UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

MATERIA:TREN DE FUERZA MOTRIZ

PROFESOR:Ing. JORGE FAJARDO

TEMA:INFORME DE LA PRACTICA 6

ALUMNOS:LUIS MENDOSAIVAN BENAVIDESLEONEL QUINTUAFABIAN AREVALO

FECHA:30/11/2012

TREN DE FUERZA MOTRIZ

OBJETIVO GENERAL: Comprender el funcionamiento de una caja de cambios manual.

OBJETIVOS ESPECFICOS: Identificar los componentes que conforman la caja de cambios. Comprender la funcin que cumplen los componentes de la caja de cambios. Comprobar el estado de los componentes de la caja de cambios y entender como influye su estado en el funcionamiento de la misma. Obtener las relaciones de trasmisin de cada marcha de dicha caja.MARCO TEORICO:Cajas de cambio manualesTradicionalmente se denominan cajas mecnicas a aquellas que se componen de elementos estructurales (carcasas y mandos) y funcionales (engranajes, ejes, rodamientos, etc) de tipo mecnico. En este tipo de cajas de cambio la seleccin de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecnico, aunque ste puede estar automatizado.Los sistemas de la caja de cambios de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronizacin hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes independientemente de la disposicin transversal o longitudinal y delantera o trasera, las actuales cajas de cambios manuales son principalmente de dos tipos:De tres ejes: un eje primario recibe el par del motor a travs del embrague y lo transmite a un eje intermediario. ste a su vez lo transmite a un eje secundario de salida, coaxial con el eje primario, que acciona el grupo diferencial.De dos ejes: un eje primario recibe el par del motor y lo transmite de forma directa a uno secundario de salida de par que acciona el grupo diferencial.En ambos tipos de cajas manuales los piones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisin de par se realiza a travs de dos dientes simultneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo adems la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor pero con la desventaja que al haber mayor superficie de contacto existe mayor contacto entre los dientes, mayor friccin y desgaste lo que conlleva una correcta eleccin del lubricante. En este tipo de caja de cambios existe mayor suavidad en la transmisin de esfuerzo entre piones que se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrs se pueden utilizar piones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su utilizacin es menor y adems tienen un coste ms reducido.Caja de cambios manual de tres ejes.Este tipo de cajas es el ms tradicional de los usados en los vehculos actuales y tiene la ventaja principal de que al transmitir el par a travs de tres ejes, los esfuerzos en los piones son menores, por lo que el diseo de stos puede realizarse en materiales de calidad media.En la figura inferior se muestra un corte longitudinal de una caja de cambios manual de cuatro velocidades dispuesto longitudinalmente. El par motor se transmite desde el cigeal del motor hasta la caja de cambios a travs del embrague (Q). A la salida del embrague va conectado el eje primario (A) girando ambos de forma solidaria. De forma coaxial al eje primario, y apoyndose en ste a travs de rodamiento de agujas, gira el eje secundario (M) transmitiendo el par desmultiplicado hacia el grupo cnico diferencial. La transmisin y desmultiplicacin del par se realiza entre ambos ejes a travs del eje intermediario (D).

Imagen 1: http://aficionadosalamecanica.com/caja-cambios1.htm, Componentes de una caja de velocidades de tres ejes

COMPONENTES DE LA CAJA DE CAMBIOSLa caja de cambios que se utilizo para la prctica era de 3 ejes y constaba de los siguientes elementos: Carcasa.- Es donde se alojan los ejes, engranajes lubricante de la caja de cambios, adems es donde se colocan los elementos de mando y se sujeta ala carrocera o chasis del vehculo

Foto1: Maqueta caja de cambios UPS- Carcasa

Eje primario.- Es el que recibe el movimiento desde el embrague que lo recibe desde el motor, el primario lleva un nico pin conductor como es en este caso de caja longitudinal.

