Caja de Cambios Dia Positivas

8/2/2019 Caja de Cambios Dia Positivas

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Funciones:Transmitir la potencia a las ruedas

Cambiar el torque y velocidad del motor en el torque y la

velocidad requerida por las ruedas en cada trabajo.


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Se cumple que:

TE.NE.h = TW.NW Constante

TE: Torque en el motor

NE: Velocidad en el motor (rpm)

Tw: Torque en la rueda

Nw: Velocidad en la rueda (rpm)

h: Eficiencia de transmisin

Conceptos Bsicos:

La potencia del motor a una determinada

velocidad de rgimen de giro del motor es

siempre la misma

Debe haber un medio de cambiar la relacin de giro entre el motor y las ruedas para cumplir

los diferentes requerimientos de trabajo del tractor.

V (rpm)

BHP

Torque

BHP

Combustible

(1)


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MOTOR

TRANSMISION

EJE

BARRA DE TIRO

TDF

0.750.81

0.960.98

0.870.90

0.920.93

0.850.89

0.440.96

0.900.92

0.800.89

Prdidas de potencia en las transmisiones

Por cada par de engranajes se pierde entre 3 y 4 % de potencia.

P TDF = (0.87

0.90). PM P BT = (0.75

0.81). PM


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Como se cumple le relacin 1. se tienen las siguientes curvas de tiro velocidad de avance del tractor.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Velocidad del tractor (km/h)

Tiro

en

barr

a

detiro

(kg)

20 40 60 80

h

4.274

.VPHP


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La complejidad de la transmisin de potencia se ha ido incrementando con eltiempo.

1941: 4 velocidades

1962: 8 velocidades

2004: 16 18 - 20 velocidades adelante y atraz.

Las transmisiones variables se pueden clasificar en:

1. Cambios selectivos, radio fijo (convencional)

2. Cambios selectivos, radio fijo mas un planetario

3. Planetarios en serie

4. Hidrodinmica (hidrocintica) mas cambiosselectivos

5. Hidrosttica

6. Mecnica de variacin infinita.

Automticas, cambios hidrulicos omanuales

Se puede equipar para que la transmisin sepueda bloquear para condiciones de cargaestable

En pequeos tractores de jardn y encombinadas en sistemas de correa en V


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La diferencia entre la transmisin de un tractor y unautomvil es:

En el tractor a cualquier cambio se puede trabajarcontinuamente bajo muchos rangos de carga

En un automvil la transmisin puede fallar si trabaja encambios bajos a toda potencia por tiempos prolongados.


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Diseo de los dientes de los piones

Los engranajes fallan por flexin o por su uso. Por eso se han desarrolladoecuaciones para su clculo segn estos dos criterios.

Esfuerzo de superficie: Es el factor que mas afecta la duracin por uso, estagobernado por las propiedades del material.

Ecuacin de Buckinghampara la carga lmite de desgaste en un engrane recto:

bKQDF pw Fw: Carga equivalente, sobre la cual se espera un desgaste rpido. (lb)

Dp: Dimetro de paso del menor pin o engrane. (in)

b: Ancho de la cara del engrane. (in)

s: Lmite de endurecimiento de la superficie del material.Ep: Modulo de elasticidad del material del pin

Eg: Mdulo de elasticidad del material del engrane

n: Nmero de dientes en el pin

N: Nmero de dientes en el engrane.

gp EEx

sen

k

11

35.04

2 s

Nn

N

Q

2

psixBHN 10000400 s Para algunos aceros de engranes


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Ecuacin de Barth. Esfuerzo de trabajo seguro en funcin de velocidad del dimetro

de paso de los engranes y de su exactitud.

VA

Ac

.ss

sc: Esfuerzo seguro de trabajo del material

s: Esfuerzo esttico seguro del material

A: Factor que depende de la seguridad de los engranajes

V: Velocidad del dimetro de paso

Con A = 2000 y s = 240000, La mayora de los engranajes de los tractores fallan en

el 10% del valor des = 240.000

El lmite de velocidad del dimetro de paso para los engranajes es de 10.16 m/seg

aprox.


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El esfuerzo por flexin no es un limitante en los engranajes, pero este factor debe ser

chequeado. Se tiene la frmula de Lewis.

pbyFs sFs: Resistencia del diente (lb)s: Esfuerzo de trabajo seguro del material, psi

p: Paso circular, in

b: ancho de la cara del engrane, in

y: factor de forma del diente.

Clculo de y: De la figura, y=2x/3p, considerando el engrane como una barra fija a un

lado y cargada al otro.


