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UNIVERIDAD AUTÓNOMA “GABRIEL RENÉ MORENO” DIRECCIÓN UNIVERSITARIA DE INVESTIGACIÓN

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “GABRIEL RENÉ MORENO” DIRECCIÓN UNIVERSITARIA DE INVESTIGACIÓN

FACULTAD POLITÉCNICA CARRERA DE MECÁNICA GENERAL

Título:

SISTEMA DE EMBRAGUE Y CAJA DE VELOCIDAD

INTEGRANTES: DELGADO JULIAN EDWIN Registro: 212197262 TORRES LIMÓN CARLOS

CRUZ SANTIBAÑEZ FRANSISCO Registro: 211158951 SETIMO NOCO OSCAR Registro: 210081554

TUTOR: ING. FREDDY LORENZO PACO CAYOJA

Santa Cruz – Estado Plurinacional de Bolivia 2014

TABLA DE CONTENIDOS

Pag.

TABLA DE CONTENIDOS ............................................................................................................ i LISTA DE GRAFICAS ................................................................................................................. iii

PARTE 1. SISTEMA CAJA DE VELOCIDADES .................................................................. 1

RESUMEN ............................................................................................................................. 3 MAPA CONCEPTUAL ................................................................................................................ 4 1. ENGRANAJES. CONCEPTO ............................................................................................ 5 2. OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5

2.1 Objetivo General ....................................................................................................... 5 2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................... 6

3. DESARROLLO .................................................................................................................. 6 3.1 Introducción .............................................................................................................. 6 3.2 Mecanismo de Anticitera .......................................................................................... 7 3.3 Engranaje helicoidal de Leonardo da Vinci ............................................................... 8 3.4 Transmisión antigua ................................................................................................. 8 3.5 Clasificación de los engranajes ................................................................................ 9

3.5.1 Ejes paralelos .............................................................................................. 10 3.5.2 Ejes perpendiculares ................................................................................... 10 3.5.3 Por aplicaciones especiales se pueden citar ............................................... 10 3.5.4 Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar ............................ 10 3.5.5 Transmisión mediante cadena o polea dentada .......................................... 10

3.6 Cajas de cambio manuales ..................................................................................... 10 3.6.1 Caja de cambios manual de tres ejes. ......................................................... 13 3.6.2 Funcionamiento ........................................................................................... 17

3.6.2.1 1ª velocidad ................................................................................... 19 3.6.2.2 2ª velocidad ................................................................................... 19 3.6.2.3 3ª velocidad ................................................................................... 20 3.2.6.4 4ª velocidad ................................................................................... 21 3.6.2.5 Marcha atrás (M.A.) ....................................................................... 22

3.7 Sincronizadores ...................................................................................................... 23 3.8 El Diferencial o Corona ........................................................................................... 26

3.8.1 El Diferencial ............................................................................................... 28

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3.8.2 Describe la constitución y funcionamiento del diferencial ............................ 29 3.9 Cremallera .............................................................................................................. 31 3.10 Bomba hidráulica .................................................................................................... 32 3.11 Transmisión por ejes estriados ............................................................................... 32 3.12 Lubricación de engranajes ...................................................................................... 33 3.13 Deterioro y fallo de los engranajes .......................................................................... 34

4. CONCLUSIONES ............................................................................................................ 355. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 366. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 36

6.1 Bibliografía .............................................................................................................. 36 6.2 Referencias ............................................................................................................ 37 6.3 Enlaces externos .................................................................................................... 37

6.3.1 Commons .................................................................................................... 37 6.4 Obtenido de ............................................................................................................ 37

ANEXOS 1 ........................................................................................................................... 38 Anexo A1. Glosario de Términos ......................................................................................... 39 Anexo B1 Engranaje de cremallera y piñón ........................................................................ 40 Anexo C1. Gráfica: Engranaje de cremallera y piñón........................................................... 40 Anexo D1. Gráfica: Estructura del puente trasero ................................................................ 42 Anexo E1. Gráfica: Engranaje Hipoide del conjunto piñón – Corona ................................... 43 Anexo F1. Gráfica: Junta homocinética cardán. .................................................................. 43 Anexo G1. Gráfica: Junta trípode deslizante del lado de la caja de velocidades. ................. 44 Anexo H1. Gráfica: Despiece del puente trasero ................................................................. 45

PARTE 2. SISTEMA DE EMBRAGUE ................................................................................ 46

MAPA CONCEPTUAL .............................................................................................................. 48 RESUMEN ........................................................................................................................... 49 1. INTRODUCION ............................................................................................................... 502. OBJETIVO DEL EMBRAGUE HIDRAULICO ................................................................... 513. CLASIFICACIÓN DE LOS EMBRAGUES ........................................................................ 53

3.1 El embrague hidráulico ........................................................................................... 54 3.2 Elementos del embrague hidraúlico ........................................................................ 56 3.3 Componentes ......................................................................................................... 57

4. DIFERENCIA DE EMBRAGUES MECANICO Y HIDRAULICO....................................... 574.1 Embrague Mecánico ............................................................................................... 57 4.2 Embrague Hidráulico .............................................................................................. 57

5. FUNCIONAMIENTO ........................................................................................................ 586. VENTAJAS DEL EMBRAGUE HIDRAULICO .................................................................. 607. DESVENTAJAS ............................................................................................................... 618. PRINCIPALES FALLAS DEL EMBRAGUES ................................................................... 629. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 6510. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 66ANEXOS 2 ........................................................................................................................... 68 Anexo A2. Disco de freno .................................................................................................... 69 Anexo B2. Esquema de freno hidráulico .............................................................................. 69 Anexo C2. Partes del embrague hidráulico .......................................................................... 70

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LISTA DE GRAFICAS

Pag.

Gráfica Nro. 1. Molde chino para fabricar engranajes de bronce (siglos II a.C. a III d.C.) ........ 6 Gráfica Nro. 2. Engranaje helicoidal de Leonardo da Vinci ...................................................... 7 Gráfica Nro. 3. Primera fresadora de engranajes cónico. Inventada por el norteamericano

William Gleason (1874) ................................................................................... 8 Gráfica Nro. 4. Piñón recto de 18 dientes ................................................................................ 9 Gráfica Nro. 5. Situación de la Caja de cambio en el vehículo con motor delantero transversal

y tracción delantera ....................................................................................... 12 Gráfica Nro. 6. Situación de la Caja de cambio en el vehículo con motor delantero longitudinal

y propulsión trasera ....................................................................................... 13 Gráfica Nro. 7. Sección de una caja de cambios de tres ejes ................................................ 14 Gráfica Nro. 8. Despiece de una caja de cambios de tres ejes .............................................. 17 Gráfica Nro. 9. Funcionamiento de la caja de cambios en punto muerto ............................... 18 Gráfica Nro. 10. Funcionamiento de la caja de cambios en 1ra. velocidad .............................. 19 Gráfica Nro. 11. Funcionamiento de la caja de cambios en 2da. velocidad ............................. 20 Gráfica Nro. 12. Funcionamiento de la caja de cambios en 3ra. velocidad .............................. 21 Gráfica Nro. 13. Funcionamiento de la caja de cambios en 4ta. velocidad .............................. 22 Gráfica Nro. 14. Funcionamiento de la caja de cambios en marcha atrás (M.A.) ..................... 23 Gráfica Nro. 15. Despiece parcial de un sincronizador ............................................................ 24 Gráfica Nro. 16. Sincronizador de fiador de bola ..................................................................... 25 Gráfica Nro. 17. Partes típicas del diferencial .......................................................................... 27 Gráfica Nro. 18. Engranaje diferencial ..................................................................................... 29 Gráfica Nro. 19. Constitución y funcionamiento del diferencial ................................................ 30 Gráfica Nro. 20. Bomba hidráulica ........................................................................................... 32 Gráfica Nro. 21. Transmisor por ejes estriados........................................................................ 33 Gráfica Nro. 22. Engranaje de cremallera y piñón ................................................................... 40 Gráfica Nro. 23. Estructura del puente trasero......................................................................... 42 Gráfica Nro. 24. Engranaje Hipoide del conjunto piñón – Corona ............................................ 43 Gráfica Nro. 25. Junta homocinética cardán. ........................................................................... 43 Gráfica Nro. 26. Junta trípode deslizante del lado de la caja de velocidades. .......................... 44 Gráfica Nro. 27. Despiece del puente trasero .......................................................................... 45

