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7/25/2019 Convertidor de Par[1]
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UNIVERSIDAD NACIONALDE TRUJILLO
INGENIERIA MECANICA
DOCENTE:
ING. JAVIER BACILIO QUIROZ
ALUMNOS:
GUILLEN IPARRAGUIRRE, Joel
JULCA ULLOA, Jess
RODRIGUEZ VELASQUEZ,Antono
SIG!ENZA DAVALOS, Ge"son
Tractores y MaquinariaPesada
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7/25/2019 Convertidor de Par[1]
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Tractores y Maquinaria Pesada
Contenido
INTRODUCCIN...........................................................................................2
Tren de potencia mecnico.....................................................................2
Tren De Potencia !idrosttico.................................................................."Tren de potencia e#$ctrica.......................................................................%
Mandos &idru#icos.................................................................................'
D()INICIN................................................................................................ *
+R(,( !I-TORI /(,O0UCION TR,(- D(0 TI(MPO...............................
COMPON(NT(- D(0 CON,(RTIDOR D( PR................................................
Impu#sor o +om3a..............................................................................
Tur3ina...............................................................................................
(stator.............................................................................................14
(5e de sa#ida....................................................................................11
ceite &idru#ico..............................................................................11
)UNCIONMI(NTO D(0 CON,(RTIDOR D( PR.........................................11
1. rranque.........................................................................................12
2. ce#eraci6n.....................................................................................12
7. cop#amiento..................................................................................12
PROC(-O- )I-ICO- 8U( INT(R,I(N(N (N UN CON,(RTIDOR PR...........1"
Res3a#amiento......................................................................................1%
0a &idrodinmica................................................................................... 1%
Principio de +ernou##i.............................................................................1%
C90CU0O- +9-ICO- (N (0 CON,(RTIDOR D( PR....................................1'
a. C#cu#o de #a rapide: an;u#ar de #a carcasa de# con
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Tractores y Maquinaria Pesada
INTRODUCCIN
&n veh'culo para moverse usa un sistema de propulsin o tren de potencia. Estoinclue varios tipos de componentes* motor+ sistema de transmisin+ e,es de
transmisin+di-erenciales+ ruedas+ hlices+orugas+ bater'astanques de combustible.
El tren de potencia trans-iere potencia desde la volante de un motor a las ruedas o
cadenas para propulsar la m/quina.
0unciones del tren de propulsin*
Conectar desconectar la potencia del motor a las ruedas. Equilibrar la distribucin de potencia en las ruedas (permitiendo el iro de las
ruedas). odi-icar el torque velocidad. Proveer un medio para la marcha en reversa.
os trenes de -uer4a se clasi-ican en tres tipos* mec/nicos+ hidrost/ticos de mandos
elctricos.
Tren de potencia mecnico:
a potencia del motor es trans-erida a travs de un acoplamiento (embrague oconvertidor de torque).os trenes de potencia mec/nica cuentan con los siguientes
componentes*
Estos son los componentes principales del tren de -uer4a mec/nico t'pico.
Motor: 5uministra la potencia para operar el veh'culo el dispositivo de
acoplamiento
Acopamiento: Conecta la potencia del motor al resto del tren de -uer4a. os
acoplamientos del embrague del volante pueden desconectar la potencia del
motor del resto del tren de -uer4a. Esto hace que el motor -uncione cuando la
m/quina no est/ en movimiento. os convertidores de par los divisores de
par suministran siempre un acoplamiento hidr/ulico+ para conectar el motor al
resto del tren de -uer4a. a conexin puede ser directa si la m/quina tiene un
embrague de traba.
Tran!mi!i"n: Controla la velocidad de salida+ la direccin el par de -uer4a
suministrado al resto del tren de -uer4a.
https://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculohttps://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculohttps://es.wikipedia.org/wiki/Motorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Eje_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Eje_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Eje_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo_diferencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo_diferencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ruedahttps://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice_(dispositivo)https://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice_(dispositivo)https://es.wikipedia.org/wiki/Tractor_orugahttps://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tanque_de_combustiblehttps://es.wikipedia.org/wiki/Tanque_de_combustiblehttps://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculohttps://es.wikipedia.org/wiki/Motorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Eje_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Eje_de_transmisi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo_diferencialhttps://es.wikipedia.org/wiki/Ruedahttps://es.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice_(dispositivo)https://es.wikipedia.org/wiki/Tractor_orugahttps://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tanque_de_combustible -
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Tractores y Maquinaria Pesada
Di#erencia: #ransmite la potencia al mando -inal a las ruedas+ mientras hace
que cada rueda gire a di-erente velocidad.
Mando #ina: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas.
Mecani!mo de tracci"n: !mpulsa la m/quina por medio de las ruedas ocadenas.
$i%&ra '()#ren de potencia mec/nico
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Tractores y Maquinaria Pesada
Tren De *otencia +idro!ttico
Como su nombre lo indica usan -luido para transmitir la potencia del motor a los
mandos -inales de la m/quina. a potencia del motor es trans-erida a una bomba
hidr/ulica+ la bomba hidr/ulica provee de caudal a presin de aceite a un motor
hidr/ulico de mando el motor hidr/ulico trans-iere la potencia a la transmisin o
directamente al mando -inal.
os siguientes son los componentes principales de un tren de -uer4a hidrost/tico
t'pico.
Motor: 5uministra la potencia para operar el veh'culo la(s) bomba(s)
hidr/ulica(s).
