INTRO TransmisionesMecanicas

TRANSMISIÓN DE FUERZA

TRANSMISIONES MECÁNICAS 1

UNIDAD ITransmisión de Fuerza

¿Cómo se transmite la fuerza?

En el embrague se aprovecha la fricciónpara transmitir la fuerza, mientras que en la caja decambios aquella se transmite por medio deengranajes. Hay un tercer procedimiento paratransmitir la fuerza por medio de líquidos, como sehace en las transmisiones automáticas.

Por lo tanto, la fuerza se puede transmitir,fundamentalmente, de las tres maneras siguientes:

* Por fricción (poleas y correas)

* Por engranajes (en toma)

* Por líquidos (rueda de paletas)

Veamos como se transmite la fuerza por cadauno de estos procedimientos:

Transmisión por fricción

Al aplicar una superficie contra otra, laprimera transmite su movimiento a la segunda porfricción. Proyectando convenientemente el conjuntose puede evitar que una de las partes patine sobre laotra al transmitir la fuerza. Para nuestro propósitovamos a suponer que las superficies no patinan.

Las transmisiones de fuerza por fricciónemplean ruedas y correas.

Adherencia de una rueda

La rueda motriz de un tractor transmite lafuerza gracias a la adherencia sobre el suelo que seobtiene por medio del neumático de caucho, fig. 2,mitad superior. Al hacer girar la rueda de la figuracon la mano, se nota como tira hacia adelante. Laadherencia de la rueda sobre el suelo no se mueve, setiene que mover la rueda con la mano que la hacegirar.

Si suspendemos ahora una rueda en el aire yhacemos que toque otra rueda, bastará que hagamosgirar la primera para que el movimiento giratorio setransmita a la segunda, fig. 2, mitad inferior.

Por fricción

Por engranajes

Por líquidos

Figura 1

2 TRANSMISIONES MECÁNICAS


Obsérvese que las dos ruedas giran en sentidosopuestos. Por lo tanto, acabamos de ver que la fuerzase puede transmitir por fricción gracias a la adherenciade las superficies.

El embrague del motor es un caso típico detransmisión de fuerza por fricción.

Adherencia de una correa

Otra manera de transmitir la fuerza consisteen servirse de una correa y dos poleas. Esteprocedimiento permite separar considerablemente eleje activo del eje pasivo. El acoplamiento poradherencia se obtiene por medio de la correa que rodeaambas poleas, como puede verse en la fig. 3.

1

2

Adherencia entre la rueda y el suelo

23

Adherencia entre dos ruedas

1- La rueda avanza2- Punto de adherencia3- Ambas ruedas giran

Fig. 2. Puntos de adherencia de la rueda.

1 - Poleas 2 - Correa

Fig. 3. Transmisión por correa.

Esta manera de transmitir la fuerza es máseficaz que la de las dos ruedas en contacto, porque enesta última es mucho mayor la superficie de fricción.

Al girar una de las poleas, la correa transmitela fuerza a la otra polea por adherencia tal como semuestra.

Transmisión por engranajes

Los engranajes son el medio más empleadopara transmitir la fuerza.

Los engranajes en toma no pueden patinar yésta es la razón de que se empleen para la transmisiónde grandes fuerzas.



La transmisión por cadena no es más que una variantede la transmisión por engranajes. En este caso, lasruedas de dientes no están en toma, pero están unidaspor una cadena que no puede patinar.

En la segunda parte del presente capítulo nosvamos a ocupar detenidamente de los engranajes.

Transmisión por líquidos

La transmisión por líquidos es, a la vez, lamás antigua y la más moderna de todas las manerasen que se puede transmitir la fuerza.

En B vemos como, al girar el disco, el líquidosale proyectado por la fuerza centrífuga.

En C se ha colocado un segundo disco porencima del primero y muy próximo a éste. El líquidoya no puede salir proyectado y circula por el segundodisco en la forma que indica la figura. La fuerzatransmitida de esta forma hace girar al segundo discoen el mismo sentido que el primero, transmitiéndosela fuerza por medio del líquido.

Encerrando los discos en una caja herméticay aumentado la presión del líquido se aumenta laeficacia de la transmisión.

En este principio se basan las transmisioneshidráulicas, como el convertidor de par hidráulico yel embrague hidráulico.

Con esto terminamos la descripción de lastres maneras fundamentales en que se puede transmitirla fuerza, a saber: por fricción, por engranajes y porlíquidos.

La arcaica rueda de molino, fig. 4, gira porel agua que va llenando sus cangilones.

En las modernas transmisiones automáticasse emplea un líquido para acoplar la fuerza, fig. 5.

En A tenemos un disco provisto de paletas ylleno de líquido.

Fig. 4. Rueda de cangilones movida por el agua.

Fig. 5. Acoplamiento hidráulico entre dos ejes.



Como quiera que los engranajes son deimportancia fundamental para las transmisiones defuerza, a continuación nos ocupamos de ellosdetalladamente.

