial. La direccióndiferencial es estándar en los tractores D8N y D8R y optativa enalgunos modelos de tractores de cadenas. Esta lección identifica loscomponentes de un sistema de dirección diferencial y describe suoperación.

Objetivos

Al completar esta lección, el estudiante podrá:

1. Conocer los componentes de un sistema de direccióndiferencial.

2. Entender la operación de un sistema de dirección diferencial.

GRUPO DE ENGRANAJES

PLANETARIOSDE LA DIRECCIÓN

GRUPODE ENGRANAJES

PLANETARIOSDE MANDO

GRUPODE PLANETARIOS

COMPENSADORES

SALIDADEL DIFERENCIAL

DERECHA

SALIDA DEL DIFERENCIAL

IZQUIERDA

ENTRADA DE LATRANSMISIÓN

ENTRADA DE LA DIRECCIÓN

CORONA ENGRANAJESPLANETARIOS

ENGRANAJECENTRAL

PORTADOR

Fig. 1.5.1 Dirección diferencial

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

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

El diagrama de la figura 1.5.1 muestra la relación entre loscomponentes del sistema de dirección diferencial.

El sistema de dirección diferencial consta de la dirección, el mando yel juego de planetarios compensadores.

Hay dos entradas de potencia, una salida de velocidad y dirección dela transmisión y una entrada de dirección del motor de dirección.

El motor de dirección es parte del sistema hidráulico del buclecerrado y no gira, a menos que se estén usando los controles dedirección.

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

La corona del juego de planetarios compensadores está siempre fija yempernada a la caja de frenos derecha.

El semieje izquierdo está estriado al portador del juego de planetariosde dirección. El semieje derecho está estriado al portador del juego deplanetarios compensadores.

Unidad 1 1-5-2 Tren de Fuerza IILección 5

GRUPOPLANETARIO

DE LA DIRECCIÓN

GRUPOPLANETARIODE MANDO

GRUPO DE PLANETARIOSCOMPENSADORES

SALIDA DELDIFERENCIAL

DERECHA


IZQUIERDA

ENTRADADE LA TRANSMISIÓN

ENTRADADE LA DIRECCIÓN


ENGRANAJECENTRAL

PORTADOR

Fig. 1.5.2 Desplazamiento en línea recta

La entrada de potencia de la transmisión pasa a través del conjunto depiñón y corona. El eje de la corona está estriado al portador demando. El portador de mando divide la potencia entre la corona demando y el engranaje central de mando. Esta potencia se transmite através de los engranajes planetarios.

La potencia que fluye a través de la corona de mando es de velocidadbaja y par alto. La corona de mando está acoplada directamente alportador de la dirección, la cual está acoplada al eje exteriorizquierdo.

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

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

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


GRUPOPLANETARIO

DE LA DIRECCIÓN




DERECHA


IZQUIERDA




ENGRANAJECENTRAL

PORTADOR

Fig. 1.5.3 Giro a la izquierda de avance

Durante un giro, el sistema de dirección diferencial usa la potencia deun motor hidráulico para aumentar la velocidad de una cadena ydisminuir la de la otra la misma cantidad. La diferencia de velocidadresultante hace girar el tractor. Los controles de dirección determinanla velocidad y el sentido del motor de dirección. Cuando el motor dela dirección se impulsa más rápido, el radio de giro es menor.

Durante un giro, la transmisión suministra la mayor parte de lapotencia al sistema. El motor de dirección hace girar la corona de ladirección. El motor de la dirección está acoplado a la corona por unjuego de piñón y una corona.

Giro a la izquierda

Cuando el motor de la dirección hace que la corona gire en sentidocontrario del portador, la corona se opone a la velocidad del portador.Esto baja la velocidad del eje izquierdo. Los engranajes planetarios semueven alrededor de la corona a velocidad más alta. Los engranajesplanetarios transmiten más velocidad al engranaje central, y elengranaje central aumenta su velocidad. El lado derecho aumenta lavelocidad.

Giro a la derecha

Cuando el motor de la dirección hace que la corona y el portadorgiren en el mismo sentido, la corona añade la velocidad al portador.El eje izquierdo girará más rápido. La corona y el portador giranjuntos, y los engranajes planetarios no giran en sus propios ejes. Estohace que el engranaje central y el eje de salida del diferencial derechoreduzcan la velocidad.


Fig. 1.5.5 Dirección diferencial

La figura 1.5.5 muestra la relación entre los componentes actuales.Pueden verse los tres planetarios y la conexión del juego decomponentes. Los engranajes planetarios se muestran en amarillo.


GRUPOPLANETARIO

DE LA DIRECCIÓN




DERECHA


IZQUIERDA




ENGRANAJECENTRAL

PORTADOR

Fig. 1.5.4 Contrarrotación

En la operación de contrarrotación, se usan los controles de ladirección, y la máquina está en NEUTRAL. El motor de la direcciónes únicamente de entrada. La potencia de la corona se transmite alportador y al engranaje central.