,om-a.!/: Producen) el -lu,o hidr/ulico para accionar el (los) motor(es) de
impulsin.
Motor.e!/: 5uministra(n) la potencia a la transmisin o al mando -inal.
Tran!mi!i"n: .Si e!t e0&ipado/: Controla la velocidad de salida+ la direccin
el par de -uer4a entregados al resto del tren de -uer4a.
Di#erencia .!i e!t e0&ipado/: #ransmite la potencia al mando -inal a las
ruedas+ mientras hace que cada rueda gire a di-erente velocidad.
Mando #ina: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas.
Mecani!mo de tracci"n:
$i%&ra '1) Esquema de un tren de -uer4a hidrost/tico
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Tractores y Maquinaria Pesada
$i%&ra '2) 5istema de un tren de trasmisin de -uer4a hidrost/tico
Tren de potencia e3ctrica:
Componente! de mando e3ctrico CC
En el mando elctrico CC se usa electricidad para transmitir la potencia del motor al
mando -inal de la m/quina. a potencia del motor se trans-iere a un generador C6. a
electricidad del generador C6 se usa para impulsar los motores en el mando -inal.
Motor: 5uministra la potencia para operar el veh'culo.
Generador CA: Convierte la potencia mec/nica del motor en electricidad.
Recti#icador: Convierte la corriente alterna (C6) en corriente continua (CC).
E4citador de campo: Controla la velocidad de los motores.
Motore! CC: 5uministran la potencia al mando -inal.
Mando #ina: Conecta la potencia a las ruedas.
Mecani!mo de tracci"n: !mpulsa la m/quina a travs de las ruedas.
&n mando elctrico C6 opera lo mismo que un mando elctrico CC+ excepto que un
inversor de CC a C6 variable controla la velocidad del motor+ los motores elctricos
son motores C6 que suministran potencia al mando -inal.
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Tractores y Maquinaria Pesada
os mandos elctricos se usan en algunos camiones de miner'a. a maor'a de los
camiones de miner'a tienen un mando elctrico CC7 sin embargo+ los camiones
grandes de miner'a actuales tienen un mando elctrico C6. os camiones de miner'a
con mandos mec/nicos generalmente tienen un tren de -uer4a de maor e-iciencia
maor velocidad de operacin en pendientes -uertes. os camiones de miner'a
tambin cuentan con -renado din/mico+ en lugar de -renos de disco en-riados por
aceite.
$i%&ra '5)#ren de potencia elctrico
Mando! 6idr&ico!:
ACO*LAMIENTO +IDRAULICO) #rae venta,as como* menos pie4as en movimiento+
menos desgaste en las pie4as gamas de velocidades in-initas.
El convertidor de par es una -orma de acoplamiento hidr/ulico usado para transmitir
potencia del motor al e,e de entrada de la transmisin. En los convertidores de par se
usa -luido (aceite) para conectar hidr/ulicamente el volante del motor al e,e de entrada
de la transmisin. 6 menos que la m/quina est equipada con un embrague de traba+
no ha conexin directa entre el motor la transmisin+ slo act8a el mecanismo de
mando hidr/ulico.
9a tres tipos de mecanismos hidr/ulicos que se usan para transmitir potencia*
El acoplamiento hidr/ulico.
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Tractores y Maquinaria Pesada
El convertidor de Par. El divisor de par.
#odos son dispositivos de mando hidr/ulico en los que usa la energ'a de un -luido en
movimiento para transmitir potencia.
$i%&ra '7)Varios tipos de acoplamiento hidr/ulico.
a operacin de un acoplamiento hidr/ulico se puede comparar con la operacin de
dos ventiladores elctricos en-rentados 5i un ventilador est/ -uncionando+ la energ'a
del aire en movimiento hace girar el otro ventilador.
En un acoplamiento hidr/ulico+ el -luido act8a como el aire entre los dos ventiladores.
6l igual que en los ventiladores+ la -uer4a del -luido de salida del componente impulsor
act8a como la -uer4a de entrada del componente impulsado. Como el l'quido tiene
maor masa que el aire+ el l'quido transmite maor energ'a. a potencia mec/nica del
motor se convierte en potencia hidr/ulica la potencia hidr/ulica se convierte de
nuevo en potencia mec/nica para impulsar el e,e de salida.
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Tractores y Maquinaria Pesada
$i%&ra '8) Principio de -uncinamiento del embrague hidraulico
DE$INICIN:
&n convertidor de par es un acoplamiento hidr/ulico al que se ha a:adido un estator.
6l igual que en el acoplamiento hidr/ulico+ el convertidor de par acopla el motor a la
transmisin proporciona la potencia requerida para mover la m/quina. a -igura
siguiente muestra un corte del convertidor de par. a ca,a se cort transversalmente
para permitir ver las pie4as internas. 6 di-erencia del acoplamiento hidr/ulico+ el
convertidor de par puede tambin multiplicar el par del motor+ con lo cual aumenta el
par a la transmisin. En el convertidor de par se usa un estator+ que dirige de nuevo el
-luido al rodete en el sentido de rotacin. a -uer4a del aceite del estator incrementa el
par que se trans-iere del rodete a la turbina multiplica el par.