Engranajes

Casi todas las transmisiones de tipoconvencional constan, fundamentalmente, deengranajes.

El engranaje no es más que un medio paratransmitir la fuerza de torsión.

La fuerza de torsión o par de torsión que sepuede obtener de un mecanismo, es proporcional a ladistancia entre el punto de aplicación de la fuerza yel fulcro o punto de apoyo del brazo de palanca.

En la fig. 6 se aumenta la fuerza de torsióncorriendo el fulcro o punto de apoyo de la palancahacia el objeto a que se aplica la fuerza (lado derecho).Pero la palanca tiene que hacer un recorrido mayorpara conseguir el mismo movimiento.

Cuanto más cerca el fulcro al objeto = tanto mayorla fuerza de torsión de la palanca; pero tiene quehacer un recorrido mayor.

1- Palanca 3 - Fulcro2- Objeto 4 - Fuerza de torsión

Fig. 6. La fuerza de torsión depende de larelación entre los brazos de palanca.

El principio de la palanca tiene aplicación alos engranajes en toma, fig. 7.

Cuando el engranaje activo es de menordiámetro que el engranaje pasivo en toma con aquel,se reduce la velocidad de giro y se aumenta la fuerzade torsión.

Los engranajes de la caja de cambios secombinan,de manera que, el conductor de la máquinapuede seleccionar la velocidad o la fuerza que más leconvenga para el trabajo que esté realizando.

A mayor desmultiplicación, menor velocidady mayor fuerza de torsión.

A menor desmultiplicación, menos fuerza detorsión y más velocidad.

Engranaje pequeño acoplado a otroengranaje pequeño = menos par detorsión y más velocidad.

Engranaje pequeño acoplado a unengranaje más grande = menos velocidady más fuerza de torsión.

Fig. 7. Par de torsión que se obtiene con doscombinaciones de engranaje.



La última selección de engranajes, es unacombinación por convenir a las necesidades de lamáquina y del operador.

Relación de desmultiplicación

Normalmente los engranajes se emplean paratransmitir la fuerza de torsión de un eje a otro. Ambosejes pueden ser paralelos o formar un ángulo entre si.

Por otra parte, los engranajes en toma tienenque tener dientes, del mismo tamaño y configuración.Además tiene que haber siempre un par de dientes,por lo menos, que estén en contacto. A los dientes seles puede dar una forma tal que siempre haya más deun par de dientes en contacto entre los engranajes entoma.

Relación 1 a 1

La relación de desmultiplicación de un trende engranajes indica la reducción de la velocidad degiro que se obtiene con el correspondiente aumentodel par de torsión.

En el caso de los engranajes representadosen la fig. 8, la relación de desmultiplicación es idénticaa la relación del número de dientes de los dosengranajes en toma.

Tipos de engranajes

Existen diversos tipos de engranajes adaptados a lasnecesidades de fuerza y velocidad de lastransmisiones.

1 - Cien rpm de velocidad2 - Cincuenta rpm de velocidad

Fig. 8. Relaciones de desmultiplicación.

Dientes rectos Dientes helicoidales

Fig. 9. Los dos tipos principales de dientes de losengranajes.

Los engranajes se suelen clasificaratendiendo a los siguientes criterios:

1. Al tipo de sus dientes.2. A la superficie en que van mecanizados los dientes.

En la fig. 9 se han ilustrado los dos tipos principalesde dientes de engranajes -rectos y helicoidales.

En la figura 10 se han representado los tipos deengranajes más corrientemente empleados.

Relación 2 a 1



Engranajes de dientes rectos

Estos engranajes llevan dientes rectosparalelos al eje de rotación. Por regla general, losengranajes en toma suelen tener uno o dos pares dedientes en contacto constante. Este tipo de engranajesse caracteriza por su funcionamiento ruidoso, por loque solo se emplean cuando han de trabajar a pocavelocidad.

Aplicaciones

Los engranajes de dientes rectos se empleanen mecanismos sencillos, como los accionamientosde cabrestantes a mano o por motor. También seemplean en las cajas de cambio de velocidad porengranajes desplazables, debido a la facilidad con quese engranan y desengranan desplazándolos.

Engranajes de helicoidales

Los dientes de los engranajes helicoidales seorientan en sentido oblícuo al eje de rotación. Losdientes entran en toma por un extremo y se vuelven adespegar por el opuesto. Este contacto angular entrelos dientes provoca un empuje lateral del engranajeque tiene que ser recibido por el cojinete. En cambio,los engranajes de dientes helicoidales son menosruidosos durante el funcionamiento y de mayorrobustez y duración que los engranajes de dientesrectos, por ser más grande la superficie de contactode los dientes para un mismo tamaño de engranaje.

Aplicaciones

Los engranajes de dientes helicoidales se empleanactualmente en todos los cambios de automóvil,

porque producen menos ruido a altas velocidades yduran más que los engranajes de dientes rectos.