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PARTE 1 SISTEMA DE CAJA DE VELOCIDADES

PARTE 1. SISTEMA CAJA DE VELOCIDADES

1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “GABRIEL RENÉ MORENO”. DIRECCIÓN UNIVERSITARIA DE INVESTIGACIÓN



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RESUMEN

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Están formados por dos ruedas dentadas, la mayor se denomina corona y el menor piñón. Sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Los engranajes se clasifican según la disposición de sus ejes de rotación y los tipos de dentado en: Ejes paralelos: Engranajes especiales, cilíndricos de dientes rectos, cilíndricos de dientes helicoidales, dobles helicoidales. Ejes perpendiculares: helicoidales cruzados, cónicos de dientes rectos, cónicos de dientes helicoidales, cónico hipoides, de rueda y tornillo sinfín. Por aplicaciones especiales se pueden citar: Planetarios, interiores, de cremallera. Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar: transmisión simple, transmisión con engranaje loco, transmisión compuesta. Tren de engranajes. Transmisión mediante cadena o polea dentada: mecanismo piñón cadena, polea dentada, características que definen un engranaje de dientes rectos.

Diferencial o corona El diferencial puede describirse como un conjunto de engranajes donde los satélites funcionan como simples transmisores del movimiento cuando el vehículo avanza en recta trasladándose entre los planetarios sin girar sobre sí mismos; sin embargo cuando el vehículo da vuelta, los satélites giran sobre sí mismos (rotan) permitiendo que un planetario gire más rápidamente que el otro

Caja de velocidades 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 poder vencer las resistencias al avance, fundamentalmente las resistencias aerodinámicas, de rodadura y de pendiente. La cremallera es otro mecanismo importante para transmitir el movimiento al par de las ruedas de un vehículo de transmisión delantera.

PALABRAS CLAVES: engranaje, ruedas dentadas, transmisión, cremallera, caja de cambios, diferencial o corona, bomba hidráulica, ejes estriados



http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Corona_(mecanismo)

http://es.wikipedia.org/wiki/Pi%C3%B1%C3%B3n_(mecanismo)

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_circular

http://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo

http://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor

MAPA CONCEPTUAL

ENGRANAJE

POR APLICACIONESES

PIÑON DE ATAQUE

ARBOL

dIFERNCIAL O CORONA

CORONA

EJES

EJES PARALELOS

ARBOL INTERMEDIO O

INTERMEDIARIO

ARBOL PRIMARIO

PLANETARIOS

CLASIFICACION DE LOS ENGRANAJES

SEGÚN LOS TIPOS DE

CAJA DE CAMBIOS

SATELITES

EJE DE MARCHA

ARBOL DE

TRANSMISION

PALIERESPOR LA FORMA DE

TRANSMITIR EL MOVIMIENTO

TRANSMISION MEDIANTE CADENA O

POLEA DENTADA4 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “GABRIEL RENÉ MORENO”. DIRECCIÓN UNIVERSITARIA DE INVESTIGACIÓN FACULTAD POLITÉCNICA. CARRERA DE MECÁNICA GENERAL SANTA CRUZ, ESTADO PLURINACIONAL DE BOLIVIA. 2015

1. ENGRANAJES. CONCEPTO

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y el menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocido como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren de engranajes.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Conocer los distintos tipos y clases de Engranajes, sus aplicaciones, su empleo en el rubro laboral mecánico industrial, su beneficio, su modo de posición, la seguridad que debemos tener en cuenta al hacer uso de estas piezas mecánicas industriales. De esa manera brindaremos un mejor servicio









http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rbol_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_combusti%C3%B3n_interna

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Polea

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Gears_animation.gif

a las empresas que requieran de nosotros y contribuiremos con el desarrollo de nuestra región teniendo en cuenta lo aprendido en este tema.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer los engranajes y su la clasificación. Conocer cómo funciona los engranajes del diferencial o la corona de un

vehículo Dar a conocer lo que es la caja de velocidades mecánicas Dar a conocer como se lubrica los engranajes Conocer las posibles fallas de los engranajes y dar algunas soluciones

3. DESARROLLO

3.1 INTRODUCCIÓN

Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados en madera para solucionar los problemas de transporte, impulsión, elevación y movimiento. Nadie sabe a ciencia cierta dónde ni cuándo se inventaron los engranajes. La literatura de la antigua China, Grecia, Turquía y Damasco mencionan engranajes pero no aportan muchos detalles de los mismos.

Gráfica Nro. 1. Molde chino para fabricar engranajes de bronce (siglos II a.C. a III d.C.)


http://es.wikipedia.org/wiki/Transporte

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Impulsi%C3%B3n&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Elevaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento

http://es.wikipedia.org/wiki/China

http://es.wikipedia.org/wiki/Grecia

http://es.wikipedia.org/wiki/Turqu%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Damasco

http://es.wikipedia.org/wiki/Dinast%C3%ADa_Han

http://es.wikipedia.org/wiki/Bronce

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Mold_for_bronze_gear_Han_dinasty.JPG

Gráfica Nro. 2. Engranaje helicoidal de Leonardo da Vinci

3.2 MECANISMO DE ANTICITERA

El mecanismo de engranajes más antiguo de cuyos restos disponemos es el mecanismo de Anticitera.Se trata de una calculadora astronómica data entre el 150 y el 100 a. C. y compuesta por al menos 30 engranajes de bronce con dientes triangulares. Presenta características tecnológicas avanzadas como por ejemplo trenes de engranajes epicicloidales que, hasta el descubrimiento de este mecanismo, se creían inventados en el siglo XIX. Por citas de Cicerón se sabe que el de Anticitera no fue un ejemplo aislado sino que existieron al menos otros dos mecanismos similares en esa época, construidos por Arquímedes y por Posidonio. A Arquímedes se le suele considerar uno de los inventores de los engranajes porque diseñó un tornillo sin fin.

En China, también se han conservado ejemplos muy antiguos de máquinas con engranajes. Un ejemplo es el llamado "carro que apunta hacia el Sur" (120-250 d. C.), un ingenioso mecanismo que mantenía el brazo de una figura humana apuntando siempre hacia el Sur, gracias al uso de engranajes diferenciales epicicloidales.



http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo_de_Anticitera

http://es.wikipedia.org/wiki/A._C.

http://es.wikipedia.org/wiki/Bronce

http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje_planetario

http://es.wikipedia.org/wiki/Cicer%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Arqu%C3%ADmedes

http://es.wikipedia.org/wiki/Posidonio

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Leonardo_Engranaje_helicoidal.jpg

3.3 ENGRANAJE HELICOIDAL DE LEONARDO DA VINCI

Leonardo da Vinci, muerto en Francia en 1519, dejó numerosos dibujos y esquemas de algunos de los mecanismos utilizados hoy diariamente, incluido varios tipos de engranajes de tipo helicoidal.

Los primeros datos que existen sobre la transmisión de rotación con velocidad angular uniforme por medio de engranajes, corresponden al año 1674, cuando el famoso astrónomo danés Olaf Roemer (1644-1710) propuso la forma o perfil del diente en epicicloide.

Robert Willis (1800-1875), considerado uno de los primeros ingenieros mecánicos, fue el que obtuvo la primera aplicación práctica de la epicicloide al emplearla en la construcción de una serie de engranajes intercambiables. De la misma manera, de los primeros matemáticos fue la idea del empleo de la evolvente de círculo en el perfil del diente, pero también se deben a Willis las realizaciones prácticas.

