TRENES DE ENGRANAJES

Se llama tren de engranajes a aquella transmisión en la que existen más de dos engranajes.

Los trenes de engranajes se utilizan cuando:

· La relación de transmisión que se quiere conseguir difiere mucho de la unidad. ·

Los ejes de entrada y de salida de la transmisión están muy alejados. ·

Se quiere que la relación de transmisión sea modificable.

Los trenes de engranajes se pueden clasificar en trenes simples, si existe sólo una rueda por eje; y compuestos, si en algún eje hay más de un engranaje.

También se puede diferenciar entre trenes reductores y multiplicadores, según que la relación de transmisión sea menor o mayor que la unidad. La relación de transmisión entre el eslabón conductor y el conducido es:

En los trenes de engranajes a la relación de transmisión se le atribuye signo positivo si los sentidos de giro de entrada y de salida son iguales, y negativo si son opuestos.

Además, en los trenes de engranajes los ejes de entrada y de salida pueden ser paralelos, cruzarse o cortarse en el espacio.

Los trenes de engranajes que se han considerado hasta ahora se caracterizan porque los ejes de todas las ruedas están fijos mediante cojinetes al bastidor; por eso, se dice que son trenes de engranajes ordinarios.

Pero existen trenes de otro tipo, en los que el eje de alguna rueda no está fijo al bastidor, sino que se puede mover. A esta clase de ruedas se las conoce como ruedas satélites, y a los trenes de engranajes que tienen alguna rueda de este tipo se les denomina trenes epiciclo dales, planetarios o de ruedas satélites.

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 poder vencer las resistencias al avance, fundamentalmente las resistencias aerodinámicas, de rodadura y de pendiente

En la figura se puede apreciar cómo es el aspecto de una caja de velocidades. Consta básicamente de dos ejes: el motriz, que se suele denominar eje primario; y el de salida, acoplado a las ruedas, que se denomina eje secundario.

El eje primario va provisto de una serie de engranajes que giran solidarios con el mismo, mientras que los engranajes existentes en el eje secundario giran locos, sin relación con el eje de salida.

En el eje secundario existen también unos manguitos, que disponen de unas estrías interiores con las que se adhieren al eje y que les permite deslizarse linealmente sobre él, y de otras estrías exteriores que encajan en los engranajes que antes giraban locos en el eje secundario, fijándolos al eje de salida

En las cajas de velocidades que se utilizan en la industria automovilística, cuando en un vehículo se quiere cambiar de marcha es necesario hacer uso del embrague.

En esta transmisión sólo estará visualizando el comportamiento o estructura de una caja de cambios de un vehículo.

El embrague: es un mecanismo que encarga de acoplar o desconectar el elemento motriz con el elemento que realiza el trabajo a voluntad de la persona que controla la máquina.

En el caso de un vehículo es el conductor. Por lo general constan de unas masas unidas a una parte del eje y uno o varios discos unido a la otra.

Ambos se encuentran unidos fuertemente por la acción de muelles, cuando se quiere desacoplar ambos elementos se aplica una fuerza en sentido contrario a los muelles quedando sueltos ambos separados, girando uno si y el otro no.

Cuando en una máquina se desea cambiar de velocidad, el sistema debe estar en posición de desembragado; así, actuando sobre la palanca del cambio, se mueven los manguitos que encajan en los engranajes del eje secundario.

Un embrague de discos múltiples en baño de aceite y accionado por un actuador electrohidráulico proporciona la conexión de potencia entre el eje y el engranaje de superposición

. Cuando el embrague se cierra, de forma continua fuerza a la velocidad más alta de la etapa de superposición sobre el engranaje. Ser forzado a girar más rápido resulta en el torque adicional requerido, que se obtiene de la rueda opuesta en el interior de la curva a través del diferencial.

El hidráulico muy utilizado consta de dos platos con álabes enfrentados y muy próximos entre si y encerrados en una caja con un fluido.

Cuando el motor gira, el aceite contenido en la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina, en cuyos alabes incide paralelamente al eje.

Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba o rotor conductor, formándose así un torbellinotórico . La energía cinética del aceite que choca contra los alabes de la turbina, produce en ella una fuerza que tiende a hacerla girar. 

Cuando el motor gira a ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y la fuerza transmitida a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente. A medida que aumentan las revoluciones del motor, el torbellino de aceite se va haciendo más consistente, incidiendo con más fuerza sobre los alabes de la turbina. 

- Diferencial

Cuando un automóvil circula por una carretera recta, las dos ruedas del eje motriz se mueven exactamente igual.

Pero cuando el automóvil describe una curva, la rueda que queda más alejada del centro de la misma debe recorrer más espacio que la otra; y, si las ruedas estuviesen unidas por un acoplamiento fijo, una de ellas o las dos tendrían que resbalar para poder tomar la curva. Para solucionar este problema se utiliza un diferencial.

Como puede apreciarse en el esquema, el diferencial es un tren de engranajes epicicloidal que permite que las ruedas motrices giren con distinta velocidad

El diferencial reduce la velocidad de rotación transmitida desde la transmisión e incrementa la fuerza de movimiento, así como también distribuye la fuerza de movimiento en la dirección izquierda y derecha transmitiendo este movimiento a las ruedas. También cuando el vehículo está girando, el diferencial absorbe las diferencias de rotación del movimiento de las ruedas izquierda y derecha, haciendo posible que el vehículo gire fácilmente

Diferencial Torsen

Su nombre procede de las palabras inglesas Torque Sensitive, que en español quieren decir sensible al par, fue inventado por Vernon Gleasman y fabricado por el Gleason Corporation.