Engranajes de dientes en doblehelicoide

Los engranajes de dientes en doble helicoideo en espina de pescado, llevan éstos formando unángulo, con el vértice en el centro. De esta manera seconsigue que el empuje lateral de una mitad del dientequede contrarrestado por el empuje lateral de sentidoopuesto de la otra mitad del mismo diente. Las dosmitades del diente suelen ir separadas por una ranuraen el vértice del ángulo que forman para facilitar elalineado de los engranajes en toma y para evitar elbloqueo de una pequeña cantidad de aceite en elvértice del diente durante el funcionamiento.

Aplicaciones

Los engranajes de dientes en doble helicoidetrabajan silenciosamente a grandes velocidades y nodan lugar a empujes laterales con grandes cargas. Estaes la razón de que se empleen en las grandes turbinasy alternadores, que requieren engranajes de largaduración.

Engranajes cónicos de dientes rectos

Los engranajes cónicos permiten transmitirla fuerza en ángulo. Los dientes son paralelos al ejede torsión, pero forman con éste un ángulo en el planoradial, que puede ir desde la perpendicular hasta unángulo mínimo. El engranaje más pequeño suelellamarse piñón y el más grande, corona. El piñón esel engranaje activo, mientras que la corona es elpasivo.



Aplicaciones

Al igual que los engranajes de dientes rectos,los engranajes cónicos de dientes rectos se empleanúnicamente para bajas velocidades. Es frecuenteencontrarlos en mecanismos dotados de manivela conlos que se transmite la fuerza en ángulo.

Engranajes cónicos de dienteshelicoidales

Este tipo de engranajes se emplea paratrabajar a mayores velocidades y cuando se ha detransmitir en ángulo una fuerza mayor. Sus dientesse cortan en sentido oblícuo sobre la superficieangulada del engranaje. El ángulo de esta superficiedepende del ángulo que forman los dos ejes.

Aplicaciones

Las máquinas agrícolas e industrialesemplean este tipo de engranajes en el piñón y la co-rona del diferencial. Además de transmitirse así lafuerza en ángulo recto, se consigue unadesmultiplicación que reduce la velocidad de giro yaumenta la fuerza de torsión.

Engranajes hipoides

El engranaje hipoide se parece al engranajecónico de dientes helicoidales, pero con laparticularidad de que el piñón (el engranaje activomás pequeño) ataca a la corona (el engranaje pasivomás grande) en un punto situado por debajo del centrode la misma.

Aplicaciones

Los engranajes hipoides se empleancorrientemente en los diferenciales de los automóvilesmodernos. Gracias a ellos se llega a suprimir el túnelque lleva la carrocería para la barra de la transmisión.

Engranajes epicicloidales

Consisten en juegos de engranajes formadospor una corona de dientes interiores y engranajesplanetarios de menor diámetro. Los planetarios, a suvez, engranan con un piñón central o piñón sol. Conesta combinación se puede obtener una gama infinitade velocidades o de pares de torsión, según cual seael engranaje que se frene y el engranaje que accionea los demás.

Aplicaciones

Los engranajes epicicloidales se empleanmucho en las transmisiones porque permiten obtenervarias velocidades sin cambiar de engranajes. Por otraparte, la carga se reparte entre más engranajes,desgastándose éstos menos y reduciéndose lasprobabilidades de rotura por exceso de carga.

Engranaje de tornillo sin fin

Este engranaje se parece a un tornillo derosca inclinada. Permite obtener grandesdesmultiplicaciones en espacios muy reducidos. Elengranaje que hace juego con el sinfin lleva dientescurvados, adaptados a la rosca del sin fin paraaumentar la superficie de contacto. El elemento activoes el sin fin. Esta combinación también permitetransmitir la fuerza en ángulo.



1 2 3

4 5 6

7 89

1 - De dientes rectos 4 - Cónico de dientes rectos 7 - Epicicloidal2 - De dientes helicoidales 5 - Cónico de dientes helicoidales 8 - De tornillo sin fín3 - De doble helicoide 6 - Hipoide 9 - De piñón y cremallera

Fig. 10. Tipos de engranajes.



Aplicaciones

El tornillo sinfin se emplea siempre que sedispone de fuerza a gran velocidad de giro y senecesita poca velocidad y gran fuerza de torsión.Muchas direcciones de vehículos emplean el sin fínsobre el extremo del eje de la dirección, acoplado aun sector que manda la timonería de las ruedas dedirección.

En las pequeñas herramientas de mano seemplean también motores eléctricos muyrevolucionados, obteniéndose la desmultiplicaciónpor medio de un tornillo sinfin.

Engranajes de piñón y cremallera

Con esta combinación se transforma elmovimiento lineal en movimiento rotatorio, y al revés.Con las combinaciones de piñón y cremallera tambiénse puede reenviar la fuerza en ángulo, hasta ciertogrado, y desmultiplicarla. Los dientes de la cremallerasiempre son rectos, mientras que los del piñón puedenser oblicuos.