Christian Schiele en 1856, descubrió el sistema de fresado de engranajes rectos por medio de la fresa madre, pero el procedimiento no se llevaría a la práctica hasta 1887, a base de la patente Grant

3.4 TRANSMISIÓN ANTIGUA

Gráfica Nro. 3. Primera fresadora de engranajes cónico. Inventada por el norteamericano William Gleason (1874)


http://es.wikipedia.org/wiki/Leonardo_da_Vinci

http://es.wikipedia.org/wiki/Francia

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angular

http://es.wikipedia.org/wiki/1674

http://es.wikipedia.org/wiki/Olaf_Roemer

http://es.wikipedia.org/wiki/Epicicloide

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Robert_Willis&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Christian_Schiele&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Fresa_(herramienta)

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=William_Gleason&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Kronrad2.jpg

En 1897, el inventor alemán Robert Hermann Pfauter (1885-1914), inventó y patentó una máquina universal de dentar engranajes rectos y helicoidales por fresa madre. A raíz de este invento y otras muchos inventos y aplicaciones que realizó sobre el mecanizado de engranajes.

En 1906, el ingeniero y empresario alemán Friedrich Wilhelm Lorenz (1842-1924) se especializó en crear maquinaria y equipos de mecanizado de engranajes y en 1906 fabricó una talladora de engranajes capaz de mecanizar los dientes de una rueda de 6 m de diámetro, módulo 100 y una longitud del dentado de 1,5 m.

A finales del siglo XIX, coincidiendo con la época dorada del desarrollo de los engranajes, el inventor y fundador de la empresa Fellows Gear Shaper Company, Edwin R. Fellows (1846-1945), inventó un método revolucionario para mecanizar tornillos sin fin glóbicos tales como los que se montaban en las cajas de dirección de los vehículos antes de que fuesen hidráulicas.

En 1905, M. Chambon, de Lyon (Francia), fue el creador de la máquina para el dentado de engranajes cónicos por procedimiento de fresa madre. Aproximadamente por esas fechas André Citroën inventó los engranajes helicoidales dobles.

3.5 CLASIFICACIÓN DE LOS ENGRANAJES

La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado.

Gráfica Nro. 4. Piñón recto de 18 dientes



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Robert_Hermann_Pfauter&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Friedrich_Wilhelm_Lorenz&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Edwin_R._Fellows&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_sin_fin

http://es.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9_Citro%C3%ABn

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Spur_Gear_12mm,_18t.svg

Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes: (la disposición de sus ejes de rotación)

3.5.1 EJES PARALELOS

Engranajes especiales. Parque de las Ciencias de Granada. Cilíndricos de dientes rectos Cilíndricos de dientes helicoidales Doble helicoidales

3.5.2 EJES PERPENDICULARES

Helicoidales cruzados Cónicos de dientes rectos Cónicos de dientes helicoidales Cónicos hipoides De rueda y tornillo sinfín

3.5.3 POR APLICACIONES ESPECIALES SE PUEDEN CITAR

Planetarios Interiores De cremallera

3.5.4 POR LA FORMA DE TRANSMITIR EL MOVIMIENTO SE PUEDEN CITAR

Transmisión simple Transmisión con engranaje loco Transmisión compuesta. Tren de engranajes

3.5.5 TRANSMISIÓN MEDIANTE CADENA O POLEA DENTADA

Mecanismo piñón cadena Polea dentada

3.6 CAJAS DE CAMBIO MANUALES

El sistema de cambio de marchas manual ha evolucionado notablemente desde los primeros mecanismos de caja de cambios de marchas manuales sin dispositivos de sincronización hasta las actuales cajas de cambio sincronizadas de dos ejes.


http://es.wikipedia.org/wiki/Parque_de_las_Ciencias_de_Granada

Independientemente de la disposición 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 través del embrague y lo transmite a un eje intermediario. Éste 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 piñones utilizados actualmente en los ejes son de dentado helicoidal, el cual presenta la ventaja de que la transmisión de par se realiza a través de dos dientes simultáneamente en lugar de uno como ocurre con el dentado recto tradicional siendo además la longitud de engrane y la capacidad de carga mayor. Esta mayor suavidad en la transmisión de esfuerzo entre piñones se traduce en un menor ruido global de la caja de cambios. En la marcha atrás se pueden utilizar piñones de dentado recto ya que a pesar de soportar peor la carga su utilización es menor y además tienen un coste más reducido.

En la actualidad el engrane de las distintas marchas se realiza mediante dispositivos de sincronización o "sincronizadores" que igualan la velocidad periférica de los ejes con la velocidad interna de los piñones de forma que se consiga un perfecto engrane de la marcha sin ruido y sin peligro de posibles roturas de dentado. Es decir, las ruedas o piñones están permanentemente engranadas entre sí de forma que una gira loca sobre uno de los ejes que es el que tiene que engranar y la otra es solidaria en su movimiento al otro eje. El sincronizador tiene, por tanto, la función de un embrague de fricción progresivo entre el eje y el piñón que gira libremente sobre él. Los sincronizadores suelen ir dispuestos en cualquiera de los ejes de forma que el volumen total ocupado por la caja de cambios sea el más reducido posible. Existen varios tipos de sincronizadores de los cuales destacan: sincronizadores con cono y esfera de sincronización, sincronizadores con cono y cerrojo de sincronismo, sincronizadores con anillo elástico, etc.

El accionamiento de los sincronizadores se efectúa mediante un varillaje de cambio que actúa mediante horquillas sobre los sincronizadores desplazándolos axialmente a través del eje y embragando en cada momento la marcha correspondiente. Los dispositivos de accionamiento de las distintas marchas dependen del tipo de cambio y de la ubicación de la palanca de cambio.



A continuación, se van a estudiar los dos tipos de cajas de cambios. La primera caja de cambios es una caja manual de tres ejes con disposición longitudinal de un vehículo de propulsión trasera. La segunda, es una caja manual de dos ejes con disposición transversal, de un vehículo con tracción delantera con tracción delantera por lo que el grupo cónico-diferencial va acoplado en la salida de la propia caja de cambios.

La situación de la caja de cambios en el vehículo, dependerá de la colocación del motor y del tipo de transmisión ya sea está delantera o trasera.

Gráfica Nro. 5. Situación de la Caja de cambio en el vehículo con motor delantero transversal y tracción delantera


Gráfica Nro. 6. Situación de la Caja de cambio en el vehículo con motor delantero longitudinal y propulsión trasera

Estas dos disposiciones de la caja de cambios en el vehículo son las mas utilizadas, aunque existe alguna mas, como la de motor delantero longitudinal y tracción a las ruedas delanteras.

3.6.1 CAJA DE CAMBIOS MANUAL DE TRES EJES.

Este tipo de cajas es el más tradicional de los usados en los vehículos actuales y tiene la ventaja principal de que al transmitir el par a través de tres ejes, los esfuerzos en los piñones son menores, por lo que el diseño de éstos 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 cigüeñal del motor hasta la caja de cambios a través 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 apoyándose en éste a través de rodamiento de agujas, gira el eje secundario (M) transmitiendo el par desmultiplicado hacia el grupo cónico diferencial. La transmisión y desmultiplicación del par se realiza entre ambos ejes a través del eje intermediario (D).



Gráfica Nro. 7. Sección de una caja de cambios de tres ejes

El eje primario (A) del que forma parte el piñón de arrastre (B), que engrana en toma constante con el piñón (C) del árbol intermediario (D), en el que están labrados, además, los piñones (E, F y G), que por ello son solidarios del árbol intermediario (D). Con estos piñones engranan los piñones (H, I y J), montados locos sobre el árbol secundario (M), con interposición de cojinetes de agujas, de manera que giran libremente sobre el eje arrastrados por los respectivos pares del tren intermediario.

El eje primario recibe movimiento del motor, con interposición del embrague (Q) y el secundario da movimiento a la transmisión, diferencial y, por tanto, a las ruedas. Todos los ejes se apoyan en la carcasa del cambio por medio de cojinetes de bolas, haciéndolo la punta del eje secundario en el interior del piñón (B) del primario, con interposición de un cojinete de agujas.


