UNI VERSI VERSI DAD D E L AS F UERZAS ARM ADA S-ESP -ESPE EXTE NSI NSI ÓN L ATA CUNGA DEPARTAME NTO DE CI ENCI AS DE L A EN ERGÍ ERGÍA Y M ECÁNI ECÁNI CA I NGENI ERÍA AUTOM OTRI OTRI Z
MANTENIMIENTO AUTOMOTRIZ I Tema: Sistema de transmisión Subtema: Caja de velocidades para tracción posterior Integrantes: Arias Byron Durán Rubén Ortiz Roberth Ortiz Byron Shingón Johnny Maldonado Edison Edison
Nrc: 3576 Nivel: 5 Automotriz Fecha de Realización: 09 de diciembre de 2015 Fecha de Entrega: 16 de diciembre de 2015
OBJETIVOS Objetivo general:
Analizar la caja de velocidades de transmisión posterior.
Objetivos específicos:
Estudiar los componentes de la caja de velocidades de transmisión posterior.
Investigar y observar cómo están ensamblados los componentes de la caja de transmisión posterior.
Estudiar, analizar y diferenciar las diferentes fallas que pueden ocurrir en una caja de velocidades. v elocidades.
Determinar la relación de transmisión de la caja de velocidades.
MATERIALES Materiales y equipos
Mandil
Guantes
Franela
Gráfico
Caja de velocidades
Juego de dados
Juego de llaves
Martillo de goma
Combo
Taco de madera
MARCO TEÓRICO CAJA DE CAMBI OS
En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades (también llamada simplemente
caja) es el elemento encargado de obtener en las ruedas el par motor suficiente para poner en movimiento el vehículo desde parado, y una vez en marcha obtener un par suficiente en ellas para vencer las resistencias al avance, fundamentalmente las derivadas del perfil aerodinámico, de rozamiento con la rodadura y de pendiente en ascenso.
Ilustración 1. Caja de cambio de velocidades. Fuente: Grupo 1
CONSTI TUCI ÓN DE L A CAJA DE CAM BI OS
La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles. Árbol primario. Recibe el movimiento a la misma velocidad de giro que el motor. Habitualmente lleva un único piñón conductor en las cajas longitudinales para tracción trasera o delantera. En las transversales lleva varios piñones conductores. Gira en el mismo sentido que el motor. Árbol intermedio o intermediario. Es el árbol opuesto o contraeje. Consta de un piñón corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) y que son solidarios al eje que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada. Gira en el sentido opuesto al motor.
Ilustración 2 Constitución de la caja de cambio de velocidades. Fuente: Grupo 1
ÁRBOL SECUND ARI O.
Consta de varios engranajes conducidos que están montados sueltos en el árbol, pero que se pueden hacer solidarios con el mismo mediante un sistema de desplazables. Gira en el mismo sentido que el motor (cambios longitudinales), y en sentido inverso en las cajas transversales. En otros tipos de cambio, especialmente motocicletas y automóviles y camiones antiguos, los piñones se desplazan enteros sobre el eje.
Ilustración 3. Eje secundario Fuente: Grupo 1
POSI CI ÓN D E L AS RUEDA S
La posición axial de cada rueda es controlada por unas horquillas accionadas desde la palanca de cambios y determina qué pareja de piñones engranan entre el secundario y el intermediario o entre primario y secundario según sea cambio longitudinal o transversal. Cuando se utilizan sincronizadores, el acoplamiento tangencial puede liberarse en función de la posición axial de estos y las ruedas dentadas no tienen libertad de
movimiento axial. Esto es lo que ocurre en las cajas manuales actuales. Las ruedas dentadas están fijas en el eje y montadas sobre un cojinete, de manera que pueden moverse a distinta velocidad que él. Estas ruedas están engranadas permanentemente con las del eje intermedio, y cuando se cambia de marcha uno de los desplazables hace solidario el movimiento de la rueda con el del eje, produciéndose lo que se denomina sincronización. Por esta razón, el eje secundario lleva un estriado entre cada pareja de ruedas. EJE DE M ARCHA ATRÁS.
