Mandos Finales

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ MAQUINARIA PESADA

CUENCA - ECUADOR

MANDOS FINALES

MANDOS FINALES

INTRODUCCIÓNLos mandos finales son el último eslabón de toda la transmisión. Su objetivo es aumentar el par de torsión de las ruedas motrices reduciendo la velocidad de giro de entrada del palier.

M A N D O S F I N A L E S

INTRODUCCIÓN

Casi todas las grandes máquinas llevan mandos finales a los que se conectan los palieres de las ruedas motrices.


INTRODUCCIÓN

La reducción que se obtiene con el mando final simplifica el diseño de la caja de cambios, en la que se pueden eliminar ejes y engranajes adicionales, haciéndola menos robusta.


INTRODUCCIÓN

Casi todos los mandos finales deben soportar el peso de la máquina, además de servir de punto de apoyo para aplicar a las ruedas el par de torsión; además tienen que estar en condiciones de soportar sobrecargas momentáneas.


TIPOS DE MANDOS FINALES

Existen cuatro tipos principales de mandos finales que son los siguientes: De eje recto De piñón y engranaje recto Epicicloidal Por cadena


MANDOS FINALES DE EJE RECTO

El mando final de eje recto es el más sencillo de todos, se emplea corrientemente en los automóviles y en los camiones ligeros, que no necesitan mayor reducción para transportar cargas.



Las ruedas motrices reciben la fuerza directa del diferencial a través del palier, la transmisión es directa dando las ruedas motrices dan una vuelta completa por cada vuelta de la corona del diferencial.



El semieje de este mando final directo se dice que es un eje "vivo", porque transmite la fuerza del motor, además de soportar el peso de la máquina.Un semieje que solamente soportará el peso de la máquina, sin transmitir a su rueda la fuerza del motor, se podría llamar un eje "muerto".



El puente trasero puede tener dos tipos de eje motriz: Rígido Flexible


EJE MOTRIZ RIGIDO

Lo forma un palier conectado al diferencial mediante estrías y encerrado en una trompeta, esta ultima forma parte de la caja que contiene el diferencial, formando así una caja única, alargada, que va de una rueda motriz hasta la opuesta.


EL EJE MOTRIZ FLEXIBLE

Se emplea obligadamente cuando la suspensión de las ruedas motrices es independiente.Los semiejes se conectan al diferencial por medio de juntas cardánicas universales; con esta articulación, la rueda motriz se puede mover libremente en sentido vertical, sin arrastrar al diferencial, esta disposición llevan casi todos los automóviles pequeños que llevan el motor en la parte posterior.


EJE RIGIDO CON PALIER FLOTANTE

En los automóviles y camiones de hoy en día con eje motriz rígido, se emplean los dos tipos de semiejes siguientes:1) Palier flotante2) Palier semi-flotanteUno y otro tipo de palier se diferencian por el hecho de soportar o no el peso del vehículo, además de transmitir el par de giro a la rueda.


PALIER FLOTANTE

Se emplea en los camiones pesados, las ruedas motrices giran apoyadas sobre la trompeta por intermedio de rodamientos de rodillos o de bolas, por lo tanto, los rodamientos van por fuera de la trompeta, de esta manera, el peso del vehículo lo soporta exclusivamente la trompeta, que también absorbe todos los empujes resultantes de la tracción ejercida por la rueda motriz.


PALIER FLOTANTE

El palier se limita a transmitir el par de giro del motor, "flotando“ dentro de la trompeta. El palier lleva una brida circular a la que se atornilla la rueda, pudiéndose desmontar y sacar de la trompeta sin quitarle rueda.


PALIER SEMI-FLOTANTE

El palier semi-flotante va conectado con el diferencial lo mismo que el palier flotante, la diferencia con éste está en el extremo de la trompeta.



En este punto el palier gira en un rodamiento alojado dentro de la trompeta, por lo tanto, el semieje transmite la fuerza de torsión a la rueda y soporta el peso del vehículo; en este montaje son los semiejes los que tienen que soportar las fuerzas de empuje producidas por la tracción de la rueda.