Para transmitir el movimiento que llega desde el primario al árbol secundario, es necesario hacer solidario de este eje a cualquiera de los piñones montados locos sobre él. De esta manera, el giro se transmite desde el primario hasta el tren fijo o intermediario, por medio de los piñones de toma constante (B y C), obteniéndose el arrastre de los piñones del secundario engranados con ellos, que giran locos sobre este eje. Si cualquiera de ellos se hace solidario del eje, se obtendrá el giro de éste.

La toma de velocidad se consigue por medio de sincronizadores (O y M), compuestos esencialmente por un conjunto montado en un estriado sobre el eje secundario, pudiéndose desplazar lateralmente un cierto recorrido. En este desplazamiento sobre el estriado el sincronizador se acopla con los piñones que giran locos sobre el árbol secundario.

En la figura inferior se muestra el despiece de una caja de cambios de engranajes helicoidales, con sincronizadores, similar a la descrita anteriormente. El eje primario 5 forma en uno de sus extremos el piñón de toma constante (de dientes helicoidales). Sobre el eje se monta el cojinete de bolas 4, en el que apoya sobre la carcasa de la caja de cambios, mientras que la punta del eje se aloja en el casquillo de bronce 1, emplazado en el volante motor.

En el interior del piñón del primario se apoya, a su vez, el eje secundario 19, con interposición del cojinete de agujas 6. Por su otro extremo acopla en la carcasa de la caja de cambios por medio del cojinete de bolas 28. Sobre este eje se montan estriados los cubos sincronizadores, y "locos" los piñones. Así, el cubo sincronizador 10, perteneciente a tercera y cuarta velocidades, va estriado sobre el eje secundario, sobre el que permanece en posición por los anclajes que suponen las arandelas de fijación 9, 13 y 14. En su alojamiento interno se disponen los anillos sincronizadores 7 (uno a cada lado), cuyo dentado engrana en el interior de la corona desplazable del cubo sincronizador 10. Estos anillos acoplan interiormente, a su vez, en las superficies cónicas de los piñones del primario por un lado y del secundario 11 por otro.

Cuando la corona del cubo sincronizador 10 se desplaza lateralmente a uno u otro lado, se produce el engrane de su estriado interior, con el dentado de los anillos sincronizadores 7 y, posteriormente, con el piñón correspondiente en su dentado recto (si se desplaza a la izquierda, con el piñón del primario y a la derecha con el 11 del secundario). En esta acción, y antes de lograrse el engrane total, se produce un frotamiento del anillo sincronizador con



el cono del piñón, que iguala las velocidades de ambos ejes, lo que resulta necesario para conseguir el engrane. Una vez logrado éste, el movimiento es transmitido desde el piñón al cubo sincronizador y de éste al eje secundario.

En el secundario se montan locos los piñones 15 (de segunda velocidad) y 26 (de primera velocidad), con los correspondientes anillos sincronizadores 17 y cubo sincronizador. Cada uno de los piñones del secundario engrana en toma constante con su correspondiente par del tren intermediario 20, quedando acoplados como se ve en la figura superior.

En el tren intermediario se dispone un piñón de dentado recto, que juntamente con el de reenvío 23 y el formado en el cubo sincronizador de primera y segunda velocidades, constituyen el dispositivo de marcha atrás.


Gráfica Nro. 8. Despiece de una caja de cambios de tres ejes

3.6.2 FUNCIONAMIENTO

Constituida una caja de cambios como se ha explicado, las distintas relaciones se obtienen por la combinación de los diferentes piñones, en consecuencia con sus dimensiones.



En las cajas de cambio de tres ejes, el sistema de engranajes de doble reducción es el utilizado generalmente en las cajas de cambio, pues resulta mas compacto y presenta la ventaja sustancial de tener alineados entre si los ejes de entrada y salida. Para la obtención de las distintas relaciones o velocidades, el conductor acciona una palanca de cambios, mediante la cual, se produce el desplazamiento de los distintos cubos de sincronización (sincronizadores), que engranan con los piñones que transmiten el movimiento.

Gráfica Nro. 9. Funcionamiento de la caja de cambios en punto muerto

En esta caja de cambios (figura superior) se produce una doble reducción cuando los piñones de "toma constante" (B y C) son de distintas dimensiones (nº de dientes). Por eso para calcular la reducción, tendremos utilizar la siguiente fórmula para la saber el valor de reducción. Por ejemplo en 1ª velocidad tendremos:


rt = relación de transmisión B, C, G, J = nº de dientes de los respectivos piñones

3.6.2.1 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.

Gráfica Nro. 10. Funcionamiento de la caja de cambios en 1ra. 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.

Gráfica Nro. 11. Funcionamiento de la caja de cambios en 2da. 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.


Gráfica Nro. 12. Funcionamiento de la caja de cambios en 3ra. 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, obteniendose 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.



Gráfica Nro. 13. Funcionamiento de la caja de cambios en 4ta. velocidad

3.6.2.5 MARCHA ATRÁS (M.A.)

Cuando se selecciona esta velocidad, se produce el desplazamiento del piñón de reenvio (T), empujado por un manguito. Al moverse el piñón de reenvio, 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 reenvio 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".


Gráfica Nro. 14. Funcionamiento de la caja de cambios en marcha atrás (M.A.)

En la caja de cambios explicada, se obtienen cuatro velocidades hacia adelante y una hacia atrás.

3.7 SINCRONIZADORES

Las cajas de cambio desde hace muchos años utilizan para seleccionar las distintas velocidades unos dispositivos llamados: sincronizadores, cuya constitución hace que un dentado interno ha de engranar con el piñón loco del eje secundario correspondiente a la velocidad seleccionada. Para poder hacer el acoplamiento del sincronizador con el piñón correspondiente, se comprende que es necesario igualar las velocidades del eje secundario (con el que gira solidario el sincronizador) y del piñón a enclavar, que es arrastrado por el tren intermediario, que gira a su vez movido por el motor desde el primario.

Con el vehículo en movimiento, al activar el conductor la palanca del cambio para seleccionar una nueva relación, se produce de inmediato el desenclavamiento del piñón correspondiente a la velocidad con que se iba circulando, quedando la caja en posición de punto muerto. Esta operación es sencilla de lograr, puesto que solamente se requiere el desplazamiento de la corona del sincronizador, con el que se produce el desengrane del piñón. Sin embargo, para lograr un nuevo enclavamiento, resulta imprescindible igualar las velocidades de las piezas a engranar (piñón loco del secundario y eje), es



decir, sincronizar su movimiento, pues de lo contrario, se producirían golpes en el dentado, que pueden llegar a ocasionar roturas y ruidos en la maniobra.

Como el eje secundario gira arrastrado por las ruedas en la posición de punto muerto de la caja, y el piñón loco es arrastrado desde el motor a través del primario y tren intermediario, para conseguir la sincronización se hace necesario el desembrague, mediante el cual, el eje primario queda en libertad sin ser arrastrado por el motor y su giro debido a la inercia puede ser sincronizado con el del eje secundario. Por esta causa, las maniobras del cambio de velocidad deben ser realizadas desembragando el motor, para volver a embragar progresivamente una vez lograda la selección de la nueva relación deseada.

Gráfica Nro. 15. Despiece parcial de un sincronizador

En la figura inferior tenemos un sincronizador con "fiador de bola", donde puede verse el dentado exterior o auxiliar (1) del piñón loco del eje secundario (correspondiente a una velocidad cualquiera) y el cono macho (2)


formado en el. El cubo deslizante (7) va montado sobre estrías sobre el eje secundario (8), pudiéndose deslizarse en él un cierto recorrido, limitado por topes adecuados. La superficie externa del cubo está estriada también y recibe a la corona interna del manguito deslizante (3), que es mantenida centrada en la posición representada en la figura, por medio de un fiador de bola y muelle (6).