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No. dientes y No. dientes y No.dientes y

10 0.064 19 0.100 43 0.126

11 0.072 20 0.102 50 0.130

12 0.078 21 0.104 60 0.134

13 0.083 23 0.106 75 0.138

14 0.088 25 0.108 100 0.142

15 0.092 27 0.111 150 0.146

16 0.094 30 0.114 300 0.150

17 0.096 34 0.118 cremallera 0.154

18 0.098 38 0.122

Valores de y para la ley de Lewis con dientes a 20


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El esfuerzo para tractores de oruga es menor que para los de rueda, por locual una oruga puede transmitir ms del 50% de la potencia del motor segnlos fabricantes.


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Transmisin de Carga

Para el diseo y seleccin de transmisiones en tractores se debe conocer laexperiencia de uso de varios cambios para varios porcentajes de mxima

potencia en el PTO y el la barra de tiro.Para el TDF del tractor y de las mquinas se debe conocer la magnitud de lacarga torsional impuesta debido a las altas inercias de las partes del tractor odel implemento.

Velocidad Rango mph% de Carga de mxima operacin Horas totales

95 75 50 25

Baja 1.53 45 250 180 125 600

Despacio 3.05.0 730 1825 1990 555 5100

Media 5.09.0 940 860 350 50 2200Alta 1025 50 200 150 200 600

Reversa 0.55.0 20 65 125 90 300

Potencia en Correa 80 600 470 50 1200

Horas Motor 1865 3800 3265 1070 10000

PTO 100 300 240 160 800

Datos para diseo de transmisiones de tractores


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NECESIDAD DE LA CAJA DE CAMBIOS

Potencia: Trabajo realizado en la unidad de tiempo:

t

WP

P = potencia.W = Trabajo.t = Tiempo.

d

FWProducto escalar:

Fuerza . Distancia

tdF

tWp

Si estn en lamisma direccin t

dFN

Como d/t = v VFP

La expresin anterior slo es vlida si la direccin de la fuerza y de

la velocidad son coincidentes.


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Si no hubiera medio de variar la relacin de giro entre el motor y las ruedas, el tractor

marchara siempre a la misma velocidad debido a la relacin constante de los engranajes

en la transmisin.

El trabajo no siempre es el mismo, porque, por ejemplo, arar cuesta arriba requiere

mayor esfuerzo que en llano, de modo que si el tractor est adecuado para esto ltimo, lefaltar potencia en las partes empinadas, y entonces se recurre a que vaya ms despacio

para que el producto no sobrepase el mximo valor de N permitido por el motor.

No todas las labores requieren la misma velocidad. y el transporte por carretera, se hace

a unos 30 Km/h.

V (rpm)

BHPTorque

BHP

Consumo especfico

En los tractores agrcolas la potencia del motor a una

determinada velocidad de rgimen de giro del motor

es siempre la misma. Por lo tanto, Si se aumenta lavelocidad de avance V del tractor, disminuye su fuerza F,pues el valor de la potencia requerida al motor sobrepasar

a la de su capacidad al determinado rgimen de giro


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- Eje primario: unido al embrague transmite el giro del motor y termina en unpin fijo,

engranado constantemente con otro que mueve el denominado eje intermediario o

contraeje.

- Eje intermediario en el que hay varios engranajes fijos a l con distintos tamaos que

independientemente transmiten a otros situados en el eje secundario.

-Eje secundario, en prolongacin pero separado del eje primario estriado con ranuras a

lo largo en las que pueden deslizarse engranajes desplazables que giran solidarios con el

rbol secundario y que el usuario puede mover adelante y atrs con la palanca de mando

del cambio.

Dichos engranajes forman parejas de transmisin con los del eje intermediario.

Estas necesidades se satisfacen con el cambio de velocidades.


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El engranaje del eje primario es ms

pequeo que el del intermediario que

conecta con l de modo que elintermediario gira ms despacio que el

motor.

Si el tractorista hace engranar el

engranaje de mayor dimetro del eje

secundario con el menor del ejeintermediario el giro se transmite al eje

secundario de nuevo reducido. Como es

la combinacin que da la velocidad de

giro del secundario ms baja, se le

llamaprimera velocidad.

A la relacin entre el radio del

engranaje del intermediario y el del

secundario se le llama relacin de

transmisin.


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Si la pareja de engranajes que se

conectan es la de siguiente tamao

del secundario y del intermediario

accionando la palanca del cambio,produciendo el previo desengrane

de la anterior pareja el giro del

motor llega al secundario menos

rebajado, menos demultiplicado,

sta sera la segunda velocidad..


