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El Sistema de Transmisión
El sistema de transmision es el conjunto de elementos que tiene la misión de hacer llegar el giro del motor hasta las ruedas motrices. Con este sistema también se consigue variar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas. Esta relación se varía en función de las circunstancias del momento (carga transportada y el trazado de la calzada). Según como intervenga la relación de transmisión, el eje de salida de la caja de velocidades (eje secundario), puede girar a las mismas revoluciones, a más o a menos que el cigüeñal. El cigüeñal es una de las partes básicas del motor de un coche. A través de él se puede convertir el movimiento lineal de los émbolos en uno rotativo, lo que supone algo muy importante para desarrollar la tracción final a base de ruedas, además de recibir todos los impulsos irregulares que proporcionan los pistones, para después convertirlos en un giro que ya es regular y equilibrado, unificando toda la energía mecánica que se acumulan en cada una de las combustiones. Si el árbol de transmisión gira más despacio que el cigüeñal, diremos que se ha producido una desmultiplicación o reducción y en caso contrario una multiplicación o súper-marcha.
La Transmisión de la retroexcabadoras
La transmisión de cuatro velocidades sincronizadas que poseen las retroexcavadoras permite al operario cambiar rápidamente y con suavidad entre avance y retroceso. Esto elimina las cargas por sacudidas en los componentes del árbol de transmisión, aumenta la comodidad del operario y proporciona un control superior de la manipulación de la carga. Un botón de volcado de la transmisión dispuesto en la palanca multifunción de la cargadora permite al operario acortar los tiempos de carga dirigiendo toda la potencia del motor a la cargadora para aumentar la productividad.
Funcionamiento: El movimiento rotativo del motor es entregado a la caja de cambios,por intermedio del embrague.Al conectar un juego de engranajes en la caja de cambios y aplicar elembrague, el movimiento del motor será entregado por la caja de cambios en larelación de velocidad que corresponda a la marcha conectada.Éste movimiento es llevado por el cardán al diferencial, quien loentrega a los semiejes y a las ruedas respectivas.La diferencia de velocidad que tiene cada semieje, al efectuar elvehículo un viraje, es compensada por la caja de satélites del diferencial.
EL SISTEMA DE CONTROL ELECTRÓNICO DE LA TRANSMISIÓN
El Sistema de control electrónico de la máquina proporciona control electrónico del sistema hidráulico. El sistema incluye los siguientes componentes:
Varias entradas (interruptores y sensores)
Un módulo de control electrónico
Varias salidas (válvulas de solenoide)
COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL DE LA MÁQUINA
Palanca de cambios automáticos de "FNR (Avance/Neutral/Retroceso)"El sistema de "cambios automáticos" consta de un módulo de control electrónico (ECM) principal y la palanca de cambios. El sistema está compuesto por el Módulo de Control Electrónico (ECM) de la máquina y la palanca de cambios de "FNR." El ECM de la máquina energiza seis solenoides para los "cambios automáticos" y dos solenoides para los cambios estándar, a través de los cuales se controlan la marcha y la dirección de la transmisión. En la modalidad "AUTO", el sistema selecciona automáticamente la marcha de la transmisión como respuesta a la velocidad de la máquina. Esto proporciona la operación más eficiente dentro del límite máximo de la marcha seleccionada. La palanca se utiliza para solicitar una marcha y una dirección. La palanca de cambios se comunica con el ECM de la máquina a través del Enlace de datos Cat.
PALANCA DE CAMBIOS DE "FNR (AVANCE/NEUTRAL/RETROCESO)"El módulo de control electrónico de la máquina cambia la transmisión. El módulo de control usa los siguientes componentes:
Sensor de velocidad de la transmisión
Palanca de cambios automáticos de "FNR"
Palanca de cambios estándar de FNR
Interruptores
Controladores de salida
Los modelos electrónicos de retroexcavadoras cargadoras tendrán dos configuraciones físicas para la transmisión:
Cambios de marcha estándar con opción CONECTADA/DESCONECTADA y control electrónico a través de embragues de avance y retroceso modulados mecánicamente (selección mecánica de marcha)
Cinco (5) cambios automáticos de velocidad - opción CONECTADA/DESCONECTADA, con control electrónico a través de solenoides de avance alto, avance bajo, retroceso y embrague de tres velocidades, además del sensor de velocidad de salida de la transmisión (necesaria para los puntos de cambio).