Aplicaciones

La combinación de piñón y cremallera seemplea en prensas de árbol y otros mecanismos paraobtener un movimiento muy lento con una granmultiplicación de fuerza.

Engranajes epicicloidales.

Los engranajes epicicloidales se integranen conjuntos muy simples para obtenerdesmultiplicaciones de velocidad.

Los engranajes epicicloidales son como losplanetas de nuestro sistema solar, fig. 11. Giran sobresu propio eje al propio tiempo que giran alrededordel piñón sol. Por este motivo se conocen tambiénpor el nombre de engranajes planetarios. El conjuntode los planetarios gira, por intermedio de éstos, dentrode una corona de dientes interiores.

Obsérvese que el piñón sol, los planetarios yla corona están en toma constante.

Los planetarios giran sobre un eje fijo en elportaplanetarios, desplazándose sobre el piñón sol osobre la corona, según cual sea la parte que esté fija.

Fig. 11. Sistema epicicloidal simple.

a

b

1

2

34

a - Sol 2 - Planetariosb - Planetas 3 - Corona1 - Piñón sol 4 - Porta - planetarios



1

2

3

Si se aplica una fuerza de giro al piñón sol oal porta-planetarios, el sistema gira como si se tratarade una sola unidad mientras no se frena uno de losotros dos miembros del sistema.

Aplicando la fuerza a un miembro del sistemaepicicloidal y frenando uno de los otros dos miembrosdel mismo, el tercero se convierte en el punto de salidade la fuerza aplicada. Las combinaciones que sepueden hacer se ilustran a continuación con unosejemplos.

1 - Piñón sol accionado2 - Punto de toma de la fuerza3 - Corona frenada

Fig. 12. Forma en que se transmite la fuerzacuando se acciona el piñón sol.

Si se acciona el piñón sol.Cuando se acciona el piñón sol, fig. 12 y se

frena la corona para que no pueda girar, los planetariosse desplazan sobre la corona, arrastrando consigo elporta-planetarios. Este gira en el mismo sentido enque lo hace el piñón, pero más despacio.

Si se acciona el porta-planetarios.

Cuando se acciona el porta-planetarios, fig.13 y se frena la corona para que no se mueva, losplanetarios se desplazan sobre la corona y obligan alpiñón sol a girar en el mismo sentido en que lo haceel porta-planetarios, pero a mayor velocidad.

En los dos ejemplos que se han puesto seacciona uno de los miembros del conjunto, se frenaotro de ellos y se toma la fuerza del tercero.

Según cual sea el miembro que se acciona yel que se frena, se obtienen distintasdesmultiplicaciones con un mismo juego deengranajes.

3

1 2

1- Porta - planetarios accionado2 -Punto de toma de la fuerza3 -Corona frenada

Fig. 13. Forma en que se transmite la fuerzacuando acciona el porta - planetarios.



Acoplando cada planetario al piñón sol porintermedio de un segundo planetario, se obtiene lainversión del sentido de giro, fig. 14.

En esta combinación, aplicando la fuerza alportaplanetarios, y frenando la corona, fig. 13, losplanetarios en toma con la corona son obligados agirar sobre su eje, transmitiendo el giro al piñón sol através del segundo planetario, con lo que se producela inversión del sentido de giro de éste con respectoal porta-planetarios.

Este sistema epicicloidal permite obtenervelocidades altas, velocidades bajas y marcha atrás.

Arboles articulados y articulaciones

El árbol articulado transmite el momento de giro delmecanismo de cambios al mecanismo diferencial.

Con ayuda de articulaciones puede el árbolseguir las oscilaciones de los ejes de accionamientosin transmitirlas al mecanismo de cambios. Losárboles articulados son generalmente de acerobonificado de alta calidad. Muchas veces tienensección tubular por razón de ser los árboles huecosmenos pesados que los macizos de la mismacapacidad de carga.

Para las articulaciones se emplean crucetasy juntas universales (flexibles).

Crucetas

Las crucetas o articulaciones cardán, son deacero bonificado. Las horquillas de la articulaciónestán unidas entre sí articuladamente por la piezallamada cruceta. Los pivotes de la articulación (brazosde la cruceta) van generalmente soportados encojinetes de agujas totalmente blindados y por ellono necesitan cuidado alguno, fig. 15 y 16. Las crucetasde construcción normal permiten desplazamientosangulares hasta de 15∞. En tipos de construcción es-pecial se llega hasta ángulos de 25o.

21

3

1 -Piñón sol 2- Planetarios 3 - Corona

Fig. 14. Sistema de planetarios dobles, con elque se obtiene la inversión del sentido de giro.

Fig. 15. Cruceta ( articulación cardán).