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Combinando adecuadamente las parejas de engranajes

correspondientes del eje intermediario y del secundario se

obtienen las diferentes velocidades hacia delante de la caja de

cambios


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Para moverse el tractor hacia

atrs, se mueve el

desplazable correspondiente

del eje secundario a engranar

con un engranaje intermedio,

que invierte el giro del

correspondiente del ejeintermediario, y as el eje

secundario girar en sentido

contrario al normal y las

ruedas tambin, con lo que

el tractor se desplazarmarcha atrs


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Hay una posicin de los engranajes en la que ninguno conecta con otro, es

decir, que no se transmite movimiento porque el eje intermediario gira en

vaco, sin que ningn engranaje desplazable del eje secundario engrane con su

correspondiente del eje intermediario. Esta posicin se llamapunto muerto.

Cada vez que se desengrana o engrana una pareja de piones del cambio, es

necesario desconectar el giro del motor, y para ello se desembraga

previamente, volviendo a embragar con suavidad progresiva despus de actuar

sobre la palanca del cambio.

Se desprende que la misin de la caja de cambios es, de acuerdo con la fuerzaque exige la realizacin de una labor determinada, adaptar la velocidad de

avance del tractor de manera que el aprovechamiento de la potencia del motor

sea mximo.

Es evidente que una velocidad larga desarrollar menos fuerza que una

velocidad corta, y viceversa.

Esto explica claramente que los tractores agrcolas actuales dispongan de una

caja de cambios con una gama amplia de velocidades, con el fin de poder

adaptarse a las exigencias de las muy diferentes labores que deben realizar en

la explotacin agrcola.


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4.- Trompeta

2.- Hidrulico

3.- Diferencial

1.- Eje secundario


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La necesidad de los tractores agrcolas de disponer de un elevado nmero de

velocidades les obliga a disponer de un grupo reductor o multiplicador colocado

antes de la caja de cambios.

El grupo reductores accionado mediante una palanca llamadapalanca

reductora, que oscilando sobre una rtula mueve varios engranajes desplazablesque engranan en sus correspondientes engranajes de diferente tamao montados

sobre el eje de salida del grupo reductor. Cada engranaje desplazable se desliza

sobre un eje estriado que recibe el movimiento del disco de embrague.

Accionada por el eje de salida del grupo reductor hay una caja de cambios que,

como se ha expuesto, en esencia consta de tres ejes denominados: primario,intermediario y secundario.

El eje primario recibe el movimiento del grupo reductor y tiene dos piones en

toma constante, uno engranando con el grupo reductor y el otro engranando

constantemente con un engranaje del eje intermediario.

COMPONENTES BSICOS yFUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE

CAMBIOS


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1.- Embrague2.- Reductora3.- Caja de cambios

EMBRAGUE-CAJA DE CAMBIOS


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1.- Embrague2.- Reduccin primario-intermediario

3.- Reductora4.- Caja de cambios5.- Diferencial

6.- Reduccin final

7.- Toma de fuerza


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El eje intermediario lleva varios engranajes de diferentes tamaos

solidarios a l, uno en toma constante con otro del eje primario que es por

donde recibe el movimiento, otro engranado con un pequeo engranaje

inversor de sentido de giro para conseguir la marcha atrs, y otros que

engranan alternativamente, segn se desee, con los correspondientes del

eje secundario para conseguir las diferentes velocidades que ofrece la caja

de cambios.

Sobre el eje secundario van colocados engranajes desplazables,

independientes unos de otros, que pueden deslizarse sobre el estriado deeste eje. Cada desplazable va unido a un collarn, en la garganta del cual

se aloja una horquilla que se acciona por medio de la palanca de cambio

mediante unas barras.

Hay que indicar que al ser los desplazables interiormente estriados y eleje secundario tambin, los piones pueden deslizarse longitudinalmente

sobre l pero, si giran engranados con su correspondiente engranaje del

eje intermediario que les da movimiento, transmiten su movimiento al eje

secundario que girar a su misma velocidad y transmitir su par motor

correspondiente.


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El funcionamiento del grupo reductor es en esencia como sigue:

La palanca reductora tiene dos, tres y hasta cuatro posiciones: velocidades

largas, medias, cortas y punto muerto.

Poniendo la palanca en la posicin de velocidades largas el engranaje msgrande del desplazable engrana con el correspondiente que es el ms pequeo

del eje conducido, con lo cual se consigue un mayor rgimen de revoluciones

en el eje de salida del grupo reductor.

Poniendo la palanca en la posicin de punto muerto no hay conexin entre los

engranajes del desplazable y los del eje conducido, por lo que no haytransmisin de movimiento.

Colocando la palanca en la posicin de velocidades medias o cortas los

engranajes ms pequeos del eje motor engrana con los ms grandes del eje

conducido segn correspondan, con lo cual se obtienen regmenes de

revoluciones medios o cortos, del eje de salida del grupo reductor.

De esta forma se consiguen a la entrada de la caja de cambios dos velocidades

diferentes de giro en el eje primario, lo cual multiplica por dos el nmero de

combinaciones de marchas de la caja de cambios.