La configuración de cambios estándar usa una palanca lanzadera de "FNR" montada en columna. La configuración de "cambios automáticos" utiliza una palanca de cambios de manija giratoria con CDL montada en columna. La configuración de cambios estándar se encuentra en todas las máquinas 414E y 416E que no están equipadas con un sistema Accugrade.El sistema de la transmisión detecta varias entradas para controlar la marcha, la dirección y los cambios.
El sistema de control electrónico de la transmisión consta de los siguientes componentes:
Módulo de control electrónico de la máquina
Interruptor automático/manual
Interruptor de traba en neutral
Módulo de control de la palanca de cambios - Cambios automáticos de "FNR" o cambios estándar de "FNR"
Interruptor de cambios descendentes/neutralizador
Interruptor del freno de estacionamiento
Sensor de velocidad de la transmisión
Solenoides de la transmisión
Interruptor de control de amortiguación ( 414E, 416E, 420E y 430E)
Interruptor de desactivación de control de amortiguación ( 414E, 416E, 420Ey 430E)
Relé de control de amortiguación ( 414E, 416E, 420E y 430E)
En la palanca de cambios automáticos de "FNR," los interruptores, los sensores y la palanca de cambios proporcionan información de entrada al ECM de la máquina. El módulo de control procesa la información. Luego, el módulo de control activa los solenoides correspondientes de la transmisión.El sistema de "cambios automáticos" consta de un módulo de control electrónico (ECM) principal y la palanca de cambios de "FNR". El ECM de la máquina energiza seis solenoides para la función de "cambios automáticos" y dos solenoides para la función cambios estándar. Estos solenoides controlan la velocidad y la dirección de la transmisión. En la modalidad AUTO, el sistema selecciona automáticamente la marcha de la transmisión como respuesta a la velocidad de la máquina. El sistema de "cambios automáticos" proporciona la operación más eficiente de la máquina dentro del límite máximo de la marcha seleccionada. La palanca de cambios de "FNR" se comunica con el ECM de la máquina a través del Enlace de datos Cat.
El accionamiento del interruptor de cambios descendentes/neutralizador indicará al ECM de la máquina que neutralice la transmisión. Cuando se neutraliza la transmisión, solo queda activo el solenoide del embrague de velocidad. El solenoide del embrague de velocidad y el solenoide de dirección deben contar con energía para colocar la máquina en una marcha.
TRANSMISIONES POWERSHIFT Y DE CONTRAEJE
En una transmisión manual, la potencia es transferida a través de los engranajes a los ejes deslizando los engranajes directamente para acoplar una marcha o usando un collar para acoplar los engranajes impulsores a los ejes. Combinaciones de palancas, ejes y/o cables controlan las horquillas que realizan estos cambios, puesto que mueven físicamente los engranajes o los collares. En la mayoría de casos, un embrague se utiliza para interrumpir el flujo de potencia durante un cambio de marcha.
La transmisión power shift es un tren de engranajes que puede seleccionar los cambio sin la interrupción del flujo de potencia. En vez de un movimiento (deslizamiento) físico del engranaje o collar, los embragues se activan hidráulicamente controlando el flujo de potencia. En una transmisión power shift, los engranajes están constantemente acoplados. La principal ventaja de una transmisión power shift es una respuesta más rápida al realizar el cambio de una marcha a otra. Esto permite un cambio rápido de velocidades cuando es necesario. Estas transmisiones pueden realizar los cambios bajo carga sin pérdida de productividad.Embragues Hidráulicos
Un embrague hidráulico consiste en un paquete del embrague (discos y platos) y un pistón del embrague. El embrague es acoplado cuando el aceite presurizado empuja el pistón del embrague contra los discos y los platos. Cuando los discos y los platos se juntan, la fricción permite el flujo de potencia a través de ellos. Los discos están conectados con un componente. Los platos están conectadas con otro. La energía se transmite de uno de los componentes, a través del paquete del embrague, al otro componente.
La transmisión power shift usa la presión interna del aceite para acoplar los embragues hidráulicos. Cuando el operador selecciona una marcha, el aceite hidráulico acopla los embragues que transmiten la energía a los engranajes seleccionados. Cada combinación de embragues da lugar a una diversa variedad de relaciones de transmisión y con ello a una variedad de velocidades. Cuando un embrague no es necesario, el flujo del aceite cesa y se libera el embrague. La fuerza del resorte mueve el pistón del embrague lejos desde los discos y los platos permitiendo que el componente gire libremente. La potencia atraviesa que el embrague se interrumpe.