Gráfica Nro. 16. Sincronizador de fiador de bola

Para realizar una maniobra de cambio de velocidad, el conductor lleva la palanca a la posición deseada y, con esta acción, se produce el desplazamiento del manguito deslizante, que por medio del fiador de bola (6), desplaza consigo el cubo deslizante (7), cuya superficie cónica interna empieza a frotar contra el cono del piñón loco que, debido a ello, tiende a igualar su velocidad de giro con la del cubo sincronizador (que gira solidario con el eje secundario). Instantes después, al continuar desplazándose el manguito deslizante venciendo la acción del fiador, se produce el engrane de la misma con el dentado auxiliar del piñón loco sin ocasionar golpes ni ruidos



en esta operación, dado que las velocidades de ambas piezas ya están sincronizadas. En estas condiciones, el piñón loco queda solidario del eje secundario, por lo que al producirse la acción de embragado, será arrastrado por el giro del motor con la relación seleccionada.

3.8 EL DIFERENCIAL O CORONA

El conjunto grupo cónico diferencial (que se puede llamar “puente trasero”) está unido a las ruedas mediante palieres o semiejes. Todas las ruedas de un automóvil no sólo tienen un movimiento circular que produce el desplazamiento del automóvil, sino que tienen una serie de movimientos oscilantes, en función de las irregularidades de la carretera, movimientos que regula el sistema de suspensión. No sería posible establecer una conexión entre el puente trasero, sólidamente unido al automóvil y al conjunto motor-embrague-caja de cambios, con las ruedas si los palieres no estuviesen articulados por medio de “juntas homocinéticas”, que son articulaciones entre elementos giratorios con ejes formando ángulo. Las hay de varios tipos y reciben el nombre de “crucetas” o de “juntas cardan”.

Esta es, la síntesis, la transmisión: Un conjunto de órganos, formado cada uno de los cuáles por varios elementos, que permiten el desplazamiento final del automóvil, partiendo del giro que produce el motor.


Gráfica Nro. 17. Partes típicas del diferencial



(1) junta universal, (2) eje del piñón, (3) engranaje del piñón, (4) caja del diferencial, (5) corona dentada, (6) piñón lateral o planetario, (7) eje central, (8) engranaje satélite y (9) semieje.

3.8.1 EL DIFERENCIAL

El diferencial puede describirse como un conjunto de engranajes donde los satélites funcionan como simples transmisores del movimiento cuando el vehículo avanza en recta trasladándose entre los planetarios sin girar sobre sí mismos; sin embargo cuando el vehículo da vuelta, los satélites giran sobre sí mismos (rotan) permitiendo que un planetario gire más rápidamente que el otro. Ver anexo el despiece del diferencial.


Gráfica Nro. 18. Engranaje diferencial

3.8.2 DESCRIBE LA CONSTITUCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL DIFERENCIAL

Está constituido por la corona (2), que se une a la caja del diferencial por mediación de tornillos como el (1), y en su interior se aloja el mecanismo diferencial, formado por los satélites (7, en nº de dos generalmente) y los planetarios (4) y (9). Los satélites se montan sobre el eje (6) que va alojado en la carcasa (3), de manera que puedan girar libremente en él; pero son volteados por la caja (3) cuando gira la corona (2).

Engranados con los satélites se montan los planetarios, cuyos ejes de giro se alojan en la corona y caja del diferencial respectivamente, pudiendo girar libremente en ellos con interposición de casquillos de fricción. A los ejes de los planetarios se unen a su vez los palieres, que transmitirán el movimiento a las ruedas.

El conjunto queda ensamblado como muestra el detalle de la figura, apoyado en la carcasa del puente trasero por interposición de



cojinetes de rodillos troncocónicos, situados en ambos lados de la corona y caja de diferencial respectivamente.

Gráfica Nro. 19. Constitución y funcionamiento del diferencial

Constituido así el mecanismo, cuando la corona empieza a girar impulsada por el piñón de ataque arrastra con ella a la caja del diferencial (B), que en su giro voltea a los satélites (C) y (D) que, actuado como cuñas, arrastran a su vez a los planetarios (E) y (F), los cuales transmiten el movimiento a las ruedas haciéndolas girar en el mismo sentido y con igual velocidad mientras el vehículo marche en línea recta; pero cuando toma una curva, la rueda interior ofrece más resistencia al giro que la exterior (al tener que recorrer distancias desiguales) y, por ello, los satélites (C) y (D) rodarán un poco sobre uno de los planetarios (el correspondiente a la rueda interior) multiplicando el giro en el otro (el de la rueda exterior). De


esta manera, lo que pierde en giro una rueda lo gana la otra, ajustándose automáticamente el giro de cada una de ellas al recorrido que le corresponda efectuar en cada curva. Igualmente, las diferencias de trayectoria en línea recta, debidas a diferencias de la presión de inflado de los neumáticos, irregularidades del terreno, etc., son absorbidas por el diferencial.

3.9 CREMALLERA

El mecanismo de cremallera, aplicado a los engranajes, lo constituyen una barra con dientes la cual es considerada como un engranaje de diámetro infinito y un engranaje de diente recto de menor diámetro, y sirve para transformar un movimiento de rotación del piñón en un movimiento lineal de la cremallera.Quizás la cremallera más conocida sea la que equipan los tornos para el desplazamiento del carro longitudinal.

v = (n * z * p) / 60[m / s]

n: velocidad angular. z: número de dientes de la rueda

dentada. p: paso.



http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Rack_and_pinion_animation.gif

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Rack_and_pinion_animation.gif

3.10 BOMBA HIDRÁULICA

Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica.

Hay un tipo de bomba hidráulica que lleva en su interior un par de engranajes de igual número de dientes que al girar provocan que se produzca el trasiego de aceites u otros líquidos. Una bomba hidráulica la equipan todas las máquinas que tengan circuitos hidráulicos y todos los motores térmicos para lubricar sus piezas móviles.

Gráfica Nro. 20. Bomba hidráulica

3.11 TRANSMISIÓN POR EJES ESTRIADOS

Se denominan ejes estriados (splined shaft) a los ejes que se les mecaniza unas ranuras en la zona que tiene para acoplarse con un engranaje u otros componentes para dar mayor rigidez al acoplamiento que la que produce un simple chavetero. Estos ejes estriados no son en sí un engranaje pero la forma de mecanizarlos es similar a la que se utilizan para mecanizar engranajes y por eso forman parte de este artículo. Los ejes estriados se acoplan a los agujeros de engranajes u otros componentes que han sido mecanizados en brochadoras para que el acoplamiento sea adecuado. Este


http://es.wikipedia.org/wiki/Brochadora

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Gear_pump_exploded.png

sistema de fijación es muy robusto. Se utiliza en engranajes de cajas de velocidades y en palieres de transmisión. Hay una norma que regula las dimensiones y formato de los ejes estriados que es la norma DIN-5643.

Gráfica Nro. 21. Transmisor por ejes estriados

3.12 LUBRICACIÓN DE ENGRANAJES

Todo los engranes sin importar tipos ni materiales tendrán mayores probabilidades de una larga vida útil si se les lubrica en forma adecuada. La lubricación de los engranajes es un requisito básico del diseño tan importante como la resistencia o la durabilidad superficial de los dientes de los engranajes.

Sistemas y métodos para lubricación de engranajes, los métodos utilizados para la lubricación de los dientes de los engranajes varían con el tipo d engranaje, la velocidad (en la línea primitiva), el acabado superficial, la dureza y la combinación de materiales.

Uno de los métodos de lubricación es el de paletas o brochas, el cual se utiliza exclusivamente en engranajes de muy baja velocidad y de paso muy grande, otro método utilizado mayormente en cajas reductoras es por chapoteo.

Los juegos de engranes de alta velocidad son los más difíciles de lubricar eficientemente ya que no es fácil sumergir los engranes en el aceite.



http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml%23TEORICO

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/metodos-creativos/metodos-creativos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Spline-shaft.png

Los siguientes métodos son:

Lubricación a presión por medio de: bomba para aceite autoconcentida, bomba motorizada independiente, sistema centralizado de lubricación a presión.

Atomización, llamado también lubricación por niebla, se utiliza para velocidades muy altas o donde la acumulación de lubricante sea intolerable.

3.13 DETERIORO Y FALLO DE LOS ENGRANAJES

Muestra animada de una rotura por fatiga.