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1

2 34'

6

5

4

3'2'

1.- Eje estriado con engranajes cilndricosde dientes rectos desplazables.

2-2'.- Primera reduccin.

3-3'.- Segunda reduccin.

4-4'.- Reduccin para conexin alprimario de la caja de camibos.

5.- Eje liso con engranajes cilndricos dedientes rectos fijos en l.

6.- Eje de salida de reductora.


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1.- Embrague

2.- Eje primario

3.- Eje intermediario4.- Eje secundario


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Si, por ejemplo, en la caja de cambios la palanca de cambio puede ocupar cinco

posiciones: punto muerto, primera velocidad, segunda velocidad, tercera

velocidad y marcha atrs.

En la posicin depunto muerto no se encuentra engranado ningn pin del ejesecundario con ninguno del eje intermediario, por lo que no hay transmisin de

movimiento.

Al colocar la palanca de cambio en la posicin deprimera velocidadel engranaje

desplazable se desliza hacia la izquierda engranando su engranaje con el

correspondiente del intermediario. Al ser este pequeo y el conducido grande, lavelocidad de giro del eje secundario ser pequea.

Para pasar a segunda velocidadhabr que pasar la palanca de cambio de la

posicin de primera a punto muerto, con lo cual el engranaje desplazable de

primera velocidad queda desconectado del intermediario. A continuacin la

palanca pasa a la barra correspondiente al desplazable correspondiente queengrana con el correspondiente del eje intermediario con lo que se obtiene una

velocidad de giro en el eje secundario mayor que la alcanzada en la primera

velocidad.


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Para pasar a la tercera velocidadla palanca pasar primero por el

punto muerto desengranando los piones de la segunda velocidad, y

despus pasar a la posicin de tercera velocidad, con lo que el

engranaje correspondiente se desplazar al correspondiente del ejeprimario.

Para poner la marcha atrs pasando por el punto muerto, se

desplaza la palanca hacia la posicin de marcha atrs con lo cual el

engranaje desplazable correspondiente engrana con el de marchaatrs, el cual a su vez est engranado constantemente con el

correspondiente del intermediario. El engranaje inversor est situado

entre el eje intermediario y el secundario, lo cual provoca un cambio

del sentido de giro del secundario, haciendo que el tractor se

desplace en sentido contrario que en las dems velocidades.


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1

1' 23

45

6

9

7

8

6'5'4'

2'3'

1 2 3 4 M.A.

1-1'.- Reduccin Primario-intermediario.

2-2'.- Reduccin correspondiente a 1 marcha.3-3'.- Reduccin correspondiente a 2 marcha.4-4'.- Reduccin correspondiente a 3 marcha.5-5'.- Reduccin correspondiente a 4 marcha.

6-6'.- Reduccin correspondiete a marcha atrs.7.- Pin inversor.8.- Eje secundario estriado.9.- Eje intermediario liso.

Punto muerto


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37/78


38/78

3 marcha


39/78

marc a


40/78

marcha atrs


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3 marcha marc a


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Para evitar que con las vibraciones y los movimientos bruscos que sufre el tractor en las labores

agrcolas, los engranajes desplazables del secundario puedan cambiar de posicin por s solos, las

barras que mueven a las horquillas llevan unas muescas esfricas en las que se aloja un fijador

consistente en una bola presionada por un muelle. Al cambiar de velocidad la fuerza que se ejerce

sobre la palanca de cambio se transmite a la bola, la cual al remontar la muesca esfrica presiona al

muelle hacia el lado contrario de donde est la muesca, permitiendo as el desplazamiento de lasbarras.

Adems de stos, existe un fijador de seguridad consistente en un pequeo buln situado entre ambas

barras que, al estar desplazada una de ellas en la posicin de velocidad, bloquea a la barra opuesta en

la posicin de punto muerto, impidiendo de esta forma que puedan ponerse dos velocidades a la vez,

lo que provocara el bloqueo o la rotura de la caja.

1

2

3

2

1

4 3

4


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Los engranajes de la caja de cambios anterior son cilndrico

de dientes rectos. Esto ocasiona ruidos de funcionamiento y

dificultad al cambiar de marcha.

En la caja de cambios con engranajes en toma constante los

engranajes del eje secundario y del intermediario permanecen

conectados constantemente.

Los engranajes del secundario no van unidos al eje mediante

estras, pudiendo girar libremente sobre dicho eje. Adems,

estos engranajes llevan adosado a uno de los lados un pin

ms pequeo, que se denominapin lateral.

Entre cada dos engranajes del eje secundario va colocado un

desplazable que en su parte central lleva un orificio estriado

que puede deslizar por el estriado correspondiente que en esta

zona lleva el eje secundario.

En ambos lados de los desplazables van talladas

interiormente dos coronas dentadas acoplables a sus

correspondientespiones laterales.