Para el palier semi-flotante se emplean dos tipos de rodamientos: de bolas o cónicos de rodillos.


PALIER SEMI-FLOTANTE SOBRE RODAMIENTOS CÓNICOS

Cuando el palier gira sobre rodamientos cónicos de rodillos lleva un dispositivo para ajustar su holgura axial, este ajuste se realiza por medio de suplementos o por medio de una tuerca de ajuste sobre el extremo de la trompeta.


MANDOS FINALES

Con objeto de repartir por igual sobre el rodamiento de ambos extremos del palier, el empuje axial de los semiejes, se dispone dentro de la caja que aloja el diferencial, entre los extremos interiores de ambos semiejes, un bloque de empuje o espaciador.


REDUCCION POR PIÑON

Muchos tractores y máquinas auto-propulsadas llevan en el mando final una reducción a base de piñón y engranaje rectos, de esta forma se desmultiplica la velocidad y se multiplica el par de giro transmitido a las ruedas.


REDUCCION POR PIÑON

Se emplean dos tipos de reducciones por piñón y engranaje: Reducción por piñón alojada en la caja del diferencial. Reducción por piñón sobre la salida del mando final.


REDUCCIÓN POR PIÑON EN EL DIFERENCIAL

La reducción por piñón directamente accionada por el diferencial, ofrece las siguientes ventajas:1) Todos los engranajes van dentro de la misma caja de la transmisión. La unidad se puede hacer más compacta y requiere un solo sistema de lubrificación.2) El eje motriz es recto y los semiejes pueden ser más largos. En los tractores agrícolas el semieje largo es necesario para poder variar el ancho de vía de las ruedas motrices y adaptarlo a las hileras del cultivo.



La fuerza se transmite a las ruedas motrices por los piñones de la reducción en toma con la salida del diferencial por intermedio de un engranaje común.



El semieje gira sobre dos rodamientos cónicos y está conectado mediante estrías al engranaje recto de la reducción. Los rodamientos van en el interior de la trompeta, sobre ambos extremos del semieje.



El ataque de los rodamientos se ajusta mediante una tuerca. Sin embargo, también hay mandos finales en que este ataque se ajusta por medio de suplementos. El palier soporta el peso del empuje de la rueda, además de torsión del motor.


REDUCCION POR PIÑON A LA SALIDA DEL MANDO FINAL

Disponiendo la reducción final por piñón sobre la salida del mando final, se consigue mayor altura libre sobre el suelo de los semiejes motrices, los engranajes de la reducción van en una caja separada y llevan su propio aceite de lubrificación.



Las flechas rojas indican la manera en que se transmite la fuerza.Este sistema se ha popularizado en tractores agrícolas y otras máquinas que requieren mucha altura libre sobre el suelo para no dañar los cultivos.



En casi todos los tractores agrícolas el semieje motriz van en una trompeta atornillada sobre la caja del diferencial. La caja de la reducción propiamente dicha, a su vez, se atornilla sobre el extremo de la trompeta. Con esta disposición el peso del tractor la soporta la trompeta.


REDUCCIONES EPICICLOIDALES

La reducción epicicloidal es más pequeña y compacta que la reducción por piñón y engranaje recto.Sus piezas también se desgastan menos porque la carga se reparte uniformemente entre varios engranajes.



El empleo de las reducciones epicicloidales se está generalizando cada vez más en los tractores agrícolas, máquinas industriales y camiones pesados.



La reducción puede ir junto al diferencial o sobre el extremo del mando final; ambos tipos trabajan de la misma manera, tal como se describe a continuación.



FuncionamientoLa fuerza se transmite a la reducción epicicloidal por medio del semieje de salida conectado con el diferencial, que lleva el piñón sol. Este piñón está en toma con los planetarios, fijados por el porta-planetarios.



Reducción epicicloidal junto al diferencialCon esta disposición de la reducción epicicloidal se consigue un eje motriz recto y largo que permite variar el ancho de vía de las ruedas para adaptarlo a las hileras del cultivo, además todas los engranajes necesarios van alojados en la misma caja de la transmisión.