Como todo elemento técnico el primer fallo que puede tener un engranaje es que no haya sido calculado con los parámetros dimensionales y de resistencia adecuada, con lo cual no es capaz de soportar el esfuerzo al que está sometido y se deteriora o rompe con rapidez.

El segundo fallo que puede tener un engranaje es que el material con el que ha sido fabricado no reúne las especificaciones técnicas adecuadas principalmente las de resistencia y tenacidad.

También puede ser causa de deterioro o rotura si el engranaje no se ha fabricado con las cotas y tolerancias requeridas o no ha sido montado y ajustado en la forma adecuada.

Igualmente se puede originar el deterioro prematuro de un engranaje es que no se le haya efectuado el mantenimiento adecuado con los lubricantes que le sean propios de acuerdo a las condiciones de funcionamiento que tenga otra causa de deterioro es que por un


http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Dendrite_formation.gif

sobresfuerzo del mecanismo se superen los límites de resistencia del engranaje

La capacidad de transmisión de un engranaje viene limitada:

Por el calor generado, (calentamiento) Fallo de los dientes por rotura ( sobreesfuerzo súbito y seco) Fallo por fatiga en la superficie de los dientes (lubricación

deficiente y dureza inadecuada) Ruido como resultante de vibraciones a altas velocidades y

cargas fuertes.

Los deterioros o fallas que surgen en los engranajes están relacionados con problemas existentes en los dientes, en el eje, o una combinación de ambos. Las fallas relacionadas con los dientes pueden tener su origen en sobrecargas, desgaste y grietas, y las fallas relacionadas con el eje pueden deberse a la desalineación o desequilibrado del mismo produciendo vibraciones y ruidos.

4. CONCLUSIONES

Como conclusión podemos decir que los engranajes o ruedas dentadas son el mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Están formados por dos ruedas dentadas, la mayor se denomina corona y el menor piñón, estas dos piezas transmiten movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas.

Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. Una de las ruedas está conectada a la fuente de energía, conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.

Los Engranajes han existido desde época muy remota para solucionar problemas de Transporte, Impulsión, Elevación y Movimiento.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.








http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rbol_de_transmisi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Polea

En este tema hemos podido conocer los distintos tipos y clases de Engranajes que existen y han existido, sus aplicaciones, su empleo en el rubro laboral mecánico de los vehículos.

5. RECOMENDACIONES

Hay que tener en cuenta que los engranajes se deben lubricar correctamente y ser fabricados con el material adecuado para prolongar más la utilidad de los engranajes en donde se lo haya utilizado

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

6.1 BIBLIOGRAFÍA

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larburu arrizabalaga, nicolás (2004). máquinas. prontuario. técnicas máquinas herramientas.. madrid: thomson editores. isbn 84-283-1968-5.

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pérez, alonso y julio, jacinto (1992). ajustes y tolerancias: mecanismos y engranajes. universidad politécnica de madrid. escuela universitaria de ingeniería técnica aeronáutica. isbn 84-87051-18-9.

comas, a.. tecnología resumida sobre engranajes. ediciones cedel. isbn 84-352-0310-7.

instituto nacional de racionalización y normalización (españa) (1977). transmisiones. rodamientos. engranajes. tuberías. consejo superior de investigaciones científicas. isbn 84-00-03530-5.

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ramón moliner, pedro (1980). engranajes. autor-editor 1116. isbn 84-300-2212-0.

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manual de engranajes, darle w. dudley


http://es.wikipedia.org/wiki/Especial:FuentesDeLibros/8497324285










http://www.frbb.utn.edu.ar/carreras/materias/elementosdemaquinas/cap09-01.pdf

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elementos de máquinas, shigley

6.2 REFERENCIAS

varios autores (1984). enciclopedia de ciencia y técnica. tomo 5 engranaje. salvat editores s.a. isbn 84-345-4490-3.

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máquinas herramientas. engranajes cilíndricos de dientes rectos. página 320. madrid: thomson editores. isbn 84-283-1968-5.

Millán Gómez, Simón (2006). Procedimientos de Mecanizado. Engranajes cilíndricos helicoidales de ejes paralelos, página 333. Madrid: Editorial Paraninfo. ISBN 84-9732-428-5

6.3 ENLACES EXTERNOS

6.3.1 COMMONS

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"http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje" “http://monografia.com/trabajos7/elecrev.shtml “http://monografia.com/ingenieria “http://monografia.com/trabajos7/mace.shtml “http://monografia.com/trabajos10/gralu/gralu.shtml “http://rincon del vago.com/industrial.engranajes.html

http://www.aficionadosalamecanica.net/caja-cambios1.htm




http://www.monografias.com/trabajos6/dien/dien.shtml

http://gltrs.grc.nasa.gov/reports/1997/RP-1406.pdf



http://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Gears

http://es.wikipedia.org/wiki/Wikimedia_Commons

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http://www.monografias.com/trabajos7/elecrev/elecrev.shtml

http://www.monografias.com/trabajos7/elecrev/elecrev.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/gralu/gralu.shtml

http://www.monografias.com/Ingenieria/

http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje

http://www.aficionadosalamecanica.net/caja-cambios1.htm

ANEXOS 1


ANEXO A1. GLOSARIO DE TÉRMINOS

Engranaje: Enlace, trabazón de ideas, circunstancias o hechos. Conjunto de las piezas que engranan. Conjunto de los dientes de una pieza de máquina, mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Formados por dos ruedas dentadas, la mayor se denomina corona y el menor piñón.

Ruedas Dentadas: Pieza mecánica en forma de disco que gira alrededor de un eje. Transmite movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas.

Transmisión: (Del lat. transmissĭo, -ōnis). Acción y efecto de transmitir. Conjunto de mecanismos que comunican el movimiento de un cuerpo a otro, alterando generalmente su velocidad, su sentido o su forma.

Cremallera: El mecanismo de cremallera aplicado a los engranajes lo constituyen una barra con dientes la cual es considerada como un engranaje de diámetro infinito.

Caja de cambios: 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.

Diferencial o corona: El diferencial puede describirse como un conjunto de engranajes donde los satélites funcionan como simples transmisores del movimiento cuando el vehículo avanza en recta trasladándose entre los planetarios sin girar sobre sí mismos.

Bomba hidráulica: Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la transforma en una energía de presión.

Ejes estriados: Se denominan ejes estriados (splined shaft) a los ejes que se les mecaniza unas ranuras en la zona que tiene para acoplarse con un engranaje u otros componentes para dar mayor rigidez al acoplamiento que la que produce un simple chavetero.








http://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo

http://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor

ANEXO B1 ENGRANAJE DE CREMALLERA Y PIÑÓN

ANEXO C1. GRÁFICA: ENGRANAJE DE CREMALLERA Y PIÑÓN

Convierte un movimiento lineal en movimiento rotativo


La caja de cambios no es más que una caja donde se encuentran una serie de piñones o ruedas dentadas cuyo fin en el de poder reducir el giro del motor para adecuarlo a las necesidades de cada momento.



ANEXO D1. GRÁFICA: ESTRUCTURA DEL PUENTE TRASERO

Despiece del puente trasero

Se muestra el despiece de un puente trasero de tipo convencional (rígido), en el cual los palieres o semiejes (9) quedan alojados en las trompetas (6), apoyándose por su extremo interior en el conjunto diferencial (5), del cual recibe el movimiento, mientras que por el extremo exterior se apoyan en la trompeta por medio del rodamiento (8). A la caja del diferencial (5) se fija la corona (4), que recibe movimiento del piñón de ataque (3), alojado en la carcasa del diferencial, apoyado sobre ella por medio de los cojinetes (1) y (7).


ANEXO E1. GRÁFICA: ENGRANAJE HIPOIDE DEL CONJUNTO PIÑÓN – CORONA

ANEXO F1. GRÁFICA: JUNTA HOMOCINÉTICA CARDÁN.



ANEXO G1. GRÁFICA: JUNTA TRÍPODE DESLIZANTE DEL LADO DE LA CAJA DE VELOCIDADES.