En la posicin de punto muerto el desplazable se encuentra

situado entre los piones, sin engranar con ninguno de ellos.

Aunque el eje intermediario est girando y los piones del

secundario en toma constante tambin giren, no hay

transmisin de movimiento, pues ste no llega al eje

secundario al girar libremente sobre l los engranajes de

transmisin de movimiento desde el eje intermediario.

1

2

4

5

3

2' 5'

CAJA DE CAMBIOS CON ENGRANAJES EN TOMA CONSTANTE


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Para conectar una velocidad se desliza el desplazable a uno de los lados, con lo

que la corona interior de ste engrana con el pin lateral del engranaje, pasando

el movimiento al eje secundario a travs del propio desplazable.

En esta caja de cambios con cada desplazable se pueden conseguir dos

velocidades, girando el eje secundario con una velocidad de giro determinada

por la relacin entre los engranajes correspondientes del eje intermediario y del

secundario.

Para reducir ruidos en la transmisin los engranajes se construyen del tipo

cilndrico con dientes helicoidales.


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1

2

4

5

3

2'5'

1.- Eje secundario.2-2'.- Pareja de engranajes cilndricos con

dientes helicoidales en toma constanty piones laterales solidarios.

3.- Eje intermediario.

4.- Desplazable con manguito central

estriado y coronas laterales.5-5'.- Pareja de engranajes correspondiente

a otra marcha.


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En las cajas de cambios anteriores, al intentar conectar engranajes que no giran asu misma velocidad, hay dificultad para hacer coincidir los dientes del primero con

los huecos del segundo, lo que se traduce en un fuerte golpeteo de uno contra otro,

desgastes, roturas y dificultad de cambio de marcha.

Esto desaparece cuando los dos engranajes o los dos piones estn quietos o

cuando giran a la misma velocidad.Hasta la aparicin de las cajas de cambios sincronizadas para poder realizar

cambios de velocidad era preciso detener el tractor o, con gran destreza,

aprovechar el momento en que los dientes se mueven a la misma velocidad.

CAJA DE CAMBIOS

SINCRONIZADA


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En la prctica se hace el doble embrague. Esto consiste en pisar el embrague,

poner punto muerto, soltar el embrague, acelerar el motor, volver a pisar el

embrague y poner la velocidad elegida. La explicacin es la siguiente: el

secundario gira a ms velocidad que el intermediario, acelerando en punto

muerto aumenta el rgimen de giro del intermediario y no del secundario. Una

aceleracin, por exceso o por defecto, en el doble embrague, traer como

consecuencia no igualar el movimiento de los dientes y, por tanto, el rozamiento

de piones, es por ello que se precisa de destreza y prctica para hacerlo.


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Los constructores de automviles solucionaron este problema hace algunos aos,

mediante el cambio sincronizado que actualmente se usa tambin en los tractores

por la gran ventaja que supone el poder cambiar de velocidad sin detener la

marcha del tractor.El cambio sincronizado es un cambio de marchas con engranajes en toma

constante en el que los piones laterales llevan adosada una pieza en forma de

tronco de cono llamada cono de sincronizacin. Entre los engranajes hay un

ncleo solidario con el eje secundario. Unidos al ncleo van dos piones

llamadospiones de sincronismo, desplazables cuyo interior tiene una cavidad deforma cnica. Sobre el ncleo se sita un desplazable cilndrico con estras

interiores coincidentes con el dentado del ncleo, y que, por la parte exterior,

lleva una garganta en la que se aloja la horquilla del cambio de velocidad.

El pin lateral, el pin de sincronismo y la corona son del mismo dimetro y

tienen iguales sus dientes. El desplazable cilndrico desplaza tambin alpin desincronismo hasta un cierto punto en el que entran en contacto cono y

contracono.

Al l f i i ll h l


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Al tomar contacto la friccin entre ellos hace que alcancen una

misma velocidad de giro. A este proceso se le denominafase de

sincronizacin.

Al seguir deslizndose el desplazable y haber equivelocidad degiro, engranar con toda facilidad con el pin lateral ya que ambos

giran a la misma velocidad despus de la fase de sincronizado. A

este proceso se le denominafase de transmisin.

Al quitar el pie del pedal del embrague el movimiento se transmitedel eje intermediario al pin del secundario, de ste al pin

lateral y, por medio del desplazable, al ncleo y eje secundario.

Aunque la caja de cambios sea sincronizada es conveniente, al

reducir de velocidad, hacer el doble embrague pues con ello sealarga considerablemente la duracin de los mecanismos de

sincronizacin.


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1

2

4

53

2'10'

1.- Eje secundario.2-2'.- Pareja de engranajes cilndricos con

dientes helicoidales en toma constante.