Es un mecanismo que se utili4a en los cambios autom/ticos en sustitucin del
embrague+ reali4a la conexin entre la ca,a de cambios el motor. En este sistema
no existe una unin mec/nica entre el cig;e:al el e,e primario de cambio+ sino que
se aprovecha la -uer4a centr'-uga que act8a sobre un -luido (aceite) situado en el
interior del convertidor. Consta de tres elementos que -orman un anillo cerrado en
-orma toroidal (como un
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Tractores y Maquinaria Pesada
,REVE +ISTORIA .EVOLUCION A TRAVES DEL TIEM*O/
El convertidor de par -ue usado por primera ve4 por la casa inglesa eland que lo
aplic a autobuses autocares siendo adoptado m/s tarde por las grandes -/bricas
americanas para equipar automviles camiones dando origen el Po=erglide al
%na-lo= de Chevrolete7 al ultramatic del Pac>ard de la -/brica C9?@5E? al
C?&5ABA6#!C E?CB#!C de la 0B?% en el especial+ al 0B?6#!C+
modalidad esta 8ltima que puede considerarse t'pica por las soluciones dadas a los
mecanismos de las transmisiones con convertidor de par.
COM*ONENTES DEL CONVERTIDOR DE *AR
En las partes que con-orman un convertidor de par+ se destacan cinco componentes
que interact8an entre si que producen la conexin acoplamiento del motor de
combustin interna la transmisin de un equipo+ estos son*
Imp&!or o ,om-a
#ambin conocido como impelente. Este elemento tiene paletas que se
encargan de impulsar el aceite a la turbina. 5e considera el elemento
conductor+ debido a que es el que recibe el movimiento del motor+ al que est/
unido+ e impulsa el aceite contra l.
El impulsor+ llamado en ocasiones la bomba+ est/ -i,ado al volante del motor
la turbina est/ -i,ada al e,e de entrada de la transmisin.
Cuando se arranca el motor+ el impulsor comien4a a girar empu,a el aceite
desde su centro hacia el borde exterior.
$i%&ra (') !mpulsor o Domba
T&r-ina
Es el elemento conducido+ va acoplada a la ca,a de cambios. a parte de la
bomba del convertidor de par dirige aceite presuri4ado contra la turbina para
hacerla girar.
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Tractores y Maquinaria Pesada
a turbina est/ conectada a una -lecha+ para trans-erirle potencia a la
transmisin. #iene como misin recibir el aceite enviado por el impulsor. a
turbina gira en con,unto con el e,e de salida a que estos est/n unidos en un
mismo e,e.
$i%&ra (() #urbina
E!tator
El convertidor de par inclue un tercer elemento que viene a me,orar las
condiciones de -uncionamiento en la circulacin del aceite+ se trata del estator.
#iene como misin redirigir el aceite ocupado por la turbina entregarlo al
impulsor+ cambia de direccin el -lu,o de aceite+ esto permite aumentar el
impulso del aceite.
%entro del estator se encuentra un co,inete de un solo sentido+ lo que permite
que este solo gire en un determinado sentido. El estator se usa para redirigir el
-lu,o de la turbina de regreso hacia la parte de la bomba+ para completar el -lu,o
de aceite.
Est/ montado sobre un mecanismo de rueda libre que le permite despla4arse
libremente cuando los elementos del convertidor giran a una velocidad
aproximadamente igual.
$i%&ra (1) #urbina
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Tractores y Maquinaria Pesada
$i%&ra (5) 0uncionamiento interno del convertidor de par
En el traba,o del convertidor de par se pueden di-erenciar tres etapas*
() Arran0&e:
Es el momento en que se aprieta el acelerador el motor hace girar la bomba con
bastante potencia+ pero la turbina est/ en reposo porque el automvil est/
detenido su inercia se opone al movimiento. %urante esta etapa se produce la
maor ampli-icacin del torque. El -luido que llena el convertidor no gira+ es solo
bombeado a la turbina para hacerla girar retorna con gran velocidad.
1) Aceeraci"n:
El automvil va ganado en velocidad+ pero todav'a ha una di-erencia
relativamente grande de velocidad de giro entre la bomba la turbina. Da,o esta
condicin+ el convertidor produce una alta ampli-icacin del par+ pero menor que
en las condiciones de arranque. El 'ndice de multiplicacin depender/ de la
di-erencia real entre las velocidades de giro de ambas pie4as+ as' como otros
-actores de dise:o.
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Tractores y Maquinaria Pesada
2) Acopamiento:
a turbina ha acelerado gira a una velocidad mu prxima a la de la bomba. a
ampli-icacin del par casi es inexistente el convertidor de par se est/
comportando de una manera similar a un embrague hidr/ulico.
Como a se ha dicho la clave para que el par sea ampli-icado radica en el estator.
En el cl/sico embrague hidr/ulico+ durante los per'odos de alto patina,e+ es decir
cuando las velocidades de giro de la bomba la turbina son mu di-erentes+ el -lu,o del
-luido que regresan de la turbina a la bomba lo hace en una direccin que no es la de
los /labes de esta 8ltima+ por lo que de cierto modo obliga a la bomba a cambiar su
direccin dirigirlo de nuevo a la turbina para trasmitir el par+ claro est/ que este
e-ecto conlleva a una prdida signi-icativa de la e-iciencia una generacin de calor
residual considerable.
En las mismas condiciones+ en un convertidor de par+ el l'quido que regresa de la
turbina por los /labes interiores ser/ redirigido por el estator de modo que entrar/ a los
/labes interiores de la bomba en una direccin mu prxima al per-il de los /labes de
esta+ as' una buena parte de la energ'a del -luido de retorno se recupera se a:ade
a la energ'a que aplica a la bomba. Esta accin provoca un aumento sustancial de la
masa de -luido que se dirige a la turbina+ produciendo un aumento en el par de salida.