En el otro extremo de la transmisión (generalmente del lado de unión a la caja de cambios), suele disponerse una junta deslizante trípode, que permite las variaciones de longitud de la transmisión que se producen con los movimientos oscilantes y de orientación de las ruedas. El tipo de junta trípode deslizante (Fig. 5.23) consiste en un trípode (2) formado por tres pernos en los que se acoplan los rodillos (3), que se alojan en tres ranuras cilíndricas del cajeado (4, donde pueden deslizarse) el cual, a su vez, va estriado al planetario del diferencial. En el trípode (2) se aloja a su vez el palier (1), estriado sobre él, resultando de todo ello una junta homocinética deslizante.


ANEXO H1. GRÁFICA: DESPIECE DEL PUENTE TRASERO



PARTE 2 SISTEMA DE EMBRAGUE

PARTE 2. SISTEMA DE EMBRAGUE


MAPA CONCEPTUAL


RESUMEN

El embrague es un sistema que permite transmitir una energía mecánica a su acción final. En una moto, por ejemplo, permite controlar la transmisión de potencia desde el motor hacia las ruedas.

Está constituido por un conjunto de piezas situadas entre el motor y los dispositivos de transmisión, y asegura un número de funciones:

En posición acoplado (o “embragado”) transmite la potencia suministrada. En un automóvil, este rueda y el motor está vinculado a la transmisión.

En posición de sacoplado (o “desembragado”) se interrumpe la transmisión. En un automóvil, las ruedas giran libres o están detenidas, y el motor puede continuar girando sin transmitir este giro a las ruedas.

En posición intermedia restablece progresivamente la transmisión de potencia. Esta es la razón principal del embrague en los automotores: permite moderar los choques mecánicos evitando, por ejemplo, que el motor se detenga o que los componentes de los sistemas se rompan por la brusquedad que se produce entre la inercia de un componente que se encuentra en reposo y la potencia instantánea transmitida por el otro.

En algunos países se le suele llamar croche (debido al anglicismo clutch).

Palabras claves: propulsor, resbalamiento, periferia, conmutación,



1. INTRODUCION

El movimiento de giro necesario para poner en movimiento el vehículo es transmitido a las ruedas por medio de un conjunto de mecanismos hasta el motor. Es imprescindible acoplar un mecanismo capaz de interrumpir o conectar suavemente la transmisión de movimiento entre el motor y las ruedas. Este mecanismo lo constituye el embrague.

El embrague se sitúa entre el volante motor y la caja de cambios y es accionado por un pedal que maneja el conductor con su pie izquierdo (menos en los automáticos que el pedal se suprime). Con el pedal suelto el giro del motor se transmite directamente a las ruedas, es decir, el motor está embragado. Y cuando el conductor pisa el pedal de embrague el giro del motor no se transmite a las ruedas, y se dice que el motor está desembragado.

El embrague debe tener la suficiente resistencia como para lograr transmitir todo el par motor a las ruedas y lo suficientemente rápido y seguro como para realizar el cambio de velocidad en la caja de cambios sin que la marcha del vehículo sufra un retraso apreciable. También debe ser progresivo y elástico para evitar que se produzcan tirones ni brusquedades al poner en movimiento al vehículo, partiendo desde la situación de parado, ni tampoco cuando se varíe la velocidad del motor en las aceleraciones y retenciones.

Gráfica Nro. 22. Ubicación del embrague


2. OBJETIVO DEL EMBRAGUE HIDRAULICO

El embrague es el mecanismo encargado de transmitir el par motor que nos proporciona el grupo propulsor, a la caja de cambios y ésta, a su vez, a las ruedas a voluntad del conductor (manual) o automáticamente (automático), o dicho de otra manera, su misión, es desconectar el motor de las ruedas en el momento de arrancar o realizar un cambio de marcha.

Gráfica Nro. 23. Situación del embrague

El mecanismo de embrague es absolutamente necesario en los vehículos automóviles dotados de motor térmico, ya que para iniciar la marcha del vehículo hay que transmitir el par motor a bajo régimen de una forma progresiva por resbalamiento mecánico o viscoso, hasta conseguir un acoplamiento rígido entre el motor y las ruedas del vehículo a través del cambio de velocidades. Además, en los vehículos con cambio de velocidades mecánico es necesario disponer del mecanismo de embrague para desconectar el movimiento del motor del movimiento de las ruedas siempre que tengamos que cambiar de velocidad o deseemos parar el vehículo sin detener el motor. El embrague debe cumplir una serie de características, debe poseer suficiente fuerza para que no patine con el



motor funcionando a pleno rendimiento y a la vez proporcionar una marcha suave. Tiene que ser resistente, rápido y seguro. Resistente debido a que por él pasa todo el par motor. Rápido y seguro para poder aprovechar al máximo dicho par, en todo el abanico de revoluciones del motor.

Gráfica Nro. 24. Funcionamiento de un embrague

El embrague va situado entre el motor y la caja de cambios, y más concretamente entre el árbol motor o cigüeñal y el eje primario de la caja de cambios.

El principio de funcionamiento es muy simple, une o separa dos árboles; esta separación debe efectuarse tanto si los dos árboles se hallan en movimiento como si están parados. Se trata de dos discos que se pueden acercar o alejar entre sí, de modo que cuando entran en contacto, tras un breve instante inicial de deslizamiento, quedan unidos firmemente girando solidarios. Normalmente, la disposición de trabajo del embrague es en la posición de transmisión del movimiento, en tal circunstancia se dice que el automóvil está embragado, el par motor pasa al primario de la caja de cambios. En caso contrario, cuando se interrumpe la transmisión de dicho par, un automóvil está desembragado cuando no transmite ningún tipo de movimiento.

Gráfica Nro. 25. Posición de embragado


Existen diferentes tipos de embrague, que se agrupan básicamente en tres: de fricción, basados en la unión de dos piezas que al adherirse forman el efecto de una sola hidráulicos, son los que utilizan como elemento de unión el aceite y son utilizados generalmente por los vehículos dotados de cambios de velocidades automáticos, y electromagnéticos, son los menos utilizados, y están basados en el principio de los efectos de la acción de los campos magnéticos.

Aunque vamos a describir el principio de funcionamiento de los tres tipos de embrague, veremos más detenidamente los embragues de fricción, debido a que actualmente son los más frecuentemente instalados dentro de la industria del automóvil, tanto en primer equipo como en reposición.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS EMBRAGUES

Existen diferentes tipos de embrague:

Según el número de discos

• hidráulico. No tiene discos. Se utiliza en vehículos industriales. • monodisco seco. • bidisco seco con mando único; • bidisco con mando separado (doble); • multidisco húmedo o seco.

Según el tipo de mando

• mando mecánico; • mando hidráulico; • mando eléctrico asistido electrónicamente. • centrífugo.



3.1 EL EMBRAGUE HIDRÁULICO

Es un embrague automático que permite que el motor transmita el par cuando llega a un determinado régimen de giro.

Se basa en la transmisión de energía de una bomba centrífuga a una turbina por medio de un aceite mineral.

Se pueden suponer dos ventiladores enfrentados; el ventilador activo mueve el proyecta el aire sobre el otro sin conectar y gira como una turbina.

Está constituido por dos coronas giratorias, que tienen forma de semitoroide, provistas de unos tabiques planos llamados álabes. La corona motriz va unida al árbol motor y constituye la bomba centrífuga, la otra, unida al primario de la caja de cambios constituye la turbina o corona arrastrada.

Ambas coronas van alojadas en una carcasa estanca y están separadas por un pequeño espacio para que no se produzca rozamiento entre ellas.

Cuando el motor gira, el aceite de la carcasa es impulsado por la bomba, proyectándose por su periferia hacia la turbina incidiendo en sus álabes paralelamente al eje. Dicho aceite es arrastrado por la propia rotación de la bomba corona o motriz, formando un torbellino tórico.


La energía cinética del aceite que choca contra los álabes de la turbina produce un par que tiende a hacerla girar.

En ralentí, la energía cinética del aceite es pequeña y el par transmitido a la turbina es insuficiente para vencer el par resistente. Hay un resbalamiento total entre bomba y turbina y esta permanece inmóvil. El aceite resbala por los álabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.