Lleva un piñón que se interpone entre los árboles intermediario y secundario (longitudinal) o primario y secundario (transversal) para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario. En el engranaje dé marcha atrás, normalmente se utiliza un dentado recto, en lugar de un dentado helicoidal, más sencillo de fabricar. Asimismo, cuando el piñón se interpone, cierra dos contactos eléctricos de un conmutador que permite lucir la luz o luces de marcha atrás, y al soltarlo, vuelve a abrir dichos contactos.
Ilustración 4. Eje de marcha atrás Fuente: Grupo 1
CAJA DE CAMBI OS M ANUAL
Tradicionalmente se denominan cajas mecánicas a aquellas que se componen de elementos estructurales (y funcionales), rodamientos, etc. de tipo mecánico. En este tipo de cajas de cambio, la selección de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecánico, aunque éste puede estar automatizado. Los elementos sometidos a rozamiento ejes, engranajes, sincronizadores, o selectores están lubricados mediante baño de aceite (específico para engranajes) en el cárter aislados del exterior mediante juntas que garantizan la estanqueidad.
Los acoplamientos en el interior se realizan mediante mecanismos compuestos de balancines y ejes guiados por cojinetes. El accionamiento de los mecanismos internos desde el exterior de la caja -y que debería accionar un eventual conductor- se realizan mediante cables flexibles no alargables o varillas rígidas. Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. Esto quiere decir que disponen de mecanismos de sincronización que permiten igualar las velocidades de los distintos ejes de que consta la caja durante el cambio de una a otra. La conexión cinemática entre el motor y la caja de cambios se realiza mediante el embrague.
Ilustración 5. Sincronizados Fuente: Grupo 1
TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO 1ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (I) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene la máxima reducción de giro, y por ello la mínima velocidad y el máximo par.
Ilustración 6. Primera marcha Fuente: Grupo 1
2ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 1ª/2ª (N) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (J) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
Ilustración 7. Segunda marcha Fuente: Grupo 1
3ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la derecha, produce el enclavamiento del correspondiente piñón loco (H) del eje secundario, que se hace solidario de este eje. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose la oportuna reducción. En esta velocidad se obtiene una reducción de giro menor que en el caso anterior, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
Ilustración 8. Tercera marcha Fuente: Grupo 1
4ª velocidad El desplazamiento del sincronizador de 3ª/4ª (O) hacia la izquierda, produce el enclavamiento del correspondiente piñón de arrastre o toma constante (B) del eje primario, que se hace solidario con el eje secundario, sin intervención del eje intermediario en este caso. Con ello, el giro es transmitido desde el eje primario como muestra la figura inferior, obteniéndose una conexión directa sin reducción de velocidad. En esta velocidad se obtiene una transmisión de giro sin reducción de la velocidad. La velocidad del motor es igual a la que sale de la caja de cambios, por ello aumenta la velocidad y el par disminuye.
Ilustración 9. Cuarta marcha Fuente: Grupo 1
Marcha atrás (M.A.) Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvió (T), empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvió, engrana con otros dos piñones cuya particularidad es que tienen los dientes rectos en vez de inclinados como los demás piñones de la caja de cambios. Estos piñones pertenecen a los ejes intermediario y secundario respectivamente. Con esto se consigue una nueva relación, e invertir el giro del tren secundario con respecto al primario. La reducción de giro depende de los piñones situados en el eje intermediario y secundario por que el piñón de reenvió actúa únicamente como inversor de giro. La reducción de giro suele ser
parecida a la de 1ª velocidad. Hay que reseñar que el piñón del eje secundario perteneciente a esta velocidad es solidario al eje, al contrario de lo que ocurre con los restantes de este mismo eje que son "locos". (aficionados a la mecanica, 2014)
Ilustración 10. Retro Fuente: Grupo 1
PROCEDIMIENTOS
DESPIECE DE LA CAJA DE CAMBIOS DE TRACCION TRASERA
Una vez equipados con todos los implementos de seguridad personal (mandil, calzado industrial, guantes, gafas) se procede con el despiece de la caja de 4 velocidades transmisión trasera, para lo cual se necesitara contar con varias herramientas como son: juego de llaves mixtas, martillo de goma, combo, taco de madera, palanca de presión, entre otras. Contando con todo esto se seguirá el siguiente procedimiento para el despiece de la caja:
1. Con el uso de llaves aflojar y quitar los pernos y retirar la tapa lateral de la caja de cambios.
Ilustración 11. Aflojamiento de pernos Fuente: Grupo 1
2. Con el uso del martillo de goma separar la carcasa de la caja de cambios de la junta.
Ilustración 12. Separación de carcasa Fuente: Grupo 1
3. Desmontar la horquilla y el varillaje de la marcha retro.
Ilustración 13.
Desmontaje de la horquilla y el varillaje Fuente: Grupo 1
4. Sacar el piñón loco y los piñones de la marcha retro
Ilustración 14. Separación de piñón loco y piñones de retro Fuente: Grupo 1
5. Se procede con el retito de las horquillas de las velocidades 1ra y 2da y 3ra y 4ta respectivamente para así poder desmontar el varillaje de las mismas.
Ilustración 15. Separación de horquillas de cada una de las velocidades Fuente: Grupo 1
6. Con la ayuda de un combo y un taco de madera proceder a desmontar el eje principal y el eje de masa de la junta de la carcasa y la tapa lateral de la caja.
Ilustración 16. Separación de eje principal y eje de masa Fuente: Grupo 1
7. Una vez fuera el eje principal se procede a desmontarle todos los todos los piñones, rodamientos, y sincronizados de cada una de ellas.
Ilustración 17. Desmontaje de piñones Fuente: Grupo 1
8. Desmontaje de rodamientos de la caja de cambios
Ilustración 18. Separación de rodamientos Fuente: Grupo 1
9. Desmontaje de sincronizados de la caja de cambios
Ilustración 19. Separación de sincronizados Fuente: Grupo 1
CÁLCULO DE LA RELACION DE TRANSMICIÓN
Con el desmontaje de la caja y de sus partes, se procede a analizar las relaciones de transmisión. Para realizar este proceso seguiremos el siguiente procedimiento:
1. Contar los dientes de cada piñón, tanto del eje principal como los del eje de masa.
Ilustración 20. Cálculo de número de dientes de cada piñón Fuente: Grupo 1
2. Al culminar con el conteo de los dientes de los piñones, de cada una de las distintas marchas, se realizara el cálculo de la relación utilizando la siguiente formula:
=
° °
CÁLCULOS DE LA CAJA DE CAMBIOS Potencia: 90 Hp Torque: 120 N.m Revoluciones: 4600 rpm Nomenclatura: = Número de revoluciones del motor [rpm] = Número de revoluciones del árbol principal [rpm] = relación de transmisión = número de dientes
= Rueda dé marcha atrás en el árbol principal = Rueda dé marcha atrás en el árbol secundario = Par motor [N.m] = Par árbol principal [N.m]
Ilustración 21 Esquema de los engranes con sus respectivos número de dientes en la caja de cambios. Fuente: Grupo 1
RELACION DE TRANSMISIÓN Primera marcha: =
32 27 . = . = 4,43 ∶ 1 15 13
Segunda marcha: =
32 26 . = . = 2,64 ∶ 1 15 21
Tercera marcha: =
32 20 . = . = 1,58 ∶ 1 15 27
Cuarta marcha: 1 = = 1 ∶ 1 1
Reversa: =
32 27 . = . = 4,43 ∶ 1 15 13
TRANSMISIÓN DE LAS REVOLUCIONES DEL MOTOR (4600 rpm)
Primera marcha: =
=
4600 4,43
= 1038,37
Segunda marcha: =
=
4600 2,64
= 1742,42
Tercera marcha: =
=
4600 1,58
= 2911,39
Cuarta marcha: =
=
4600 1
= 4600
Reversa: =
=
4600 4,43
= 1038,37
TRANSMISIÓN DEL PAR MOTOR Primera marcha: = . = ( 120. ). (4,43) = 531,6 .
Segunda marcha: = . = ( 120. ). (2,64) = 316,8 .