%ebido a que el l'quido que retorna+ desde la salida de la turbina+ via,a en direccin
opuesta a la rotacin de la bomba+ tratar/ de hacer girar el estator en ese sentido+
cosa que se impide por el mecanismo de rueda libre+ por tanto+ la curvatura de los
/labes del estator desviar/n el aceite en la direccin correcta a -avor del giro de la
bomba.
$i%&ra (7) Cambio de %ireccin de 0lu,o
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En el convertidor de par+ a di-erencia de los /labes colocados radialmente en un
embrague hidr/ulico normal+ tanto la turbina como el estator tienen /labes en /ngulo
curvos. a -orma de los /labes del estator es lo que altera la traectoria del -luido+ lo
obliga a coincidir con la rotacin de la bomba. a curvatura de los /labes de la
turbina auda a dirigir correctamente el l'quido de regreso al estator por lo que este
8ltimo puede hacer su traba,o. a -orma de los /labes es importante a que peque:as
variaciones pueden resultar en cambios signi-icativos en el desempe:o del convertidor.
%urante el arranque la etapa de aceleracin+ en las que se produce la ampli-icacin
del par+ el estator permanece estacionario debido a la accin de su embrague
unidireccional porque recibe -lu,o de la turbina que lo tiende a hacer girar en contra
de la bomba. 5in embargo+ cuando el convertidor de par se aproxima a la -ase de
acoplamiento+ la energ'a el volumen del l'quido que regresan de la turbina disminuir/
gradualmente+ todo el sistema girar/ como parte del torbellino rotatorio de -luido+ el
mecanismo de rueda libre se libera las tres pie4as giran en la misma direccin de la
bomba como un con,unto.
%esa-ortunadamente+ una parte de la energ'a cintica del -luido se perder/ debido a la
-riccin la turbulencia+ lo que causa que en el convertidor se genere calor residual+
hace que la e-iciencia nunca ser/ del 1F. Este e-ecto+ a menudo re-erido
como prdidas por bombeo+ ser/ m/s pronunciado cerca de condiciones dearranque. En los dise:os modernos+ la geometr'a de las aspas minimi4a las prdidas+
lo que permite que la turbina se pueda quedar bloqueada durante largos per'odos
con poco peligro de sobrecalentamiento.
%e todas -ormas+ al igual que en los embragues hidr/ulicos+ el convertidor de par
necesitar/ de un sistema de en-riamiento del aceite para evitar que la temperatura
llegue a valores peligrosos para el -luido el sistema.
*ROCESOS $ISICOS ;UE INTERVIENEN EN UN CONVERTIDOR *AR
En la -ase de conversin+ el convertidor de par trans-orma la reduccin del n8mero de
revoluciones en un aumento del par motor. En el momento de arrancar el veh'culo+ al
principio slo gira el rodete de la bomba (impulsor). a turbina todav'a est/ parada. a
di-erencia de n8mero de revoluciones A designada como resbalamiento A es del 1 F.
En la medida en que el aceite cede energ'a cintica al rodete de turbina+ disminue el
resbalamiento. El n8mero de revoluciones de la bomba se aproxima al de la turbina.
El resbalamiento del convertidor representa el criterio necesario de -uncionamiento enla conversin del par motor. En caso de un resbalamiento elevado+ el aumento del par
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motor es m/ximo+ es decir+ en caso de una gran di-erencia de n8mero de revoluciones
entre los rodetes de la bomba de la turbina+ la rueda directri4 desv'a la corriente de
aceite. Por tanto+ en la -ase de conversin+ la rueda directri4 act8a haciendo aumentar
el par motor. 6l hacerlo+ se apoa en la ca,a del cambio mediante un pi:n libre. En
caso de un resbalamiento ba,o+ por tanto+ si los rodetes de la bomba de la turbina
giran aproximadamente al mismo n8mero de revoluciones+ la rueda directri4 a no
act8a para aumentar el par motor.
Por accin de la -uer4a centr'-uga+ el aceite es impulsado hacia -uera entre los /labes
del rodete de la bomba. El -luido es conducido al rodete de turbina donde su energ'a
cintica la absorben las paletas.
a curvatura de los /labes de la turbina+ tiene dos -unciones*
?educe prdidas por impacto provocadas por repentinos cambios de direccin del
aceite entre la bomba la turbina.
6provecha el principio hidr/ulico de que Gcuanto m/s se desv'a la direccin de un
-luido en movimiento+ maor es la -uer4a que dicho -luido e,erce sobre la super-icie
desviadora
Re!-aamiento:
?elaciona las rpm de la turbina respecto a las de la bomba.
nt+ rpm de la turbina
nb+ rpm de la bomba
La 6idrodinmica
#iene numerosas aplicaciones industriales+ como dise:o de canales+ construccin de
puertos presas+ -abricacin de barcos+ turbinas+ etc.