3-3'.- Pin solidario al engranaje.

4-4'.- Cono de sincronizacin.5.- Desplazable con corona interior de igual

paso que el pin.

63'

4'

8

10

97

6.- Tallado en desplazable idntico al del pin.

7.- Fiador de muelle y bola.8.- Escotadura para la horquilla de desplazamiento.

9.- Contracono de sincronizacin.10-10'.- Pareja de engranajes cilndricos de

dientes helicoidales correspondientea otra marcha.


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CAMBIOS REALES DE LOS TRACTORES


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El cambio de marchas de los tractores sirve para transformar la velocidadde giro del motor en un nmero determinado de velocidades de las ruedas

motrices a la vez que se modifica su par motor.

Su necesidad es consecuencia de la relativa falta de elasticidad de los

motores de combustin interna, que no pueden emplearse correctamentems que entre lmites de velocidad bastante estrechos.

Bloques de marchas:

Permite ampliar el nmero de marchas sin alargar excesivamente la

transmisin. As por ejemplo, para 24 marchas slo son necesarios 2bloques, uno con 6 marchas (1, 2, 3, 4, 5 y 6) y otro con 4 (L, lenta,;

M, media; H, alta y R retroceso), con lo que en vez de 24 pares de

engranajes slo se necesitan 10 pares.

CAMBIOS REALES DE LOS TRACTORESAGRCOLAS

U d l ill d bi d h d


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Uno de los casos ms sencillos de un cambio de marchas de

engranajes es el de algunos motocultores. Est compuesto de slo

dos ejes, uno primario de entrada y otro secundario de salida.

El eje primario es accionado desde el motor y lleva tresengranajes desplazables a lo largo del que conectan

independientemente con otros tres del eje secundario.

Para cada rgimen de giro n r.p.m. del motor se obtienen tres

regmenes distintos del eje secundario: n1, n2 y n3.Las relaciones de transmisin respectivas son:

5

6

33

3

4

22

1

2

11

z

z

n

ni;

z

z

n

ni;

z

z

n

ni

Actualmente los tractores no llevan una nica palanca de mando

para el cambio de velocidades, sino dos o ms, para manejar el

bloque reductor y la caja de cambios.


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Los tractores modernos llevan acoplado en la caja de cambios el denominado inversory el

superreductor.

El inversorhace posible invertir el sentido de desplazamiento sin mas que actuar sobre una

palanca que invierte el sentido de rotacin de todos los engranajes. El mecanismo inversorusa un tren de engranajes planetarios y es particularmente til en los trabajos con cargador

frontal, horquillas, niveladoras y para maniobrar en espacios restringidos.

El superreductorpermite obtener velocidades sumamente bajas, necesarias en trabajos como

excavacin, despedregado y plantacin.

Este mecanismo est situado delante de la caja de cambios y utiliza pares de engranajes

cilndricos con grandes reducciones de demultiplicacin.

ESCALONAMIENTO DE LAS RELACIONES DE


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n nn

M

M

M Kg

0 m n m x r.p.m.

m n

m x

zona no

flexible

zona flexible

El escalonamiento lgico de las

relaciones de demultiplicacin delas cajas de cambios se puede

demostrar que es aquel en el que

dichas relaciones estn en

progresin geomtrica, pues as se

consigue el mximoaprovechamiento de la elasticidad

del motor del tractor.

Si la curva de par del motor del

tractor es la que se presenta en la

figura, se sabe que el rgimen delmotor al realizar una determinada

labor debe variar desde a para

trabajar en la denominada zona

flexible.

MARCHA

Si en unos ejes cartesianos se presentan en abscisas el mximo


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Si en unos ejes cartesianos se presentan en abscisas el mximo

rgimen de giro del secundario necesario para que el tractor

circule a la velocidad punta deseada y en ordenadas y

correspondientes a la zona flexible del motor del tractor. Una caja

de cambios de cuatro marchas adelante tendr en dichos ejes la

representacin:

Primario

Secundarion n n nn

1 2 3 4n

n

1 2 3 4 5

4

3

2

1

mn

mx

Las relaciones de demultiplicacin primario/secundario vendrn

dadas por:


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Primario

Secundario

n n n nn

1 2 3 4

n

n

1 2 3 4 5

4

3

2

1

mn

mx

Las relaciones de demultiplicacin primario/secundario vendrn

dadas por:

45

mx5 tg

n

nr 4

4

mn'5 tg

n

nr

34

mx4 tg

n

nr 3

3

mn'4 tg

n

nr

23

mx3 tg

n

nr

21

mn'3 tg

n

nr

12

mx2 tg

nnr 1

1

mn'2 tg

n

nr

Las relaciones de transmisin expuestas cumplen que:'22

'33

'44 rr;rr;rr

Adems cumplen que:

2324 rrr

4mx

5 tgn

nr

4mn'

5 tgn

r Primario


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5n 445 g

n

34

mx4 tg

n

nr 3

3

mn'4 tg

n

nr

23

mx3 tgn

nr 2

1

mn'3 tgn

nr

12

mx2 tg

n

nr 1

1

mn'2 tg

n

nr

Efectivamente:13

mx

24

n

=

n

n

nn

n

n

n mnmxmx

Secundario

n n n nn

1 2 3 4

n

n

1 2 3 4 5

4

3

2

1

mn

m x

Pero como:

23

m in

24

m x

34

m x'

44 n

n

n

n

n

n

n

n

nn

n

nrr mxmxmn

3323

n

n

n

n

n

n

n

n mnmxmxmn

Por lo que: 2324 rrr

Luego el escalonamiento lgico de las velocidades de una caja de cambios

cumple la condicin de que las relaciones de demultiplicacin estn en

progresin geomtrica.


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CAJA DE CAMBIOS Y ESFUERZO DE TRACCIN


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CAJA DE CAMBIOS Y ESFUERZO DE TRACCIN

La potencia producida en el motor se transmite a las ruedas motrices del tractor en forma de unpar motor a una velocidad angular, de forma que cumple la expresin:

nMN

Siendo:

N = Potencia.M = Par motor.

n = Rgimen de giro.

El par motor en cada rueda se puede obtener como el producto de la fuerza perifrica en ellapor su radio real.

U

r

M


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Esta fuerza perifrica se transmite al suelo en la zona de contacto rueda suelo, caracterizadapor un determinado coeficiente de adherencia.

Dicho coeficiente de adherencia es un indicador de la mxima fuerza perifrica que puedetener una rueda motriz, ya que:

amx PU

Siendo aP el peso activo sobre la rueda motriz.

Si la fuerza perifrica posible en la rueda debido al par motor supera el valor de Umx, larespuesta ser un resbalamiento total con los consiguientes problemas que ello ocasiona.

Las marchas muy lentas generan valores de par motor en las ruedas que superan ampliamente

los valores permisibles de mxU en los suelos, si bien estas marchas son necesarias porque seutilizan para labores muy especficas que requieren velocidades de desplazamiento muyreducidas. Lgicamente el motor no desarrolla toda su potencia.


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CAJA DE ENGRANAJES PLANETARIOS

Estas cajas de cambio estn basadas en la transmisin y reduccin de movimiento a travs detrenes de engranajes planetarios, los cuales, como puede verse en la figura siguiente puedenmoverse libremente sin transmitir movimiento alguno, pero si se bloquea uno de los componentes,los restantes giran transmitindose el movimiento con la relacin de transmisin resultante segnla relacin existente entre sus piones. Si se bloquean dos de los componentes, el conjunto quedabloqueado, movindose todo el sistema a la velocidad de rotacin recibida.

Mediante este sistema pueden conseguirse distintas reducciones, frenando y dandomovimiento a los distintos componentes del tren. Si se combinan varios trenes de engranajes condistintas reducciones entre ellos, se puede obtener una gama de velocidades que entranautomticamente al actuar sobre sus componentes por medio de embragues de friccin y cintasde frenado.

Los engranajes planetarios se utilizan modernamente no slo en las cajas de cambios de lostractores, sino tambin en los trenes de reduccin finales de las ruedas. En las cajas de cambiosde engranajes planetarios se puede prescindir del embrague, verificndose el acoplamientomediante cintas de freno que actan sobre los elementos.


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1.- Corona2.- Satlite

3.- Portasatlite

4.- Planetario


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Se clasifican los sistemas de engranajes planetarios en epicicloidee hipocicloidesegn que elengranaje fijo sea interior o exterior. La nomenclatura normalmente utilizada en los sistemas deengranajes planetarios es la de llamar al engranaje interior planeta, al que rueda sobre el satliteyal exterior corona.

El estudio de las relaciones de transmisin en los engranajes planetarios es en cierto modocomplejo. As, en los reductores epicicloides, para su estudio se tiene:

rr

s ps

p

sp

rps


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Considerando la velocidad del punto de contacto se obtiene:

pspsppss rrr

Como rrr spps

spspsppss rrrr Operando se tiene:

spsppsppss rrrr

ppspspsspppsspss rrrr

p

s

pss

psprr

(I)


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r

rs

ps

c

r sps

c

En los reductores hipocicloidales, igual que en el caso anterior se tiene:

ccsspsps rrr

Como rrr scps

ccssscps rrrr ccssspscps rrrr

rrcpscspss


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s

c

psc

pss

r

r

(II)

Multiplicando (I) y (II) se tiene:

r

r

p

c

psc

pss

pss

psp

p

c

psc

psp

rr

(III)

Las ecuaciones (I), (II) y (III) relacionan las velocidades de giro de corona, satlite,portasatlites y planetario en funcin de sus radios.