El palier gira sobre dos rodamientos cónicos en el interior de la trompeta y está conectado mediante estrías con el porta-planetarios de la reducción; los rodamientos van uno a cada extremo del palier.Con este tipo de mando final, el palier soporta el peso del tractor y el empuje de la tracción, además de transmitir la tuerza de giro.



Reducción epicicloidal a la salida del mando final.Cuando la reducción epicicloidal se dispone sobre la salida del mando final, se encierra en una caja rígida. Las cajas de las dos reducciones se atornillan sobre las cajas del semieje de salida y éstas sobre la caja de la transmisión para formar un sólido puente trasero.



En este sistema el palier es del tipo flotante, la única diferencia con la reducción epicicloidal anteriormente descrita consiste en que en ésta el porta-planetarios lleva la rueda motriz acoplada directamente.


REDUCCIONES POR CADENA

La reducción por cadena permite obtener toda la altura libre sobre el suelo de los mandos finales que pueda necesitarse. Se emplea por este motivo en máquinas pulverizadoras auto-propulsadas que tienen que pasar sobre cultivos en pie de bastante altura.



El inconveniente principal de la reducción por cadena está en la tendencia a destensarse por el desgaste y el alargamiento; el desgaste se puede reducir al mínimo encerrando la cadena en un baño de aceite. En algunos casos se adoptan dispositivos para mantener la cadena debidamente tensada en todo momento.



En algunos casos se dispone un rodamiento excéntrico en la trompeta que permite tensar la cadena girando la trompeta, en otros casos se puede desplazar toda la trompeta para tensar la cadena.



Otro método para tensar la cadena consiste en aplicarle una rueda tensora por el lado que no tira. Sin embargo, cuando se hace marcha atrás con la máquina, la cadena queda excesivamente tensada por pasar a tirar del lado en que va la rueda tensora.


MANTENIMIENTO DE LOS MANDOS FINALES

La fiabilidad de un mando final depende del servicio que se le preste, de que no se le haga trabajar con cargas mayores de las máximas admitidas y de que se repare a tiempo siempre que se produzca algún fallo.



Las anomalías de funcionamiento que pueden observarse en un mando final, son las siguientes:A. Exceso de holgura axial de los semiejes o palieresB. SobrecalentamientoC. Falta de lubrificación



Exceso de holgura axialEl exceso de holgura axial de un semieje o palier puede ser debido a que están flojos sus rodamientos.Sin embargo, también puede tener las siguientes causas:1. Materia extraña en el lubrificante que desgasta rápidamente los rodamientos.2. Sobrecarga de la transmisión por exceso de peso o par motor.3. Rodamientos mal ajustados después de una reparación.



Exceso de holgura axialUn ruido continuo o un golpeteo rítmico son señales evidentes de rodamientos averiados. En las máquinas que llevan palieres semiflotantes, como los automóviles, el golpeteo se percibe en la caja del diferencial porque los palieres rozan por su extremo interior sobre el bloque espaciador. El reajuste de un rodamiento desgastado no es una reparación eficaz.En vez de reajustar, reemplazar los rodamientos.



Exceso de holgura axialComparar los extremos de los rodillos del nuevo rodamiento cónico con los del rodamiento desgastado.Los rodamientos desgastados no tienen reborde cuando se comparan al rodamiento nuevo por lo que hay que reemplazarlos.



SobrecalentamientoEl sobrecalentamiento es la causa más frecuente de avería de los mandos finales. Este se produce por no mantener el nivel correcto del aceite de lubrificación o por emplear un aceite de densidad y calidad inadecuadas.



SobrecalentamientoLas manchas, picaduras o asperezas de las superficies metálicas de las piezas son señal de que se han sobrecalentado por haber estado trabajando sin la protección de la película de aceite.



SobrecalentamientoLos mandos finales se sobrecalientan también cuando se sobrecarga la máquina. El exceso de carga hace que flecte el mando final, concentrándose la fricción en pequeñas zonas.