Foto2: Maqueta caja de cambios UPS- Eje primario

Eje intermediario.-Este gira en sentido contrario al del motor, consta de un pin corona que engrana con el conductor del primario, adems tiene varios piones que son solidarios al eje y que engranan con el secundario para poder colocar la marcha deseada.

Foto3: Maqueta caja de cambios UPS- Eje intermediario

Eje secundario.- Esta formado por varios engranajes conducidos que estn sueltos en el rbol, giran al mismo sentido que el motor y trasmiten la velocidad al elemento diferencial y de ah al as ruedas.

Foto4: Maqueta caja de cambios UPS- Eje secundario

Engranajes.- Son aquellos que trasmiten el movimiento de un eje a otro, en este caso en la caja existen helicoidales y de dientes rectos.

Foto5: Maqueta caja de cambios UPS- Engranajes

Sincronizadores.- Son los encargados de reducir la velocidad del pin a engranar, cuenta con un dentado interno que es el que se acopla con el pin y uno externo que gua al collar. Collar.- Es el encargado de unir dos piones para que se pueda realizar la transmisin del movimiento. Horquilla.- Es la encargada de mover los collares a cada posicin adecuada para poder ingresar el cambio.

Foto6: Maqueta caja de cambios UPS- Horquilla

Varillas de seleccin.- Son las que utilizan para poder mover las horquillas, que movern los collares para poder ingresar los cambios a voluntad del conductor.

Foto7: Maqueta caja de cambios UPS- Varillas de seleccin

Rodamientos.- Son elementos que soportan a los ejes, adems reducen las cargas sobre los mismos y ayudan al giro. Eje de reversa.- Es el que contiene al pin de reversa, y que se encarga de acoplarlo y desacoplarlo.

Foto8: Maqueta caja de cambios UPS- Eje de reversa

FUNCIONAMIENTO.El funcionamiento de la caja de cambios se basa en reducir las velocidades de los piones para poder acoplarlos y de esa forma colocar las diferentes marchas, ese proceso se realiza de la siguiente manera. En la posicin de neutro los collares se encuentran en la posicin entre los piones de 4-3 y de 2-1, adems el pin de retro no se encuentra acoplado, de esta manera el movimiento se transmite desde el embrague hasta el eje primario de ah no se trasmite hacia el secundario evitando la trasmisin del par. Para colocar la primera marcha, se utiliza la palanca de cambios para mover las varillas y que estas coloquen el collar en al pin de primera marcha (el ultimo del eje secundario) para realizar este paso el sincronizador reduce la velocidad del pin de primera marcha y sirve de gua al collar para que pueda encajar de manera correcta adems el sincronizador tambin se acopla, una vez realizado este paso, el movimiento proveniente del embrague es trasmitido al eje primario, el cual a su vez lo hace hasta el intermediario, como el collar se encuentra colocado en el pin de primera marcha se acopla el pin del eje intermediario trasmitiendo as el movimiento y multiplicando la fuerza del par motor y trasmitindola al diferencial y de ah a las ruedas.

Foto9: Maqueta caja de cambios UPS- Posicin de primera marcha Para colocar la segunda marcha, se utiliza la palanca de cambios para mover las varillas y que estas coloquen el collar en al pin de segunda marcha (el antepenltimo del eje secundario) para realizar este paso el sincronizador reduce la velocidad del pin de segunda marcha y sirve de gua al collar para que pueda encajar de manera correcta adems el sincronizador tambin se acopla, una vez realizado este paso, el movimiento proveniente del embrague es trasmitido al eje primario, el cual a su vez lo hace hasta el intermediario, como el collar se encuentra colocado en el pin de segunda marcha se acopla el pin del eje intermediario trasmitiendo as el movimiento y multiplicando la fuerza del par motor y trasmitindola al diferencial y de ah a las ruedas.

Foto10: Maqueta caja de cambios UPS- Posicin de segunda marcha

Para tercera y cuarta marcha el procedimiento es el mismo, solo que cada vez se aumenta la marcha se reduce la fuerza del cambio y se aumenta la velocidad.