Al aumentar las revoluciones, el torbellino de aceite incide con más fuerza sobre los álabes de la turbina, se vence al par resistente y hace la hace girar, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague.

El embrague hidráulico sustituye al embrague de fricción en los vehículos equipados con caja de cambios automática. Consta de dos partes giratorias: la bomba, movida por el motor, y la turbina, que transmite el par a la caja de cambios.

En el funcionamiento de este tipo de embragues se puede distinguir tres fases distintas, que dependen principalmente del régimen del motor. Cuando el motor (y por tanto la bomba) gira a pocas revoluciones el aceite por efecto de la fuerza centrífuga, sale de la bomba y penetra en la turbina golpeando sus álabes. Sin embargo, la turbina permanece fija, ya que la velocidad del aceite es tan pequeña que no tiene la fuerza suficiente para hacerla girar.

Cuando el conductor pisa el acelerador para iniciar la marcha suben las revoluciones de la bomba a la par que las del motor, de modo que el aceite se mueve ahora con mucha más energía, consiguiendo hacer girar la turbina y por tanto desplazar el coche. Sin embargo, en esta situación existe un gran deslizamiento, esto es, la bomba girará mucho más deprisa que la turbina.

A partir de las 3000 r.p.m. aproximadamente se alcanza un deslizamiento mínimo que está en torno al 3%. Es importante que exista un cierto deslizamiento, aunque pequeño, puesto que de lo contrario no se transmitiría ningún esfuerzo.



3.2 ELEMENTOS DEL EMBRAGUE HIDRAÚLICO


3.3 COMPONENTES

El embrague hidráulico está compuesto por dos piezas enfrentadas entre si, impulsor o bomba y turbina. Ambas piezas tienen la forma de un semitoroide o de un(dona) dividido por unos tabiques llamados alabes. Todo ello está encerrado en una carcasa estanca relleno de aceite, quedando separadas la bomba y la turbina por un pequeño espacio, de tal modo que en ningún momento se produce contacto entre ellas.

El número de alabes del impulsor suele ser inferior al de la turbina(bomba 31 alabes ,turbina 29 alabes)Para evitar las vibraciones.

4. DIFERENCIA DE EMBRAGUES MECANICO Y HIDRAULICO

4.1 EMBRAGUE MECÁNICO

Los movimientos del pedal del embrague son transmitidos al embrague usando un cable.

4.2 EMBRAGUE HIDRÁULICO

Los movimientos del pedal del embregue son transmitidos al embrague por presión hidráulica. Una varilla de empuje conectada al pedal de embrague genera presión hidráulica en el cilindro maestro cuando el pedal es presionado y esa presión hidráulica desconecta el embrague.



Embrague mecánico Embrague hidráulico

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5. FUNCIONAMIENTO

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 torbellino tórico.

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. En estas condiciones, hay un resbalamiento total entre bomba y turbina con lo que la turbina permanece inmóvil. El aceite resbala por los alabes de la turbina y es devuelto desde el centro de ésta al centro de la bomba, en donde es impulsado nuevamente a la periferia para seguir el ciclo.

Gráfica Nro. 26. Funcionamiento de embrague

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. Esta acción vence al par resistente y hace girar la turbina, mientras se verifica un resbalamiento de aceite entre bomba y turbina que supone el acoplamiento progresivo del embrague.

Cuando el motor gira rápidamente desarrollando su par máximo, el aceite es impulsado con gran fuerza en la turbina y ésta es arrastrada a gran velocidad sin que exista apenas resbalamiento entre ambas (éste suele ser de un 2 % aproximadamente con par de transmisión máximo).

El par motor se transmite íntegro a la transmisión de embrague, cualquiera que sea el par resistente y, de esta forma, aunque se acelere rápidamente desde ralentí, el movimiento del vehículo se produce progresivamente, existiendo un



resbalamiento que disminuye a medida que la fuerza cinética va venciendo al par resistente.

Al subir una pendiente, la velocidad del vehículo disminuye por aumentar el par resistente, pero el motor continúa desarrollando su par máximo a costa de un mayor resbalamiento, con lo que se puede mantener más tiempo la directa sin peligro de que el motor se cae.

Gráfica Nro. 27. Esquema y funcionamiento de un disco hidraúlico

6. VENTAJAS DEL EMBRAGUE HIDRAULICO

Los elementos que componen la transmisión (engranajes, ejes etc.)sufren menos debido a que las cargas se aplican de una manera menos brusca algo ,más favorable desde el punto de vista de la fatiga de los materiales.

Se ha demostrado en la práctica que este tipo de embrague transmite íntegramente el par.


Por debajo de las 800revoluciones el resbalamiento (diferencia entre las revoluciones del rotor y el impulsor) es total, de tal manera que sepermite que el motor gire a ralentí con el coche parado

7. DESVENTAJAS

Se producen unas pérdidas de rendimiento mayores cuantos más altos es el resbalamiento debido al calentamiento que se produce en el aceite. Esta pérdida de rendimiento repercute en un mayor consumo de gasolina que es del orden de un 5%No es apto para será coplado directamente a una caja de cambios de funcionamiento general debido a que se produce un cierto empuje axial que oprime los piñones y hace imposible insertar



Gráfica Nro. 28. Corona de una embrague hidraúlico

8. PRINCIPALES FALLAS DEL EMBRAGUES

1.- Cojinete trabajó con poca pretensión (debe ser de 80-100 NM).

Causa: Muelle tensor vencido


2.- Cojinete destruido.

Causa: Horquilla descentrada. Causa: Falto precarga en el cojinete (debe ser de 80-100 NM)

3.- Tapa -buje del collarín y balero

Causa: Collarín trincado. Causa: Horquilla y o bujes desgastados o rotos.

4.- Lengüetas desgastadas.

Causa: Cojinete bloqueado



5.- Estriado de la maza destruido.

Causa: Desalineamiento entre motor y transmisión. Causa: Estriado de flecha de mando dañado. Causa: Balero y/o buje piloto desgastado o dañado.

6.- Amortiguador roto, rondana lateral destruida.

Causa: Manejo inadecuado, bajas RPM y altas velocidades (3ra; 4ta. y 5ta.). Causa: Flecha de mando descentrada

7.- Muelle del amortiguador roto.

Causa: Sistema de desembrague defectuoso. Causa: Desajuste en motor por RPM y tiempo de encendido.


8.- Muelles desgastados por interferencia.

Causa: Fallas de montaje Disco invertido Disco y embragues incorrectos Causa: Excesivo rectificado del volante.

9. RECOMENDACIONES

Mantenimiento preventivo y controles periódicos

En los embragues hidráulicos, apenas existe desgaste de las láminas si la presión del equipo

Hidráulico, caudal y temperatura del aceite de lubricación son correctos, por lo que estas unidades Apenas exigen mantenimiento.

Sin embargo una disminución de la presión del sistema hidráulico o un calentamiento excesivo de las láminas pueden provocar desgastes de dichas láminas que se refleja en que patina el embrague.

Mantener limpio la parte más siempre de embragues en lugares adecuado como el disco



10. BIBLIOGRAFIA

http://www.cps.unizar.es/~tren/Home.htm

El Embrague.

http://www.cps.unizar.es/~tren/automoviles/textos/embrague.htm

WWW.AUTOCITY.COM. DOCUMENTOS TECNICOS.

http://www.autocity.com/documentos-tecnicos/

Embrague.

http://www.autocity.com/documentos-tecnicos/index.html?cat=3&codigoDoc=291

EL MUNDO DEL AUTOMOVIL.

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El embrague monodisco en seco.

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TAXI ESPAÑA.

http://www.taxihispano.com/taxiesp/taxihome.htm

El embrague.

http://www.taxihispano.com/taxiesp/de/d00004/a00007.htm



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ANEXOS 2


ANEXO A2. DISCO DE FRENO

ANEXO B2. ESQUEMA DE FRENO HIDRÁULICO



ANEXO C2. PARTES DEL EMBRAGUE HIDRÁULICO


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