Falta de lubrificaciónLa pérdida de lubrificante por juntas y retenes en mal estado puede causar averías importantes en los mandos finales. Hay rodamientos que se lubrifican automáticamente por el aceite que va resbalando a lo largo del semieje, desde el diferencial. Otros rodamientos van sellados con grasa y otros necesitan ser lubrificados por separado.



Falta de lubrificaciónCuando se instale un retén de aceite nuevo se comprobará siempre que es flexible o plegable por la zona que encaja sobre el eje. Empaparlo de aceite antes de instalarlo.



Ajuste de los mandos finalesLos mandos finales se tienen que ajustar correctamente para evitar averías prematuras. Por regla general, se tiene que ajustar el ataque de los rodamientos de los semiejes o la holgura axial de éstos.



Ajuste del ataque de los rodamientosLos engranajes o rodamientos demasiado atacados o con demasiada holgura, se desgastan prematuramente por muy buenos que sean.Los rodamientos tienen que atacarse como recomiende el fabricante de la máquina, en algunos casos, en lugar de ajustar el ataque de los rodamientos se tiene que ajustar la holgura axial del eje.



Forma de atacar los rodamientosEl fabricante de la máquina indica siempre cuanto deben ajustarse los rodamientos. Este ajuste se obtiene en unos casos apretando UN POCO MAS DE LO NECESARIO la tuerca de ajuste del rodamiento, mientras que en otros casos se obtiene poniendo más o menos suplementos. El ajuste de un rodamiento se puede medir en unidades del par de torsión necesario para hacer girar un eje (NO para arrancar a girar).



Forma de ajustar los rodamientosEn el par de torsión que se indica algunas veces para medir el ajuste que de un rodamiento, se incluye la resistencia a la rotación ofrecida por el roce de retenes, engranajes, etc. del mando final.



Forma de ajustar los rodamientosCuando estas resistencias no están incluidas en el par de torsión indicado, se tiene que medir éste antes de ajustar los rodamientos, para sumarlo al obtenido después de ajustarlos. Debe tenerse también en cuenta que los rodamientos nuevos ajustados requieren mayor fuerza de torsión. El ataque de los rodamientos debe hacerse progresivamente, hasta llegar a la cifra recomendada.



Forma de ajustar los rodamientosLa fuerza de torsión necesaria para hacer girar un eje con sus rodamientos atacados se puede medir de varias maneras.Uno de los métodos consiste en servirse de un útil especial o adaptador al que se aplica una llave dinamométrica. En este caso se lee directamente en la llave el par de torsión aplicado.



Forma de ajustar los rodamientosOtro método para medir la fuerza de torsión necesaria para hacer girar un eje con los rodamientos atacados, consiste en servirse de una cuerda y un dinamómetro de tracción. El par de torsión aplicado se calcula multiplicando el radio (distancia desde el centro del eje hasta un punto de la circunferencia de la cuerda) por los kilogramos leídos en la escala del dinamómetro.



Forma de ajustar los rodamientosPor ejemplo, en el caso de que el radio fuera de 100 milímetros y la fuerza de tracción leída en el dinamómetro fuera de 31 N, se multiplica 100 por 31 y obtenemos 3,1 N·m.



Ajuste de la holgura axialAlgunos tipos de semiejes o palieres necesitan trabajar con algo de holgura axial. Esto significa que, estando correctamente ajustados, tienen que poderse mover en sentido longitudinal en la cantidad indicada por el fabricante. Esta holgura suele estar comprendida en la mayoría de los casos entre 0,025 y 0,25 mm.



Ajuste de la holgura axialPara obtener la holgura correcta se ponen suplementos o se emplea una tuerca almenada. La holgura axial debe medirse con un reloj comparador.


FIN CLASE MANDOS FINALES

M A Q U I N A R I A P E S A D A

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

MATERIAL ELABORADO POR: ING. JUAN FERNANDO CHICA

DOCENTE - U.P.S.

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