La condiciones del terreno tienen que ser las mismas en ambascadenas. La contrarrotación se usa muy rara vez en la operación delas máquinas actuales, pero permite aumentar la maniobrabilidad encondiciones de espacio libre limitado, no productivas.

Fig. 1.5.6 Sistema de dirección diferencial

El tren de fuerza mecánico impulsa el piñón y la corona de latransmisión. Un motor hidráulico, que es parte del sistema hidráulicode bucles cerrado, impulsa el piñón de la dirección y la corona.

La bomba de la dirección es bidireccional e impulsa el motor dedirección. El aceite sale del motor de dirección y regresa a la entradade la bomba de dirección.

En el motor hay una válvula de compensación. La válvula decompensación tiene válvulas compensadoras y de alivio para manejarlas crestas de presión y las sobrevelocidades.

Cuando la palanca se mueve en la cabina, se envía una señal paracambiar el ángulo de la placa basculante de la bomba. Esto cambia lasalida de la bomba, la velocidad y/o la dirección del motor.

Para el desplazamiento en línea recta, se bloquea el aceite de lastuberías al motor de dirección. El aceite bloqueado hace posible queel motor sostenga fija la corona.


Cuando la máquina se desplaza en línea recta, el carrete de control dela válvula de control de dirección bloquea el aceite del circuito de ladirección. El carrete de compensación permanece centrado y trabahidráulicamente el motor.

La línea de mando transmite la fuerza a la corona de dirección. Lalínea de mando intenta accionar el motor de dirección. Las fuerzasexternas crean crestas de presión en un lado del bucle entre el motory la válvula de compensación (el lado del motor que detecta lascrestas de presión depende del sentido de desplazamiento de lamáquina).

Cuando las crestas de presión son altas, en el bucle afectado se abrela válvula de alivio de dos vías. La porción de descarga de la válvula(área grande) hace que el aceite de presión alta abra el disco (áreapequeña) de la válvula de alivio opuesta. La válvula de alivio de dosvías transmite parte del aceite de presión alta al lado de presión bajadel bucle. Esto descarga la cresta de presión.

CONDUCTO DE GIRO A LA DERECHA

MOTOR DE DIRECCIÓN

ALIVIO DE PASO

VÁLVULA DE RETENCIÓN

VÁSTAGOCONDUCTO DE GIRO A LA IZQUIERDAVÁLVULA

DE RETENCIÓN

VÁLVULADE COMPENSACIÓN

ALIVIO DE PASO

Fig. 1.5.7 Válvula de compensación y motor de dirección condesplazamiento en línea recta


Durante un giro a la derecha, la válvula de control de dirección dirigeel aceite a la válvula de compensación. El aceite entra a la válvula decompensación y llena la cámara derecha del vástago.

Al mismo tiempo el aceite entra a un conducto pequeño a la derechade la entrada, fluye a través de un orificio y llena la cámara delresorte en el extremo derecho del vástago.

El aceite de la cámara central derecha del vástago abre la válvula deretención, fluye alrededor de la válvula de alivio de dos vías derechay pasa al orificio de entrada del motor. A medida que el motor iniciael giro, el aceite de retorno del orificio de salida del motor fluyealrededor de la válvula de alivio de dos vías izquierda al vástago. Elaceite se bloquea temporalmente. Esto produce un aumento rápido dela presión de suministro.

Cuando la presión de suministro alcanza la cantidad específica, elvástago se desplaza a la izquierda y deja abiertos los pequeñosorificios taladrados transversales de la derecha de la válvula deretención izquierda. Esto hace que el flujo de aceite desde el motorfluya al orificio de retorno en la válvula de control de dirección.

Las válvulas de alivio de dos vías operan cuando la sección dedescarga de la válvula detecta la presión alta. A presión alta, laválvula de descarga se abre y permite que el aceite de presión desuministro alcance el disco del lado de retorno de la válvula de aliviode dos vías. Si ocurre una cresta de presión, la válvula de alivio dedos vías izquierda se abre y hace que la presión de suministro fluyadirectamente al lado de retorno del bucle.


MOTOR DE DIRECCIÓN

ALIVIO DE PASO


VÁSTAGOCONDUCTO DE GIRO A LA IZQUIERDA

VÁLVULADE RETENCIÓN


ALIVIO DE PASO

Fig. 1.5.8 Válvula de compensación y motor de dirección con giro a la derecha


Ocasionalmente, en una condición, como realizar un giro mientras seopera en una pendiente cuesta abajo, la máquina trata de poner ensobrevelocidad el motor de dirección. La sobrevelocidad del motorproduce cavitación y pérdida de la dirección. La válvula decompensación evita la sobrevelocidad del motor. Cuando comienza lasobrevelocidad, la presión de suministro disminuye rápidamente. Lapresión de la cámara del resorte al extremo derecho del vástagotambién disminuye. Cuando la presión del lado de suministro delbucle disminuye por debajo de cierta presión, el vástago se desplaza ala derecha y bloquea el flujo de aceite de retorno. Esto produce unacontrapresión alta en el motor y limita su velocidad.