BRIDA DE UNIONDE LA CAJA DECAMBIOS

BRIDA DE LA ARTICULACIÓN

HORQUILLA DE LAARTICULACIÓN

MUÑÓN DE LAARTICULACIÓN

HORQUILLA DE LAARTICULACIÓN



Por este motivo se emplean crucetas en los árbolesarticulados que en el lado del acoplamiento almecanismo diferencial tienen que sufrir movimientosbasculantes importantes. Este es el caso de los ejesrígidos.

Si un árbol articulado va provisto únicamentede una cruceta, sólo transmite el movimiento uniformesi no está inclinada.

Si existe un ángulo de inclinación, sepresentará a cada media revolución del árbol deaccionamiento de la articulación un avance y unretraso del árbol accionado por la articulación.

En el caso de pequeños movimientos del ejey con ello de pequeños basculamientos de laarticulación, esta irregularidad es pequeña y basta conuna sola cruceta si el centro de los movimientosbasculantes de las horquillas de la cruceta está situadoen el centro de la cruceta. La guía del eje en el casode ejes rígidos se realiza generalmente medianteballestas o por medio de tirantes. Como aquí el puentetrasero oscila por la suspensión fija de las ballestas o

del tirante, tendrá que ir provisto el árbol articuladode dos crucetas, fig. 17.

Rodamiento deagujas

Fig.16. Cruceta (articulación cardán).

Desviaciones debidasa irregularidades delpavimento

D e s l i z a m i e n t ohorizontal medianteflexión

Árbol articulado

Articulaciónde cruceta ocardán

Piezadeslizante


Fig. 17. Árbol articulado conarticulaciones de cruceta

.

Por la misma razón tendrá que poseer el árbolarticulado también una junta corrediza que posibilitelas variaciones en longitud.

Mediante dos crucetas colocadas una acontinuación de otra se elimina la falta de uniformidaden el movimiento circular. El árbol anterior y el pos-terior giran a la misma velocidad, el árbol intermedioes el que únicamente gira irregularmente. Fig. 18.

En el caso de suspensión independiente elmecanismo diferencial va sujeto a la carrocería y nosigue por lo tanto las oscilaciones elásticas de lasruedas. Los árboles articulados de transmisión no vanmontados al aire, sino soportados por cojinetesintermedios fijos a la carrocería o al bastidor.

Por la disposición del árbol articulado, detransmisión por la suspensión del motor, de la cajade cambios y del mecanismo diferencial, es decir, porrazones de la construcción, pueden existirdesviaciones angulares permanentes. Estasdesviaciones quedan entonces absorbidas por las



crucetas. Para absorción de las oscilaciones, de lasdeformaciones de la carrocería y a causa de suflexibilidad frente a irregularidades en el movimientode giro, se montan adicionalmente juntas universales.

Juntas universales

Las juntas universales no necesitanlubricación llamándose por lo tanto juntas sin engrase.Constan de discos de tejido, Fig. 19, bridas de tejido,discos de cable o de un cuerpo de goma interpuestoentre dos bridas sujeto todo mediante pernos de unión,Fig. 20. Se emplean en árboles articulados cuando elmecanismo diferencial está unido firmemente a lacarrocería o al bastidor y es guiado sin desviacionesangulares.

Las articulaciones de disco de tejido existenen forma de articulación de uno y de dos discos. Lasde un disco son elementos interpuestos, elásticos porejemplo, como articulación delantera entre elmecanismo de cambio de velocidades y el árbolarticulado de transmisión y como articulación traseraentre el árbol articulado y el mecanismo diferencial.

En el caso de articulaciones de dos discosestán ambos centrados. Las articulaciones de discos

de tejido y de discos de cable permiten un ángulo dedesviación hasta de 3∞ y por breve tiempo hasta 5∞;es posible una variación de longitud hasta de 1,5 mm.

Las articulaciones Silentbloc son, a causadel cuerpo de goma que llevan, más elásticas que las

Árbol articulado delantero Árbol intermedio Árbol articulado posterior

Juntauniversal

Articulación decruceta o cardán

Cojinete intermediodel árbol articulado


Junta universal

Fig. 18. Árbol articulado con articulaciones de cruceta y articulaciones secas.

Fig. 19. Articulación formada por discos de tejido.

Centraje

Fig. 20. Articulación Silentbloc.



de discos de tejido. Permiten desviaciones angularesde 5∞ y por breve espacio de tiempo hasta de 8∞. Estaarticulación amortigua oscilaciones y ruidos. Envirtud de su elasticidad transversal ahorra la juntacorrediza en el caso de árboles articulados firmementesoportados. La pieza intermedia según sea el tipo deunión del árbol articulado puede estar dispuesta demodo volado o centrado.(Fig. 20).

Articulaciones en los árboles deaccionamiento de ruedas traseras

Cuando el mecanismo diferencial estáfirmemente unido a la carrocería o al chasis, losárboles de accionamiento de ruedas traseras de latransmisión tienen que tener articulaciones, con objetode que puedan seguir los movimientos de ¨muelleo¨de las ruedas motrices suspendidasindependientemente. Se emplean crucetas, cazoletaso articulaciones de goma poligonales.