*rincipio de ,erno&i
El principio de Dernoulli es una consecuencia de la conservacin de la energ'a en los
l'quidos en movimiento. Establece que en un l'quido incompresible no viscoso+ la
suma de la presin hidrost/tica+ la energ'a cintica por unidad de volumen la energ'a
potencial gravitatoria por unidad de volumen+ es constante a lo largo de todo el
circuito. Es decir+ que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos
del circuito
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Tractores y Maquinaria Pesada
a transmisin de potencia entre m/quina conductora conducida se produce
predominantemente de acuerdo con el principio de operacin directo+ por e,emplo a
travs de e,es+ acoplamientos mec/nicos o reductores. En contraste+ la transmisin
hidrodin/mica de potencia se produce en base a un principio de operacin de modo
indirecto+ es decir+ la rueda primaria (bomba) trans-orma la energ'a mec/nica en
energ'a cintica en -orma de caudal de un -luido interno. Este -luido con su alta
energ'a -lue de -orma centr'-uga desde la rueda primaria hasta la rueda secundaria
(turbina) donde se produce de nuevo una conversin de energ'a cintica en energ'a
mec/nica. a potencia es transmitida desde la bomba hasta la turbina sin que se
produ4ca contacto alguno entre ambos elementos por tanto sin desgaste evitando
la transmisin de vibraciones entre el e,e conductor conducido. Hnicamente est/n
sometidos a desgaste los necesarios elementos constructivos como rodamientos+
retenes+ etc.
$i%&ra (8) Vista de 5eccin de un Convertidor de par
C
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18/361=
Tractores y Maquinaria Pesada
simult/neamente con la bomba+ a que esta 8ltima tiene que girar m/s r/pido que
la turbina para poder multiplicar el par7 con el transcurrir del tiempo supongamos que
estemos en nuestro automvil conduciendo sobre una carretera el traecto tiene
una -orma lineal en un tramo largo + entonces el motor de nuestro veh'culo tendr/
un rgimen casi constante aproximado entre " I " ?P para los gasolineros
generalmente+ por ende las partes internas tanto la bomba como la turbina el
estator tendr/n simult/neamente el mismo rgimen de giro igual al del motor + es
ba,o estas 8ltimas condiciones que aproximadamente calcularemos la rapide4
angular de la carcasa del convertidor as' como la rapide4 tangencial de la bomba+ de
la turbina del estator aud/ndonos de algunas herramientas de la -'sica b/sica .
Juestro convertidor pertenece al automvil de la marca #oota+ modelo Corona su
a:o de -abricacin es de 1KK3. #ericamente el convertidor de par puede permanecerestable a un poco m/s de $ ?P+ pero asumiremos que el rgimen del motor
permanece constante por un determinado tiempo a " ?P ba,o las condiciones
descritas anteriormente+ entonces el convertidor tambin tendr/ una determinada
-recuencia o las mismas vueltas por minuto.
a) Cc&o de a rapide= an%&ar de a carca!a de con>ertidor
Para esto utili4aremos la siguiente relacin matem/tica*
w=2f
%nde*
w L rapide4 angular en (radMs)
f L -recuencia en (sA1)
Procedimiento*
as " vueltas en un minuto (?P) las pasamos a vueltas por segundo
(?P5)
Entonces*
5000 vueltas
1minuto 1minuto
60 segundos =
83.33vueltas
seg =83.33s
1=83.33Hz=83.33RPS
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Tractores y Maquinaria Pesada
w=283.33=523.599rad
s
-) Cc&o de a rapide= tan%encia de a -om-a
6hora nos audamos de esta nueva relacin matem/tica
Vt=wr
%nde*
Vt L rapide4 tangencial en (mMs)
w L rapide4 angular en (radMs)
r L radio de giro en (m)
a medida del di/metro de la bomba resulta aproximadamente 2"cm+
entonces el radio es la mitad con 12."cm+ esto expresado en
metros es .12"m. 6hora tenemos el valor del N el cual es "23."KK radMs ser/ el mismo
para todos los dem/s componentes considerando que sus radios barren
/ngulos iguales en un determinado tiempo como si -uesen poleasconcntricas unidas entre s' por un e,e.
?empla4ando en la -rmula*
Vt L "23."KK rad Ms O .12"mL $"."mMs
c) Cc&o de a rapide= tan%encia de a t&r-ina
a medida del di/metro de la turbina es 2cm+ el radio resulta 12cm
equivalente a .12m
Vt L "23."KK rad Ms O .12mL $2.32mMs
d) Cc&o de a rapide= tan%encia de e!tator o reactor
a medida del di/metro del estator es de 1$ cm+ el radio nos resulta .m.
Vt L "23."KK rad Ms O .m L 1.mMs
5e puede observar que escalarmente la rapide4 tangencial obtiene unvalor superior cuando el radio es de maor longitud a di-erencia de uno
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Tractores y Maquinaria Pesada
menor+ esto tiene sentido+ porque las part'culas exteriores de una polea
recorren un maor arco en un determinado tiempo que las part'culas
interiores respecto de un e,e de rotacin la l'nea imaginaria que
coincide con el radio donde se encuentran las part'culas que podremos
considerar como puntos+ entonces para que ambos puntos interior
exterior de di-erentes longitudes respecto del centro de rotacin puedan
permanecer en la l'nea imaginaria del radio + su rapide4 tangencial de
cada uno ser'a di-erente.
TI*OS
() Con>ertidor de par con>enciona)
Es el que se ha explicado anteriormente.
1) Con>ertidor de par de em-ra%&e &nidirecciona
El convertidor de par de embrague unidireccional opera en -orma similar al
convertidor de par convencional. El rodete usa -luido para accionar la turbina el
e,e de salida. 5in embargo+ el estator va montado en un embrague unidireccional
en ve4 de una ca,a estacionaria. Este embrague unidireccional permite que el
estator gire libremente cuando no se requiere multiplicacin de par.
El embrague unidireccional tambin se usa con los convertidores de par deembrague de traba. En los convertidores de par de embrague de traba+ el
embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando el equipo
est/ en mando directo.