Tercera marcha: = . = ( 120. ). (1,58) = 189,6 .
Cuarta marcha: = . = (120. ). (1) = 120 .
Reversa: = . = ( 120. ). (4,43) = 531,6 .
CONCLUSIONES
El número de revoluciones del eje de salida con respecto al eje de entrada va en función del número de dientes de los engranajes utilizados en la caja de cambio de velocidades.
Antes de colocar en el interior de la caja de cambio de velocidades, los ejes se colocan todos unidos en el exterior puesto que han de colocarse todos a la vez para que encaje el conjunto.
Los bolillos de seguridad impiden que puedan entrar dos velocidades a la vez en la caja de cambio de velocidades.
En la caja de cambios de velocidades los sincronizadores se utilizan para conseguir engranar de forma adecuada cada engranaje.
Los dientes helicoidales de los engranajes presentan un comportamiento mucho más silencioso que los engranajes rectos, utilizados en la marcha de retro.
En la caja de velocidades el movimiento de un piñón pequeño y sale por uno más grande se conseguirá aumentar el par pero se reducirá la velocidad de giro: mientras que si el par entra por la rueda grande ocurrirá lo contrario.
RECOMENDACIONES
Es muy importante tomar en cuenta que antes de desarmar una caja de cambios de velocidad se debe tener un conocimiento previo de funcionamiento y componentes de la misma.
Para poder facilitar un correcto desmontaje de la caja de cambios de velocidades se debe vaciar el líquido lubricante de su interior.
En el desmontaje de la caja de cambio de velocidades es muy importante utilizar herramientas adecuadas, para evitar posibles daños a la misma.
Es muy importante revisar en un cierto periodo de tiempo el aceite interno de la caja de velocidades ya que con el pasar del tiempo pierde sus propiedades afectando el correcto funcionamiento de la misma.
Para un correcto funcionamiento de la caja de velocidades es muy importante prestar mucha atención al montaje de cada componente interno de la misma.
Es muy importante utilizar implementos de protección para evitar contratiempos al momento de desmontar la caja de cambio de velocidades del automotor.
BIBLIOGRAFIA aficionados
a
la
mecanica.
(2014).
Obtenido
de
http://www.aficionadosalamecanica.net/caja-cambios1.htm Mecánica
del
automovil .
(3
de
Febrero
de
2015).
Obtenido
de
http://mecanicayautomocion.blogspot.com/2009/02/engrase-indiceintroduccion-aceites.html Sabelo
todo.
(3
de
Febrero
de
2015).
http://www.sabelotodo.org/automovil/sislubricacion.html
Obtenido
de
ANEXOS
Ilustración 22. Caja de cambio de velocidades Fuente: Grupo 1
Ilustración 23. Desmontando tornillos de caja de cambio de velocidades Fuente: Grupo 1
Ilustración 24. Apertura de la caja de cambio de velocidades. Fuente: Grupo 1
Ilustración 25. Apertura de la caja de cambio de velocidades. Fuente: Grupo 1
Ilustración 26. Selectores de marcha. Fuente: Grupo 1
Ilustración 27. Eje de caja de cambios Fuente: Grupo 1
Ilustración 28. Eje de caja de cambios con engranajes Fuente: Grupo 1
Ilustración 29. Engranajes con sus respectivos sincronizados Fuente: Grupo 1
Ilustración 30. Desmontaje de cada engranaje y sincronizados de cada marcha Fuente: Grupo 1
Ilustración 31 Desarmado de cada componente respectivo a cada marcha Fuente: Grupo 1
Ilustración 32 Constitución de cada marcha Fuente: Grupo 1
Ilustración 33 Masa de caja de velocidades Fuente: Grupo 1
Ilustración 34 Carcasa interior de la caja de cambios Fuente: Grupo 1
Ilustración 35 Acople de selector de marchas Fuente: Grupo 1
Ilustración 36 Despiece de la caja de cambio de velocidades Fuente: Grupo 1
Ilustración 37 Despiece de caja de cambios de velocidades con grupo 1 Fuente: Grupo 1