Es un tipo de diferencial cuya peculiaridad radica en que reparte la fuerza que procede del motor a las ruedas de forma independiente a la velocidad rotatoria de cada uno de los dos árboles o semiejes de transmisión que parten de él.

Su gran virtud es que puede transmitir, en una curva, más par a la rueda que menos gira, en contraposición al resto de diferenciales.

En cualquier diferencial autoblocante, ya sea convencional o viscoso, el reparto de fuerza entre los dos semiejes se realiza siempre de forma proporcional a su velocidad de giro.

sin embargo el diferencial Torsen puede repartir la fuerza del motor a cada semieje en función de la resistencia que oponga cada rueda al giro, pero al mismo tiempo permite que la rueda interior en una curva gire menos que la exterior, aunque esta última reciba menos par.

Basa su funcionamiento en la combinación de una serie de engranajes convencionales y helicoidales.

En concreto, se utilizan tres pares de ruedas helicoidales que engranan a través de dientes rectos situados en sus extremos.

La retención o el aumento de la fricción se produce porque las ruedas helicoidales funcionan como un mecanismo de tornillo sinfín: el punto de contacto entre los dientes se desplaza sobre una línea recta a lo largo del propio diente, lo que supone unir al movimiento de giro de las ruedas un movimiento de deslizamiento que supone fricción.

El grado de resistencia se determina precisamente por el ángulo de la hélice de estas ruedas helicoidales

Si lo comparamos con un diferencial convencional, en un Torsen se sustituyen los satélites convencionales por tres pares de engranajes helicoidales, engranados dos a dos por piñones de dientes rectos en sus extremos.

Los planetarios en este caso son tornillos sin fin, con los cuales engrana cada uno de los engranajes helicoidales.

En curva los satélites giran sobre sus ejes acelerándose uno y frenándose otro para permitir la diferente velocidad de cada rueda.

Si se genera el deslizamiento de una rueda los satélites helicoidales no pueden hacer girar mas rápido al planetario, dada la disposición de tornillo sin fin.

Como los satélites forman parejas , la reacción de uno frente al otro impide el giro del planetario cuando hay deslizamiento.

Cajas de cambio automáticas

Son sistemas para cambio de velocidades sin intervención humana, es decir que el cambio se realiza solo cuando se dan unas circunstancias prefijadas.

Básicamente existen dos tipos de cajas: las basadas en trenes de engranajes epicicloide les y las de variador continuo.

Las primeras necesitan de un embrague “automático”, es decir un sistema de acoplamiento/desacoplamiento en el que directamente no intervenga el hombre.

Estos sistemas suelen ser del tipo hidráulico o electromagnético.

Engranes Planetarios:

El conjunto de engranes planetarios es el segundo componente en importancia de una transmisión automática.

Este conjunto de múltiples engranes de acero, toma el torque y potencia que proviene del convertidor de torsión y lo transfiere al tren de fuerza.

Los engranes planetarios son accionados por embragues o bandas sumergidos en el aceite y accionados por válvulas hidráulicas reaccionando a las presiones del aceite, de una computadora en la transmisión, de la computadora del motor o una de combinación de estas en respuesta a los sensores electrónicos de presión y velocidad.

El sistema hidráulico

es un laberinto complejo de pasos y tubos que envían el fluido de transmisión automática bajo presión a todas las partes de la transmisión y al convertidor de torsión.

El sistema hidráulico también es comúnmente llamado la caja de válvulas, o también llamado cerebro y es la encargada de administrar el flujo de aceite, hacia los circuitos, que activan las bandas y embragues

La bomba de engranes internos

puede ser utilizada en una amplio rango de viscosidades, debido a su baja velocidad de operación.

En este tipo de bombas por cada revolución que dan los engranes, estos permanecen unidos por un tiempo considerado, de esta manera los espacios ente los dientes se llenan de líquido, impidiendo la formación de cavidades

El funcionamiento lo podemos describir con los 4 siguientes pasos:

1. El líquido entra a la bomba por el canal de succión, entre el engrane exterior ( en grande de mayor tamaño) y el engrane interior.

2. El líquido fluye a través de la bomba en medio de los espacios que hay entre losdientes. La forma creciente (forma de media luna) divide al líquido y actúa comosello entre la entrada y la salida.

3. La presión del líquido es elevada justo antes de que este salga por el conducto de salida.

4. Los dientes de los dos engranes se acoplan completamente, formando un selloequidistante, entre el conducto de entrada y el de salida. El sello fuerza al líquido asalir por el conducto de salida

BIbliografia:

https://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/Mecanismos_II_cambios.pdf

http://senati-cajadecambios.blogspot.mx/2012/12/la-caja-de-cambios.html

http://www.taringa.net/post/autos-motos/2392563/Cajas-automaticas-su-post.html

http://debates.coches.net/showthread.php?62123-Mec%E1nica-del-motor-(III)-conocimientos-b%E1sicos-(continuaci%F3n)

http://www.autofan.mx/2012/07/18/la-funcion-de-la-transmision-automatica/

http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/cinematica-y-dinamica-de-maquinas/cinematica-y-dinamica-de-maquinas/Tema%20VI%204%20Teoria.pdf

http://www.aficionadosalamecanica.net/diferencial-autoblocante.htm

http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombas-De-Engranajes-Internos/4099028.html

video

http://es.mashpedia.com/Caja_de_cambios_de_doble_embrague

problema

http://www.inevid.com/2014/01/Mecanismos-de-transmision-pinon-cremallera-tornillo-sin-fin-ruedas-dentadas-ruedas-de-friccion.html