Crucetas

Se emplean crucetas con cojinetes de agujasperfectamente blindados que hace que no necesitencuidado alguno, Fig. 21. El árbol necesita tener unajunta corrediza que haga posible la compensación delongitudes. La junta corrediza puede ir en una de lasdos articulaciones.

Cazoletas

Estas articulaciones van provistas de 6 bolaso de 3 rodillos y permiten ángulos de inclinación hastade 20∞ y variaciones de longitud hasta de 30mm,Fig. 22. Las articulaciones de cazoleta funcionan

uniformemente y por ello reciben también el nombrede juntas homocinéticas.

Los árboles de accionamiento equipados conarticulaciones metálicas no trabajan uniformementenada más que cuando van equipados con dos crucetaso con cazoletas. Los árboles de accionamiento concazoletas no necesitan junta corrediza, Fig. 23.

Articulaciones de goma poligonales

El cuerpo de goma de estas articulaciones,Fig. 24, es elemento de unión entre dos bridas. En

Pieza deslizante

Fig. 21. Árbol de accionamiento de ruedastraseras con articulaciones de cruceta.

Fig. 22. Articulación de cazoleta con bolas.



los ángulos, para darles rigidez, se ha vulcanizadocon chapa de acero. El fabricante suministra el cuerpode goma con una tensión radial previa conseguidamediante una banda metálica que lo rodea a manerade cincho. La banda se suelta únicamente despuésdel montaje. Con esto se tiene una compresión pre-via, cosa que resulta ventajosa para el cuerpo de gomaque durante el servicio está sometido a solicitacionesde tracción, de compresión y de torsión.

Los ángulos de inclinación y de torsiónpueden llegar a valer hasta 8∞. Es posible en cadaarticulación una variación de longitud de hasta 12

mm, de modo que se hace innecesaria la presencia dela junta corrediza. No existe un centrado de la bridade unión, con lo cual resultan posibles tambiénpequeños desplazamientos paralelos.

Articulaciones en los árboles deaccionamiento de ruedas delanteras

En el caso de tracción delantera son las ruedasde la dirección las motrices. Por esta razón tienenque tener los árboles de accionamiento delantero,articulaciones que hagan posible el muelleo de lasruedas y los movimientos de la dirección. Elaccionamiento de las ruedas tiene que ser uniforme.No puede, pues, presentarse ninguna marcha irregu-lar de los árboles que proceda de las articulaciones.La irregularidad se haría demasiado grande por elángulo de desviación de la dirección y ésta quedaríaafectada y estorbada por oscilaciones. En los árbolesde accionamiento delanteros se empleanarticulaciones dobles y articulaciones de bolas.

Articulaciones Dobles ( fig. 25)

Son dos crucetas formando una solaarticulación. Con objeto de conseguir unfuncionamiento correcto, se hace que en el interiorde la articulación sean guiados ambos extremos deárboles mediante un dispositivo de centraje. Lasarticulaciones dobles aplicadas a los árboles deaccionamiento delanteros pueden realizar ángulos dedesviación hasta de 47∞. No se presenta con elloninguna irregularidad en la marcha. Las variacionesen la longitud son absorbidas con una junta corrediza,(pieza de deslizamiento).

Articulaciones decazoleta

Fig. 23. Árbol de accionamiento de ruedastraseras con articulaciones de cazoleta cubiertaspor fuelle.

Bandametálica

Fig. 24. Cuerpo de goma.



Articulación de Bolas (Fig. 26)

corrediza de modo que vuelva a quedar en la posiciónprimitiva. Por esta razón, las juntas corredizas llevanuna marca de fábrica.

Ángulo dedesviación

Fig. 25. Articulación doble.

Las articulaciones de bolas son juntashomocinéticas como las de cazoleta, pero permitenángulos de desviación hasta de 47∞. En el extremointerior del árbol va dispuesta la estrella de bolas,con jaula de bolas y 6 bolas y en la parte exterior delárbol va la cubeta esférica, provista de vías derodadura para las bolas que pueden de este modomoverse en las correspondientes vías dentro de laestrella de bolas. En el extremo del árbol deaccionamiento, frente al mecanismo diferencial estádispuesta a causa de la variación de longitud del árbolen los movimientos de muelleo, una articulación decazoleta, Fig. 27.

Los árboles articulados, junto con lasarticulaciones, se equilibran dinámicamente. Antesde desmontarlos hay que marcar las articulaciones ylas bridas para volverlos a montar en la posiciónanterior. Si hay una junta corrediza, al volver a montarel árbol, su extremo, que tiene la forma de árbol deranuras múltiples, debe introducirse en la junta

Cubeta esférica Jaulade bolas Estrella de

bolas

Pistas para las bolas

Bolas

Fig. 26. Articulación de bolas.

Articulación de cazoleta

Articulación de bolas

Fig. 27. Tracción delantera.