Para colocar el reversa se selecciona la palanca en retro haciendo que los collares y sincronizadores queden en posicin de neutro y se hace que la horquilla de retro mueva el eje de retro y haga que se acople con el secundario, para trasmitir el movimiento hacia el diferencial y de ah hasta las ruedas. La reversa es el cambio ms fuerte de un vehculo.

HERRAMIENTAS Y EQUIPO Maqueta de una caja de cambios manual (UPS). Franela. Llaves. (10,12,14, 27) Dados. (10,12,14,27) Racha. Extensin. Martillo. Desarmador. Punta.PROCEDIMIENTODesarmado de la caja de ejes:1. Primero sacamos la maqueta y hacemos una inspeccin visual, comprobamos su estado. En este caso no se poda ingresar ningn cambio, la palanca de cambios no se mova.

Foto11: Maqueta caja de cambios UPS- Inspeccin visual.

2. Despus se procede al desarmado de la misma.3. Retiramos el trompo del velocmetro.

Foto12: Maqueta caja de cambios UPS- Trompo del velocmetro retirado.

4. Retiramos los pernos de sujecin de las trabas de las varillas de los cambios.'

Foto13: Maqueta caja de cambios UPS- Trompo del velocmetro retirado.

5. Retiramos los muelles y las bolas de acero de las trabajas de la varillas.6. Retiramos los pernos de sujecin de la cubierta cuerpo de la caja con la campana.

Foto14: Maqueta caja de cambios UPS- Desmontaje del cuerpo posterior de la caja.

7. Retiramos la parte posterior del cuerpo de la caja de cambios.

Foto15: Maqueta caja de cambios UPS- Cuerpo posterior de la caja.

8. Retiramos los pernos de sujecin de la tapa del cuerpo delantero de la caja de cambios.

Foto16: Maqueta caja de cambios UPS- Desmontaje de la tapa del cuerpo de la caja.

9. Retiramos los pasadores de las varillas de los cambios con las abrazaderas de los sincronizadores.10. Retiramos las varillas de los cambios.

Foto17: Maqueta caja de cambios UPS- Desmontaje de las varillas.

11. Retiramos el eje del pin de retro.12. Retiramos el pin de retro.13. Retiramos el eje secundario.14. Retiramos los piones del eje secundario.

Foto18: Maqueta caja de cambios UPS- Proceso de desmontaje de los ejes.15. Retiramos los pernos de la tapa protectora del rodillo del eje principal que se encuentra en la campana de la caja.16. Retiramos la tapa protectora.

Foto19: Maqueta caja de cambios UPS- Proceso de desmontaje de la tapa protectora.

17. Retiramos el seguro del rodillo.18. Retiramos el eje principal con sus piones respectivos, canastillas y sincronizadores.

Foto20: Maqueta caja de cambios UPS- Proceso de desmontaje del eje principal.

19. Contamos los dientes de cada pin para poder hacer la relacin de trasmisin de las marchas.

Foto21: Maqueta caja de cambios UPS- Eje principal con sincronizadores, canastillas abrazaderas. Armado de la caja de ejes:1. Colocamos los piones en el eje principal con los sincronizadores y las canastillas.2. Colocamos el eje principal en la estructura de la caja de cambios.

Foto22: Maqueta caja de cambios UPS-Colocacin del eje principal.

3. Colocamos las abrazaderas de los sincronizadores.

Foto23: Maqueta caja de cambios UPS- Colocacin de las abrazaderas de los sincronizadores.

4. Colocamos las varillas de los cambios y los pasadores para ajustarlo a las abrazaderas de los sincronizadores.

Foto24: Maqueta caja de cambios UPS- Colocamos las varillas de los cambios.5. Colocamos los piones secundarios en su posicin.6. Colocamos el eje secundario, tomando en cuenta las arandelas, y los rodillos de cilindro de los piones.7. Colocamos el pin de retro en su posicin.8. Colocamos el eje del pin de retro.9. Colocamos la abrazadera del pin de retro y su varilla.