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$i%&ra (?) Convertidor de par de embrague unidireccional
$&ncionamiento de Con>ertidor de par de em-ra%&e &nidirecciona
El disco de leva conecta el embrague unidireccional al estator est/ conectado
por estr'as al estator. os rodillos proveen la conexin mec/nica entre la leva la
ma4a. os resortes sostienen los rodillos en la abertura de la leva. a ma4aconecta el embrague unidireccional al portador se conecta mediante estr'as a
ste.
$i%&ra (@)
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Tractores y Maquinaria Pesada
Cuando se tiene una carga pesada se requiere multiplicar el par+ la -uer4a del
aceite sobre la parte delantera de los /labes del estator tratar/ de hacer girar el
disco de leva a la derecha. Esta accin hace que los rodillos se
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Tractores y Maquinaria Pesada
la rueda desviar la potencia al sistema hidr/ulico. os componentes principales
de la unidad son el rodete interior+ el rodete exterior+ el embrague impulsor+ la
turbina el estator.
El rodete interior+ la turbina el estator -uncionan esencialmente igual que en el
convertidor de par convencional. a di-erencia principal es que el rodete est/
dividido+ de modo que ha un rodete adicional para aumentar la -lexibilidad del
mane,o del par mu alto.
$i%&ra 1') Convertidor de par de capacidad variable
Rodete e4terior
El rodete exterior es el segundo rodete dentro del convertidor de par. El rodete
exterior gira con la ca,a del convertidor cuando la presin de aceite act8a en el
pistn del embrague al conectar el con,unto de embrague. Cuando la m/xima
presin de aceite conecta completamente el embrague+ el rodete exterior gira con
el rodete interior. Cuando ha una disminucin de la presin de aceite+ el
embrague patina da como resultado un giro m/s lento del rodete exterior una
disminucin de la capacidad del convertidor de par.
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$i%&ra 1() ?odete exterior
Em-ra%&e imp&!or
El embrague impulsor se activa hidr/ulicamente se controla mediante el sistema
hidr/ulico de la transmisin. El embrague conecta el rodete exterior a la ca,a de
rotacin+ para permitir que giren ,untos el rodete interior el rodete exterior.
$i%&ra 11) Embrague impulsor
$&o de aceite de em-ra%&e imp&!or
En la modalidad de potencia plena+ la presin de aceite act8a sobre el pistn de
embrague+ que conecta el embrague impulsor hace que el rodete exterior gire
con el rodete interior. Con ambos rodetes girando a la velocidad de la ca,a+ los
rodetes despla4an la totalidad del aceite el convertidor de par produce el parm/ximo. Cuando el embrague est/ completamente conectado no ha patina,e del
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Tractores y Maquinaria Pesada
embrague permite que el convertidor de par -uncione como un convertidor de
par convencional.
$i%&ra 12) 0lu,o de aceite del embrague impulsor
En la modalidad de potencia reducida la presin de aceite disminue en el pistn
del embrague permite que el embrague patine. El embrague transmite algo de la
-uer4a de la ca,a de rotacin a un rodete. &n rodete gira a la misma velocidad que
la ca,a de rotacin el otro rodete gira m/s lentamente. os rodetes no despla4an
la totalidad del aceite se reduce la salida del convertidor de par. En capacidad
m'nima+ la operacin del convertidor de par de capacidad variable es similar a la
operacin de un convertidor de par convencional+ excepto que el tama:o e-ectivo
del rodete se reduce debido al patina,e del embrague impulsor.El despla4amiento del rodete depende de la velocidad de ste. &na velocidad m/s
ba,a signi-ica menor despla4amiento+ menor despla4amiento signi-ica menor
trans-erencia de potencia. El embrague patina para evitar que las ruedas patinen.
El operador de la m/quina calibra la cantidad de patina,e var'a la presin en el
pistn del embrague.
Ventaa! de con>ertidor de par de capacidad >aria-e
5imilar al convertidor de par con embrague impulsor+ el convertidor de par decapacidad variable evita que las ruedas patinen durante la operacin de cargue
del cucharn. El convertidor de par de capacidad variable tambin aumenta la
disponibilidad de potencia del motor.
5) Con>ertidor de *ar de Em-ra%&e de Imp&!or
El convertidor de par con embrague impulsor hace posible variar en una amplia
gama el par de salida del convertidor. Este es similar al convertidor de parconvencional+ excepto que la ca,a de rotacin impulsa el rodete a travs de un
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embrague impulsor. a ca,a de rotacin gira a la velocidad del motor. El embrague
impulsor es un con,unto de embrague de disco m8ltiple. El embrague impulsor se
activa hidr/ulicamente se controla mediante la v/lvula solenoide del embrague
impulsor. a v/lvula solenoide del embrague impulsor se controla mediante el
dulo de Control Electrnico (EC) de la transmisin se activa por presin en
el pedal del -reno i4quierdo.
$i%&ra 15) El convertidor de par con embrague impulsor
Componente! de con>ertidor de par con em-ra%&e imp&!or
El embrague impulsor acopla el rodete a la ca,a del convertidor consta de un
pistn de embrague impulsor+ planchas discos.
Cuando el EC aumenta la corriente del solenoide del embrague impulsor+
disminue la presin del embrague impulsor. Cuando la corriente del EC est/ en
cero+ la presin del embrague impulsor est/ al m/ximo el convertidor -unciona
como un convertidor convencional.