MANDOS DE CAJAS DE CAMBIOS. LUBRICACIN

El desplazamiento de los sincronizadorespara seleccionar las velocidades se realiza por mediode unas horquillas, acopladas a estos y sujetas a unas varillas que se mueven accionadas por lapalanca de cambios.


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1.- Palanca del cambio de marchas.2.- Rtula esfrica.3.- Placa selectora.4.- Extremo de conexin a varillas.

1

2

M.A.

3

2

1

43

4


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Ver video
http://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/avi/MARCHA_ATRAS.avihttp://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/avi/MARCHA_ATRAS.avihttp://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/avi/MARCHA_ATRAS.avi


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Como se dijo previamente, para evitar que las velocidades puedan salirse y permanezcan fijasen el lugar seleccionado, el mecanismo de mando situado en la tapa de la caja de cambios llevaun sistema de enclavamiento, a base de bolas de acero y muelles situados en un alojamiento de la

tapa y que presionan sobre unas escotaduras practicadas en las varillas que las mantienen fijas ensu soporte por la presin que ejercen los muelles sobre la bola.

Para seleccionar las velocidades correctamente y evitar la seleccin de una velocidad cuandootra est metida, se coloca un dispositivo en la palanca de cambios. ste consiste en una placaselectora, de forma que, para pasar de una velocidad a otra hay que pasar por un punto muerto, lo

que hace desacoplar la velocidad que estaba metida.Para la lubricacin de engranajes en las cajas de cambios y diferenciales se emplean aceites

minerales clasificados dentro del grupo de las valvulinas SAE 80 y SAE 90.

Los aceites lubricantes empleados en cajas de cambios tienen que formar una pelculaconsistente entre los flancos de los dientes en contacto, cuya misin es reducir el rozamiento entreellos y el desgaste subsiguiente. Esta pelcula debe ser resistente a la compresin, para evitar quese rompa con las intensas presiones de trabajo.

Adems han de servir de elemento refrigerador y durante las elevadas temperaturas de


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Adems, han de servir de elemento refrigerador y, durante las elevadas temperaturas defuncionamiento, no han de perder su poder lubricante. Tienen que ser tambin resistentes al fro,con objeto de que, en invierno, sean posibles una perfecta lubricacin y el arranque del vehculo.

Deben ser resistentes a la corrosin, no atacar las juntas ni presentar tendencia a la formacinde espuma.

Diversos aditivos a base de azufre, cloro, plomo, fsforo, cinc y sus combinaciones,proporcionan al aceite lubricante las caractersticas deseadas.

CAMBIO HIDROSTTICO DE VELOCIDADES.En esencia es el siguiente:

1

2

3

4

6

7

8

9

10

1.- Depsito.

2 .- F i l tro dem al la .

3 .- Bomba de cauda l .

4.- Motor alternativo .

5.- Vlvula reguladora de presin.

6.- Distribuidor 6/3.

7.- Motorh idrosttico.

8.- Manmetro con pulsador.

9.- Filtro magntico.

10 .- Rueda mo triz.

5


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El funcionamiento es como sigue:

El aceite hidrulico, de caractersticas adecuadas, contenido en el depsito, pasa a travs deun filtro de mallay llega hasta la bomba de caudal variable de regulacin manual por medio detuberas de baja presin. Dicha bomba accionada por el motor alternativo del tractor enva elaceite por tuberas de alta presin hasta el distribuidor manualde tres posiciones y seis vas. Enlas tuberas de impulsin hasta el distribuidor se coloca un manmetro con pulsadorque permiteconocer a voluntad del usuario la presin de trabajo regulada por la vlvula limitadora de presin.

Cuando no se acta sobre la palanca del distribuidor el aceite llega a l y retorna al depsito atravs del filtro magntico. Cuando se tira de dicha palanca el aceite llega al distribuidor y sale aalta presin de l dirigindose hacia una de las entradas del motor hidrosttico reversiblehacindolo que gire en un sentido. El aceite sin presin sale del motor, llega de nuevo aldistribuidor y a travs del filtro magntico llega al depsito.

Cuando se tira de la palanca del distribuidor el aceite sale de l pero llega al motor por laentrada por la que, en la posicin anterior del distribuidor, sala. El motor gira en sentido contrarioy el tractor avanza cambiando de direccin de marcha.


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Para cambiar la velocidad de marcha el usuario acta sobre una palanca que modifica elcaudal de la bomba, con ello se tiene un variador continuo de velocidad lo que hace que el tractortenga infinito nmero de marchas hacia delante y hacia atrs.


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10

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Documents

Caja de Cambios Dia Positivas