Cuando la contrapresión excede una cantidad específica, se abre laválvula de alivio de dos vías izquierda y se envía aceite de retornodirectamente al lado del suministro del motor para evitar lacavitación.

En condiciones severas de sobrevelocidad, la válvula decompensación de la válvula de control de dirección se abre ysuministra aceite adicional al lado de suministro del bucle.


MOTOR DE DIRECCIÓN

ALIVIO DE PASO


VÁSTAGOCONDUCTO DE GIRO A LA IZQUIERDA

VÁLVULADE RETENCIÓN


ALIVIO DE PASO

Fig. 1.5.9 Válvula de compensación y sobrevelocidad del motor de dirección


La potencia de la transmisión fluye a través del engranaje de transferencia y del piñón, a la corona y aleje de ésta. El eje de la corona está estriado al portador del juego de los planetarios de mando.

El portador de juego planetario de la dirección está estriado al eje de salida. El eje de salida estáestriado al engranaje central del mando final.

Si hay una entrada de dirección, el motor de la dirección impulsa un piñón. El piñón de la direcciónestá conectado con una corona. La corona está empernada a la caja con estrías rectangulares delgadas.Estas estrías se conectan con estrías en la parte inferior de la corona del juego planetario de ladirección.

Cuando el operador no está girando la máquina, el motor de dirección estará fijo. La corona del juegoplanetario de dirección estará fija. Las cadenas girarán con par y velocidad iguales.

Cuando hay una entrada de la dirección, la entrada del piñón de la dirección hará que la corona delplanetario de la dirección gire. La relación entre los engranajes del juego planetario hace que unacadena aumente la velocidad y la otra la disminuya en igual cantidad. La dirección y la velocidad de laentrada del piñón de dirección determinan el sentido y la velocidad del giro.

Los engranajes centrales del juego planetario de mando y el de la dirección están conectados al ejeinterior. El eje interior transmite la potencia al juego planetario compensador ubicados en el ladoderecho de la máquina.

Unidad 1 - 1 - Tren de Fuerza IILección 5 - Hoja de Trabajo 1

DIRECCIÓN DIFERENCIALLECCIÓN 5 - HOJA DE TRABAJO 1

Unidad 1 - 1 - Tren de Fuerza IICopia del Estudiante - Práctica de Taller 1.5.1

Ejercicio de práctica de taller

Objetivos: Desarme y arme la mitad izquierda de un grupo de dirección diferencial. Realice los ajustesrequeridos indicados en el manual de desarmado y armado.

El lado izquierdo del grupo de dirección diferencial incluye:• Ajuste de precarga para el cojinete entre la caja del freno y la caja planetaria• Ajuste de precarga para el piñón• Ajuste de contrajuego para el piñón y la corona• Revisión del contacto de dientes apropiado

Si la mitad derecha del grupo de dirección y diferencial está disponible, pueden verse el conjunto delos frenos y el juego planetario ecualizador.

Materiales de referencia

Módulo de desarmado y armado del tren de fuerza para los componentes usados en esta práctica.

Herramientas

Las requeridas en el módulo de desarmado y armado.

NOTA: Para esta práctica, no es necesario sacar el portaplanetarios ecualizador de su caja.

NOTA: Para esta práctica, no es necesario quitar los pasadores ni los engranajes planetarios delportaplanetarios

NOTA: Para esta práctica, no es necesario quitar el cojinete.

NOTA: Para esta práctica, no es necesario separar la caja del freno de la caja del juegoplanetario.

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1.5.

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Unidad 1 - 2 - Tren de Fuerza IICopia del estudiante - Práctica de taller 1.5.1

Nombre––––––––––––––––––––––––––––Preguntas de la práctica

1. ¿Cuál es el primer conjunto planetario que se ve en la mitad izquierda del grupo dedirección diferencial?

2. ¿Cómo se transfiere la potencia desde el piñón del motor de dirección hasta la corona delconjunto planetario de dirección?

3. ¿A qué están conectados los frenos de disco?

4. ¿Por qué se deben quitar lentamente los pernos durante el desarmado?

5. ¿Cuál es el procedimiento para medir la precarga del cojinete (la primera vez)?

6. ¿El piñón tienen también procedimiento de precarga?

7. ¿Cómo se revisa el contrajuego?

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