En los árboles articulados puede producirseun desequilibrio por defectos de montaje, lo que haríavibrar la caja de cambios y el mecanismo diferencialdurante la marcha. También puede producirsedesequilibrio si se cambian algunas piezas del árbolarticulado; por esta razón, hay que cambiar siemprepor completo todo el árbol articulado. Si un árbolarticulado provisto de crucetas está bien montado, lasdos horquillas de la articulación tienen que estar enel mismo plano.

Mecanismo de Transmisión

Al mecanismo de transmisión de unautomóvil pertenece el embrague, el cambio develocidades, el árbol articulado y el accionamientode las ruedas con el mecanismo diferencial, Fig. 28.Tienen la misión de variar el momento de giro delmotor y transmitirlo a las ruedas motrices.

En el cumplimiento de esta misión no puedenevitarse pérdidas de transmisión, de tal modo que la

potencia en las ruedas motrices es siempre menor quela potencia del motor (rendimiento total delmecanismo de transmisión).

Posibilidades de la transmisión defuerza

En los coches de turismo y en los vehículosindustriales se distingue entre tracción trasera,delantera y tracción a las cuatro ruedas.

Tracción Trasera

En el caso de tracción trasera el motor vadispuesto, casi siempre, en la parte delantera delcoche. Se designa también esta disposición como deaccionamiento por motor delantero. Si el cambio develocidades se separa del motor y se coloca junto aleje trasero, tenemos el llamado accionamientotransaxial. Si el motor va en la parte posterior, detráso encima del eje trasero, se hablará de accionamientopor motor trasero. El accionamiento por motor centrales el que se tiene cuando el motor va montado delantedel eje trasero. En el accionamiento por motor, debajodel suelo va dispuesto el motor muy bajo y entre losejes delantero y trasero. Para que los árboles deaccionamiento de ruedas, puedan seguir losmovimientos de muelleo tienen que montarse conarticulaciones, cuando va unido a la carrocería ochasis el mecanismo de accionamiento del eje motriz

(mecanismo diferencial).

Accionamiento por motor delantero

El motor va dispuesto, por lo general,directamente detrás del eje delantero o sobre él

Fig. 28. Mecanismo de transmisión de un cochede turismo.

Motor

Acoplamiento deembrague

Cambio demarchas Árbol

articuladoEje trasero conm e c a n i s m odiferencial



(Fig. 29), algunas veces también delante del ejedelantero.

El accionamiento por motor delanteroproporciona muy buenas condiciones para surefrigeración, así como, cierta protección para losocupantes del coche en caso de choque frontal. Unadesventaja para los ocupantes la constituye lapresencia en el interior del coche del saliente quesupone el túnel para el árbol articulado de transmisión,cosa inevitable por la profundidad a que va dispuestoel piso del coche y por la obligada existencia del árbolarticulado de transmisión.

Accionamiento Transaxial

El motor, colocado en la parte delantera, seune al grupo cambio-diferencial, situado junto al ejetrasero, por medio de un tubo de acero, formando unaunidad rígida, Fig. 30. La transmisión de la fuerzadel motor se efectúa por medio de un árbol centralsituado dentro del tubo de acero, que gira con elmismo número de revoluciones del motor. Por mediode esta disposición se puede lograr una distribuciónuniforme de peso entre ambos ejes (50%/50%) y seobtiene un gran momento de inercia en torno al ejevertical del vehículo que aumenta la estabilidad delmismo en el movimiento rectilíneo. De ahí se deducenventajas, tales como, comportamiento de marchaneutro, pocas desviaciones por efecto del viento lat-eral y buena transmisión de la fuerza propulsora,incluso sobre hielo en invierno. En caso de colisiónfrontal, la parte posterior del vehículo puedeaprovecharse para transformar la energía cinética enenergía de deformación.

Fig. 29. Accionamiento por motor delantero.

Motor

Tubo deacero

Grupo decaja de cambio-diferencial

Batería

Fig. 30. Accionamiento transaxial.

Fig. 31. Accionamiento por motor trasero.

Fig. 32. Accionamiento por motor central.



Propulsión por motor trasero

Los motores traseros están situados encimao detrás del eje trasero, Fig. 31. Con un motor decilindros opuestos, se necesita poco espacio interiorpara el motor y el cambio de velocidades. Además,al faltar el árbol de transmisión no se necesita elmolesto túnel para su paso. Debido a la limitacióndel volúmen del maletero, al difícil alojamiento deldepósito de combustible, a la sensibilidad al vientolateral y a la tendencia del derrape cuando se tomauna curva a gran velocidad, el motor trasero se utilizapoco en los turismos.

Accionamiento por motor central

En los coches deportivos y en los de carrerasse emplea el accionamiento por motor central, Fig.32. El motor en este caso no va como en elaccionamiento por motor trasero detrás del puentetrasero, sino delante de él. Esta disposiciónproporciona una mejor distribución de masa sobrelos dos ejes y una posición más ventajosa del centrode gravedad. Al hecho de que el motor resultedificilmente accesible y de que el vehículo no puedaser equipado nada más que con 2 asientos no se leda importancia en los coches deportivos.