Tren de Engranajes:
La transmisión transfiere la potencia del motor a través de un tren de engranajes a las ruedas. Los tipos más comunes de tren de engranajes de la transmisión power shift son:
�� Transmisión de contraeje, y�� Transmisión planetaria
Transmisión de Contra eje
Un tipo de transmisión utilizada en las máquinas Caterpillar es la servo transmisión de contraeje. A continuación se describe los componentes fundamentales de la servo transmisión de contraeje, su funcionamiento (incluyendo el flujo de potencia) y los procedimientos de prueba de desempeño y localización de averías.Las servo transmisiones de contraeje se diferencian de las planetarias en que utilizan engranajes rectos de engranaje constante. La transmisión no tiene collares deslizantes. Los cambios de velocidad y dirección se obtienen enganchando hidráulicamente varios conjuntos de embrague.
ENGRANAJE PLANETARIO
Un engranaje planetario o engranaje epicicloidal es un sistema de engranajes (o tren de engranajes) consistente en uno o más engranajes externos o planetas que rotan sobre un engranaje central o sol. Típicamente, los planetas se montan sobre un brazo móvil o portaplanetas que a su vez puede rotar en relación al sol. Los sistemas de engranajes planetarios pueden incorporar también el uso de un engranaje anular externo o corona, que engrana con los planetas. Otra terminología extendida y equivalente es la que considera el eje central el planeta, siendo los engranajes a su alrededor satélitesacoplados por tanto a un portasatélites.
Operación normal
El ECM de la máquina recibe la solicitud de velocidad y dirección para la máquina ingresada por el operador desde la palanca de cambios automáticos de "FNR" a través del Enlace de datos Cat para las máquinas retroexcavadoras 420E y 430E. La palanca de cambios de "FNR" de las retroexcavadoras cargadoras 414E y 416E utiliza entradas de interruptor para controlar la transmisión.El módulo de control dirigirá la operación de los solenoides de la transmisión cuando se establezcan los siguientes prerrequisitos. La palanca de cambios se comunica con el módulo de control y el módulo de control ha recibido la información sobre la marcha.Las acciones del ECM de la máquina se basan en el estado de los siguientes componentes:
Interruptor "automático/manual"
Interruptor de "traba en neutral"
Módulo de control de la palanca de cambios - Cambios automáticos de "FNR"
Interruptor de "cambios descendentes/neutralizador"
Interruptor del "freno de estacionamiento"
Interruptor de "control de amortiguación"
La transmisión "automática" se controla mediante una manija de giro. La manija está ubicada en el control de la palanca de cambios. La manija de giro de los "cambios automáticos" tiene cuatro posiciones.
Cambios de dirección de alta velocidadCuando la dirección de la máquina se cambia mediante el control de los cambios automáticos de la transmisión, no se toman precauciones. Si se cambia de la quinta marcha de avance a la tercera marcha de retroceso, la transmisión cambiará a la tercera marcha de retroceso.
Activación eléctricaCuando se energiza el ECM de la máquina, la transmisión se coloca en la posición neutral. Esto se hace independientemente de la posición de la palanca de cambios. Antes de iniciar el desplazamiento, la palanca de cambios debe pasar por la posición NEUTRAL. La transmisión permanecerá en la posición neutral hasta que se haya realizado esto.
Arranque en neutralLa señal del relé de arranque pasa por la palanca de cambios. La palanca de cambios debe estar en la posición NEUTRAL para permitir la puesta en marcha del motor. La palanca debe pasar por la posición NEUTRAL antes de que se pueda seleccionar una dirección.
Modalidades de operaciónLa palanca de cambios automáticos de "FNR" tiene una función de cambios automáticos y una función de cambios manuales.
Control automático de velocidad del motor
La función de control automático de velocidad del motor"(AESC)" puede activarse o desactivarse mediante un interruptor ubicado en la consola. La consola del interruptor está ubicada a la derecha del operador cuando este está frente al cargador de la máquina. La lógica del software reside en el ECM de la máquina. Algunas de las entradas del AESC se transmiten a través del ECM del motor. La finalidad del AESC es controlar al ECM del motor para que se reduzca la velocidad del motor después un plazo específico de tiempo
cuando la máquina no cuenta con un control hidráulico. La función del "AESC" funciona únicamente cuando la posición del asiento del operador está frente al cucharón de excavación de la máquina, si la función "AESC" está activa.El botón de "velocidad baja" manual estará activo independientemente de la posición del interruptor del AESC y el asiento del operador estará frente al cucharón de excavación.