Foto25: Maqueta caja de cambios UPS- Colocacin la abrazadera del pin de retro

10. Colocamos los pasadores de las abrazaderas y las varillas.11. Colocamos la tapa del cuerpo delantero de la caja de cambios.

Foto26: Maqueta caja de cambios UPS- Colocacin la tapa del cuerpo delantero

12. Apretamos los pernos de sujecin de la tapa.13. Colocamos la parte posterior del cuerpo de la caja de cambios.14. Apretamos los pernos de sujecin.15. Colocamos los enclavamientos de las varillas de los cambios.16. Colocamos la tapa y la palanca de cambios.17. Apretamos los pernos de la tapa de la palanca de cambios.18. Colocamos es seguro del rodillo del eje principal.

19. Colocamos la tapa de proteccin.

Foto27: Maqueta caja de cambios UPS- tapa de proteccin

20. Apretamos los pernos de sujecin.21. Colocamos y apretamos el trompo del velocmetro.22. Procedemos a comprobar el armado y el apriete correcto de todos los elementos y concluimos.CLCULOS DE LA RELACIN DE TRANSMISIN.

i1= i2=i3=i4=1iR=

1. Datos

2. Conversiones

3. Clculos

Diferencial #dientes de la corono=64#dientes del pin-ataque=17

Primera marcha

Segunda marcha

Tercera marcha

Cuarta marcha

Reversa

Para hallar la velocidad en cada marcha utilizamos la siguiente formula

Nota: El que lo tenemos en metros lo convertimos en milmetros y el varia de acuerdo a la marcha

Velocidad en primera marcha

Velocidad en segunda marcha

Velocidad en tercera marcha

Velocidad en cuarta marcha

Velocidad en reversa

CONCLUSIONES:

En la prctica realizada pudimos apreciar los diferentes componentes de una caja de cambios, carcasa, engranajes, sincronizadores, rodillos. Todos ellos cumplen funciones especificas y de vital importancia al momento de accionar la caja de cambios por lo cual es importante al momento de armar la caja colocar los elementos de manera correcta ya que podran ser elementos crticos que podran causar un dao en todo sistema. En la caja de cambios los elementos que estn sometidos a mayor desgaste son los sincronizadores ya que son los encargados de conectar el movimiento, de frenar al movimiento de los piones y de permitir q se conecten los cambios, por estos motivos se debe tener cuidado al colocarlos ya que podramos romperlos rayarlos y no cumpliran adecuadamente su funcin reduciendo la eficiencia del vehculo. La caja de cambios es el elemento multiplicador de par, como pudimos apreciar en la prctica, mientras mayor sea la relacin de transmisin mayor ser la fuerza del cambio y mientras menor sea ser mayor velocidad, por este motivo la caja de cambios es un elemento fundamental del vehculo. El lubricante es fundamental en una caja de cambios ya que es la encargada, de evitar roce entre el metal de los piones, refrigera el sistema y adems limpia de impurezas que podra causar alguna falla en el sistema. Para obtener las velocidades del cada marcha no es suficiente la relacin de trasmisin de los piones de la misma, sino que otros datos que influyen de gran manera en este clculo, lo que hace necesario saber adecuadamente de que automvil se trata y obtener los datos ms precisos posibles para no entregar resultados errneos.

BIBLIOGRAFIA:http://www.mantenimientomundial.com/sites/mm/notas/Caja.pdfhttp://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/maquinaria/temas/caja_cambios.pdfhttp://es.wikipedia.org/wiki/Caja_de_cambioshttp://automecanico.com/auto2003/transma1.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sincronizadoreshttp://aficionadosalamecanica.com/caja-cambios2.htmhttp://mecanicageneral1.blogspot.com/2009/09/caja-de-velocidades.htmlhttp://aficionadosalamecanica.com/caja-cambios1.htm