$i%&ra 17) Componentes del convertidor de par con embrague impulsor
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Tractores y Maquinaria Pesada
Operaci"n de em-ra%&e imp&!or
Cuando la v/lvula solenoide del embrague impulsor no est/ energi4ada por el
EC no ha -lu,o de corriente al solenoide. El aceite -lue al conducto de aceite
del embrague impulsor desde el portador empu,a el pistn de embrague
impulsor (1) contra las planchas (2) discos (3). El pistn las planchas est/n
conectados a la ca,a del embrague impulsor con estr'as. El adaptador est/
asegurado al rodete () con pernos. a -riccin entre los discos las planchas
traba el rodete en la ca,a del convertidor hace que el rodete gire a la misma
velocidad de la ca,a del convertidor. El rodete despla4a todo el aceite el
convertidor de par estar/ en el m/ximo par de salida.
Cuando se aumenta la corriente al solenoide+ disminue la presin de aceite al
pistn. a -riccin entre las planchas los discos disminue+ el rodete patina (giram/s lentamente) env'a menos aceite a la turbina. Con menos -uer4a en la
turbina+ disminue el par en el e,e de salida.
El despla4amiento del rodete depende de su velocidad. &na menor velocidad
signi-ica menor despla4amiento menor trans-erencia de potencia. El embrague
patina para evitar el patina,e de las ruedas. El operador del equipo puede a,ustar
el patina,e para adecuarlo al traba,o por reali4ar variando la corriente que env'a al
solenoide+ que a la ve4 var'a la presin del pistn del embrague.
$i%&ra 18) Bperacin del embrague impulsor
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Tractores y Maquinaria Pesada
Ventaa! de con>ertidor de par con em-ra%&e imp&!or
a venta,a m/s importante del embrague impulsor es su capacidad de evitar el
patina,e de las ruedas. as ruedas de un cargador de ruedas son particularmente
propensas a patinar durante la operacin de cargue del cucharn. os neum/ticos
se desgastan m/s r/pidamente cuando ocurre el patina,e su reempla4o es mu
costoso en la operacin del cargador de ruedas. El embrague impulsor tambin
aumenta la disponibilidad de potencia del motor.
Car%ador de R&eda! 991G con con>ertidor de par con em-ra%&e imp&!or
$i%&ra 1?) Cargador de ?uedas KK2C
7) Con>ertidor de *ar de Em-ra%&e de Tra-a
6lgunas m/quinas requieren mando de convertidor de par en ciertas condiciones
de mando directo en otras. El convertidor de par de embrague de traba (-igura
2.2.2) brinda una conexin directa entre la transmisin el motor. Este tambin
opera de igual -orma que un convertidor de par convencional cuando no est/ en el
modo de traba.
El embrague de traba est/ en la ca,a del convertidor de par. Cuando el embrague
de traba se acopla+ el embrague conecta la ca,a de rotacin directamente al e,e de
salida la turbina. El e,e de salida girar/ a la velocidad del motor. El mando
directo provee la m/s alta e-iciencia del tren de mando en velocidades altas. El
embrague de traba conecta la turbina a la ca,a de rotacin. a ca,a de rotacin
gira a la misma velocidad del rodete. El embrague de traba se conecta
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Tractores y Maquinaria Pesada
autom/ticamente en cualquier momento en que las condiciones de operacin del
equipo exi,an mando directo.
$i%&ra 1@) Convertidor de par de embrague de traba
Componente! de con>ertidor de par de em-ra%&e de tra-a
El embrague de traba consta de un pistn de embrague+ planchas discos. &na
v/lvula de control del embrague de traba+ ubicada en la cubierta externa+ controla
el -lu,o de aceite para la conexin del embrague de traba. En algunas
aplicaciones+ el embrague de traba se controla mediante un solenoide activado
por el dulo de Control Electrnico (EC) de la transmisin.
Cuando se requiere activar el embrague de traba+ el aceite -lue a travs de un
conducto de aceite en el e,e de salida al pistn de embrague de traba. El pistn de
embrague de traba las planchas se conectan a la ca,a del convertidor mediante
estr'as. a ca,a del convertidor gira a la velocidad del motor. os discos est/n
conectados al adaptador con estr'as el adaptador est/ apernado a la turbina. apresin de aceite del pistn empu,a el pistn contra las planchas los discos del
embrague de traba. as planchas los discos giran ,untos hacen que la turbina
el e,e de salida giren a la misma velocidad que la ca,a del convertidor. a turbina
el rodete giran ahora a la misma velocidad no ha multiplicacin de par del
convertidor de par.
Cuando el embrague de traba se libera+ el convertidor de par multiplica el par
como en un convertidor de par convencional
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Tractores y Maquinaria Pesada
$i%&ra 19) Componentes del convertidor de par de embrague de traba
Ventaa! de con>ertidor de par con em-ra%&e de tra-a
El convertidor de par con embrague de traba permite -lexibilidad en la aplicacin
de la m/quina. Cuando la m/quina est/ con carga alta+ el convertidor de par con
embrague de traba -unciona como un convertidor de par convencional+ u multiplica
el par. Cuando el equipo via,a a alta velocidad+ el convertidor de par del embraguede traba provee mando directo para las velocidades altas economi4a
combustible.
Car%adore! de r&eda! mototraBa! %rande!