Fig. 33. Accionamiento por motor dispuestodebajo del piso del coche.

Accionamiento por motor dispuestodebajo del piso

Es apropiado para autobuses y camiones, Fig.33. Este tipo constructivo tiene una serie de ventajas,tales como, la de tener el centro de gravedad muybajo, distribución ventajosa de la carga sobre los ejes,buen aprovechamiento del espacio y buenaaccesibilidad al motor. En los últimos tiempos se hadispuesto también el motor debajo del piso en la parteposterior del vehículo.

Tracción Delantera

En la tracción delantera, el motor estádispuesto, delante, encima o detrás del eje delantero,Fig. 34. El motor, el embrague, el cambio develocidades, el accionamiento del eje y el mecanismodiferencial forman un bloque compacto (grupo mo-tor frontal). El momento de giro del motor no necesitaser transmitido hasta las ruedas traseras a través deun largo trecho, sino que se aplica por el camino máscorto a las ruedas delanteras. Como estos vehículosno tienen el árbol articulado de transmisión,desaparece el molesto túnel en el que se aloja. Sehace posible disponer de un espacioso interior paralos viajeros, así como, de un gran portaequipajes enla parte trasera del coche y lo primero especialmentecuando el motor se dispone transversalmente a ladirección de marcha, Fig. 34. Si el motor estácolocado por detrás del eje, el voladizo delanteropuede mantenerse pequeño con mayor distancia en-tre ejes, pero el motor ocupa sitio en el espacio inte-rior. Como las ruedas delanteras accionadas tienenque poder orientarse y además seguir los recorridosde la suspensión, necesitarán imprescindiblemente las



correspondientes articulaciones. Resultaespecialmente ventajosa la tracción delantera en elrecorrido de curvas y para viajar por pavimentosresbaladizos ya que el vehículo es aquí tirado y noempujado como en el caso de tracción trasera. Labuena estabilidad direccional tiene, por otro lado,como consecuencia el hecho de que para realizardesviaciones de dirección se necesitan mayoresesfuerzos en ésta.

Tracción a las 4 ruedas

Cuando los vehículos utilitarios tienen quepoder realizar muy variadas misiones de transporte ytambién enfrentarse con dificultades del terreno, serealizan con propulsión a las cuatro ruedas, Fig. 35.En los casos sencillos de transporte basta con lapropulsión trasera, pero si se exige al vehículo fuertetrabajo de tracción o trabajo en todo terreno, seconectará además la tracción delantera, con lo cualresultará el vehículo convertido en uno de tracción alas 4 ruedas. Además de esto, llevan bloqueos dediferencial de tal modo que incluso en el caso de lasmás dificiles condiciones del suelo (fango, superfi-cies heladas) el vehículo permanezca con capacidadde movimiento y tracción. Los automóviles deturismo y los industriales que tengan que utilizarseen el campo también son de tracción a las 4 ruedas.

Llevan un mecanismo distribuidor que,frecuentemente, contiene también una reductora quepuede conectarse a voluntad. El mecanismodistribuidor suele embridarse junto a la caja develocidades; hay dos árboles de transmisión que vana los diferenciales del eje delantero y del eje trasero,provistos de un bloqueo de diferencial. No siemprepuede desconectarse la transmisión a las ruedas deuno de los ejes motrices del vehículo.

Fig. 35. Tracción a las cuatro ruedas.

Motor delante del eje delantero.

Motor sobre el eje delantero.

Motor transversal sobre el eje delantero.

Fig. 34. Tracción delantera.



En los vehículos industriales con grancapacidad de carga, en los vehículos pesados militaresy para remolcadores, también pesados, son, por lo

Fig. 36. Camión con tres ejes propulsados.

general necesarios más de dos ejes con objeto de queno se sobrepase la carga máxima por eje que autorizanlos reglamentos de tráfico por carretera. Estosvehículos van equipados con eje delantero propulsadoy dos ejes traseros también propulsados, Fig. 35. Cadauno de los ejes traseros va provisto de su mecanismodiferencial propio. Si la propulsión viene delmecanismo destribuidor a cada uno de los ejestraseros, se habla de ¨propulsión paralela¨. Si lapropulsión procedente del cambio de velocidades, odel mecanismo distribuidor, pasa a través del árbolarticulado de transmisión solamente al mecanismodiferencial del 1er. eje trasero y de allí al mecanismodiferencial del 2o. eje trasero, se estará en presenciade lo que se llama ¨propulsión en tándem¨, Fig. 35.En esta disposición el momento de giro del motortiene que ser transmitido a los diferenciales de losdos ejes traseros a través de mecanismos de engranajecónico y cilíndrico intercalados.

INTRO TransmisionesMecanicas

Documents

Transcript of INTRO TransmisionesMecanicas