Freno de estacionamiento
El freno de estacionamiento utiliza los siguientes componentes:
Módulo de control electrónico de la máquina
Interruptor del freno de estacionamiento
Relé de arranque en marcha
Indicador del freno de estacionamiento
Interruptor automático/manual de la transmisión
El interruptor automático/manual de la transmisión proporciona 2 entradas de interruptor a tierra. Las entradas se utilizan para seleccionar la función de cambios automáticos o la función de cambios manuales de la palanca de cambios automáticos de "FNR." El interruptor tiene capacidades de diagnóstico.Cuando la entrada "auto" de la operación automática/manual está conectada tierra y la entrada "man" de la operación automática/manual está abierta, se selecciona la modalidad automática. Cuando la entrada "auto" de la operación automática/manual está abierta y la entrada "man" de la operación automática/manual está conectada a tierra, se selecciona la modalidad manual.Si las entradas son idénticas (ambas abiertas o ambas conectadas a tierra) durante un mínimo de cinco segundos, se registrará una falla de diagnóstico. La máquina pasará de forma predeterminada a la función de cambios manuales. Cuando se utiliza el interruptor automático/manual, la palanca de cambios no necesita pasar primero por la posición NEUTRAL para hacer que el interruptor pase de la posición AUTO a la MANUAL o de la posición MANUAL a la AUTO.
Traba en neutral
Cuando se presiona el interruptor de traba en neutral, se retiene la máquina en la posición neutral. El interruptor envía una señal al control de la transmisión para ignorar la posición de la palanca de cambios. Si se presiona el interruptor, se envía una señal al módulo de control para ignorar la palanca de cambios. Todos los solenoides de la transmisión permanecen inactivos. Esto retiene la máquina en neutral.La traba en neutral de la máquina usa los siguientes componentes:
Módulo de control electrónico de la máquina
Interruptor de traba en neutral
Si se oprime el interruptor de traba en neutral y la máquina está en una marcha, el módulo de control cambiará la máquina inmediatamente a la posición neutral. La transmisión permanecerá en neutral hasta que la palanca de cambios vuelva a la posición NEUTRAL y se desconecte la traba en neutral.Cuando el interruptor de traba en neutral se cierra a tierra, la transmisión se coloca en neutral independientemente del estado de la palanca de cambios. La transmisión permanece en neutral hasta que se abra el interruptor de traba en neutral y la palanca de cambios se coloque en neutral. Esto debe ocurrir antes de colocar la máquina en una marcha.
TRANSMISION HIDROSTÁTICA Tipo de transmisión en que la energía mecánica producida por el motor es convertida en energía hidráulica que, en forma de corriente fluida a elevada presión, transmite el movimiento a las ruedas.La transmisión hidrostática está constituida esencialmente por una bomba, solidaria con el motor del vehículo, y por un motor hidráulico, accionado por la propia bomba y unido a las ruedas. Un circuito hidráulico que contiene aceite actua como elemento de comunicación entre la bomba y el motor hidráulico. La bomba, accionada por el motor del vehículo, envía aceite (con caudal y presión variables por un mando) al motor hidráulico. Este último, transformando la presión del aceite en energía motriz, acciona las ruedas. El aceite vuelve después directamente a la bomba (circuito cerrado), o bien llega a un depósito, del cual es aspirado nuevamente por la bomba (circuito abierto).
Tanto la bomba, que transforma la energía mecánica en energía hidráulica, como el motor hidráulico, que realiza la transformación inversa, constituyen unidades hidrostáticas. Generalmente, son de piston (más raramente se encuentran ejemplos de sistemas de paletas o de engranajes). Los pistones suelen estar contenidos en cilindros axiles, introducidos a su vez en un tambor giratorio con los ejes colocados paralelamente al de rotación del propio tambor. Además, los pistones están unidos a una placa cuya inclinación es regulable respecto al tambor. Cuando la placa es perpendicular al eje de rotación del tambor, los pistones no se mueven respecto a los cilindros: en estas condiciones, el caudal de la bomba es nulo y no existe transmisión de movimiento. Al hacer que la placa asuma un determinado ángulo respecto al eje del tambor, los pistones realizan una cierta carrera, con el consiguiente envío de aceite y transmisión del movimiento.Debe tenerse en cuenta que, en el sistema hidrostático, la transmisión de potencia se produce por medio de la presión de un fluido (aceite), a diferencia de lo que ocurre en las transmisiones hidrodinámicas, en las que se aprovecha la energía cinética del propio fluido (*convertidor de par). Generalmente, la presión de funcionamiento en un circuito hidrostático es elevada: por lo regular, se alcanzan y superan 200-300 atm.La ventaja fundamental de las transmisiones hidrostáticas es la posibilidad de transmitir pares motores a distancia sin organismos mecánicos complicados, como árboles o juntas.