Varios tipos de m/quinas est/n equipados con convertidores de par con
embrague de traba+ como los cargadores de ruedas las mototra'llas grandes
mostrados
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Tractores y Maquinaria Pesada
8) Di>i!or de *ar
&n divisor de par brinda las venta,as combinadas del convertidor de par del
mando de engrana,es planetarios. El divisor de par es un convertidor de par
convencional con un con,unto de engrana,es planetarios integrados en la parte
delantera. Esta disposicin permite una divisin variable del par del motor entre el
convertidor el con,unto de engrana,es planetarios. a divisin puede ser tan alta
como QM3+ dependiendo de la carga de la m/quina. #anto el convertidor como la
salida del con,unto de engrana,es planetarios est/n conectados al e,e de salida
del divisor de par.
$i%&ra 2') %ivisor de par
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Tractores y Maquinaria Pesada
Con>ertidor de par con&nto de en%ranae! panetario!
El divisor de par est/ unido al volante del motor. %urante la operacin+ el
convertidor de par el con,unto de engrana,es planetarios -uncionan ,untos para
proveer la m/s e-iciente divisin del par del motor.
El convertidor de par (-igura 2.2.1$+ i4quierda) provee multiplicacin del par para
cargas pesadas+ mientras que el con,unto de engrana,es planetarios (-igura
2.2.1"+ derecha) suministra cerca de 3 F del mando directo durante operaciones
de carga ligera.
$i%&ra 2() Convertidor de par con,unto de engrana,es planetarios
Componente! de di>i!or de par
os divisores de par combinan un mando hidr/ulico con un mando mec/nico se
a,ustan a las condiciones de la carga. 6l igual que el convertidor de par+ el divisor
de par (-igura 2.2.1Q) consta de cuatro componentes contenidos en una ca,a que
se llena de aceite mediante una bomba* el rodete (elemento impulsor)+ la turbina
(elemento impulsado)+ el estator (elemento de reaccin) el e,e de salida. Estos-uncionan del mismo modo que en un convertidor de par. El divisor de par tambin
contiene un con,unto de engrana,es planetarios.
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Tractores y Maquinaria Pesada
$i%&ra 21) Componentes del divisor de par
El con,unto de engrana,es planetarios di-erencia el divisor de par del convertidor
de par. El con,unto de engrana,es planetarios permite mando directo cuando el
equipo est/ con carga ligera. En carga pesada+ el divisor de par -unciona como un
convertidor de par convencional para aumentar el par de salida.
El con,unto de engrana,es planetarios consta de un engrana,e central+ una corona+ruedas planetarias un portaplanetarios. a corona se conecta por estr'as a la
turbina. El portaplanetarios se conecta por estr'as al e,e de salida. El engrana,e
central se conecta al volante del motor mediante estr'as gira a las revoluciones
por minuto del motor.
Con una carga ligera en la m/quina+ el portaplanetarios tiene ba,a resistencia para
girar+ de modo que el engrana,e central+ los engrana,es planetarios+ el
portaplanetarios la corona giran a la misma velocidad. El par del convertidor
del con,unto de engrana,es planetarios se transmite a travs del portaplanetarios
al e,e de salida a la transmisin. Ji el convertidor de par ni el con,unto de
engrana,e planetario multiplican el par del motor cuando giran a la misma
velocidad.
Cuando el equipo est/ con carga pesada+ el portaplanetarios se resiste a girar.
%ado que el engrana,e central est/ girando a la velocidad del motor+ esta
resistencia hace que los engrana,es planetarios giren sobre sus e,es. 5u rotacin
es contraria a la rotacin de la corona. Esto causa una disminucin en la velocidad
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Tractores y Maquinaria Pesada
de la corona. %ado que la turbina est/ conectada a la corona+ una disminucin en
la velocidad har/ que el convertidor de par aumente el par de salida. Este par se
env'a al portaplanetarios al e,e de salida a travs de la corona.
Con la disminucin de la velocidad de la corona+ el par del motor a travs del
engrana,e central del con,unto de engrana,e planetario tambin se multiplica.
Este par tambin se env'a al portaplanetarios al e,e de salida a travs de la
corona.
5i la resistencia por girar del portaplanetarios es mu alta+ la corona se detiene.
%urante algunas condiciones de carga mu altas+ la rotacin del portaplanetarios
el e,e de salida se parar/n esto se conoce como convertidor calado. Esto hace
que la corona gire lentamente en sentido contrario. En este momento+ se tiene la
multiplicacin m/xima del par del convertidor de par del engrana,e central.
Ventaa! de di>i!or de par
os divisores de par brindan una aplicacin continua de potencia aumentan el
par de salida disponible en cargas altas. os divisores de par absorben los
choques de potencia aumentan as' la vida 8til del tren de -uer4a. os divisores
de par permiten una operacin de mando directo de la m/quina+ que a su ve4
aumenta la e-iciencia la econom'a de combustible.
Tractor de cadena! con di>i!or de par
os divisores de par se usan en tractores de cadenas para impulsar la m/quina a
travs de terrenos di-'ciles sin producir crestas de potencia.
os convertidores de par de los tractores de cadena permanecen calados m/s
que en cualquier otra m/quina Caterpillar. En la -igura 2.2.1K se muestra un
#ractor de Cadenas equipado con un divisor de par.
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Tractores y Maquinaria Pesada
$i%&ra 22) #ractor de cadenas con divisor de par
?E0E?EJC!65 D!D!B?60RC65:
)undaci6n (ducaciona# (scondida @ 2442A ntoBa;astaA C&i#eA &ttpscdn.B3s3.com&p&otosEtp1
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