Manual Operacion Funcionamiento Divisor Torque Tren Fuerza Servotransmision Potencia Mecanica Hidraulica Cat

Capacitación Suc. Coquimbo

CMCC003 12/01/2006

MATERAL DEL ESTUDIANTE

DIVISOR DE TORQUE

TREN DE FUERZA

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INTRODUCCIÓN El Divisor de Torque tal ves es uno de los tipos de Convertidor mas complejos de entender debido a la combinación que existe en su funcionamiento de dos tipos de transmisión de potencia, por una lado una transmisión a través de engranajes (transmisión mecánica) y una transmisión a través de un Convertidor convencional (transmisión hidráulica). Esta guía esta diseñada con el fin de ayudarle a comprender como funcionan juntos estos dos tipos de transmisión dentro de un mismo componente, para ello, en un principio se describen la operación por separado de ambos tipos de transmisión y luego la operación de del Divisor de Torque. Esta guía debe ser utilizado solo como material de auto instrucción y en ningún caso pretende reemplazar al Manual de Servicio del equipo. NOTA: todos los valores mostrados en esta guía son solo referenciales, para realizar cualquier prueba o ajuste en los componentes aquí mostrados refiérase al Manual de Servicio del equipo.

OBJETIVOS El objetivo de esta guía es entregar al Técnico de Servicio conocimientos de los principios básicos de operación y funcionamiento de Divisores de Torque para ayudarle a entender la teoría y razonamiento que existe detrás de cada prueba y diagnostico de falla que se encuentra en el Manual de Servicio. Con estos conocimientos, cada paso del procedimiento de pruebas y diagnostico de falla será mas significativo y es posible que el Técnico de Servicio reconozca la causa del malfuncionamiento antes de completar o incluso al comienzo de un largo procedimiento de pruebas y diagnostico de falla, esto le permitirá ahorrar tiempo, disminuir los tiempos de detención de los equipos, bajar los costos del cliente y aumentar sus satisfacción con nuestro Servicio.

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SEGURIDAD

ATENCION Hay que tener cuidado de que los fluidos estén contenidos durante los procedimientos de inspección, mantenimiento, prueba, ajuste y reparación de la máquina. Esté preparado para recoger el fluido en recipientes adecuados antes de abrir cualquier compartimiento o desarmar cualquier componente que contenga fluidos. Consulte la Publicación Especial, NENG2500, "Guía de herramientas y productos de taller Caterpillar", para obtener información sobre las herramientas y los artículos adecuados para recoger y contener fluidos en las máquinas Caterpillar .

Recuerde que los fluidos deben ser eliminados de acuerdo a las disposiciones vigentes que existan en el lugar donde realice el trabajo, para ello realice las consultas que le permitan realizar esta tarea bajo las normas establecidas

Evacúe todos los fluidos según las regulaciones y ordenanzas locales.

ATENCION El movimiento repentino de la máquina puede causar lesiones graves e incluso mortales. El movimiento repentino de la máquina o la liberación de la presión del aire o del aceite pueden causar lesiones al personal que se encuentre en la máquina o en sus alrededores.

Dependiendo del equipo en el que este trabajando, existen áreas en las que se reduce el espacio al mover los implementos, esto puede causar lesiones graves o la muerte por atrapamiento entre las partes y componentes del equipo.

Para evitar posibles lesiones, realice el procedimiento indicado en la sección de Pruebas y Ajustes, "Información general" antes de probar o ajustar cualquier sistema hidráulico o de aire.

ATENCION No utilice las manos para comprobar si hay fugas. Una fuga muy pequeña (del tamaño de la punta de un alfiler) puede producir un chorro de aceite a alta velocidad que sea casi invisible, a menos que esté muy cerca de la manguera. Este aceite puede penetrar la piel y causar lesiones. Use un trozo de cartón o de papel para encontrar fugas pequeñas.

Nunca utilice sus manos para verificar si existen fugas en las líneas o componentes del sistema, los fluidos a alta presión pueden penetrar en la piel causando lesiones graves.

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TREN DE FUERZA BASICO

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Este modulo del Curso “Tren de Fuerza Básico” le mostrara los conceptos básicos y la operación de un Divisor de Torque usado en conjunto con una servotransmision.

DIVISORES DE TORQUE

Nosotros discutimos en el modulo “Convertidores de Torque Básicos”, que cuando el Tractor estaba empujando una carga pesada, el Convertidor de Torque podía automáticamente proporcionar una multiplicación de torque necesario para equiparar el aumento de carga sin cambiar una velocidad en la transmisión y sin que el motor se detuviera (stall).

Pero el Tractor no solo empuja cargas pesadas, frecuentemente mueve las pilas de un lugar a otro. Para mover una pila o mover el equipo sin carga, el mando directo es mas eficiente. Por lo tanto, algunos Tractores están equipados con un Divisor de Torque. Esta unidad puede proporcionar mando en Convertidor de Torque cuando lo necesita y un mando mecánico, como un mando directo, cuando la operación de la maquina lo requiere.

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Pero, que es un Divisor de Torque? Como realiza esto? Que es un Divisor de Torque

Un Divisor de Torque es un Convertidor de Torque al que se la ha agregado un conjunto planetario.

Este conjunto planetario va en la parte delantera del Convertidor de Torque.

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Recuerde, un Convertidor de Torque consiste de: 1. Un impelente 2. Un estator 3. Una turbina

El conjunto de engranajes planetarios consiste de: 1. Anillo dentado (anular) 2. Engranajes planetarios (y su portador) 3. Un engranaje solar Antes que veamos como trabajan juntos el Convertidor de Torque y el conjunto de engranajes planetarios, revisaremos sus principios de operación.

Nosotros aprendimos anteriormente que en un Convertidor de Torque, cuando el impelente (conectado al eje de entrada) y la turbina (conectada al eje de salida) están girando a la misma velocidad el Convertidor de Torque actúa como un acoplamiento hidráulico, donde el torque de entrada es igual al torque de salida.

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Pero, cuando la maquina es puesta bajo una carga, el eje de salida (y la turbina) diminuyen su velocidad (como se muestra en el tacómetro de la izquierda) y la multiplicación de torque comienza, donde el torque de salida es mayor que el torque de entrada. Al ser mas grande la diferencia de velocidad entre el impelente y la turbina mas grande llega a ser el torque en la salida. Tenga presente este punto.

Nosotros dijimos que cuando aplicamos una fuerza a la llave, generamos una fuerza de torsión

Damos TORQUE al perno

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El torque generado (T) es igual a la fuerza aplicada (F) multiplicado por la distancia (d) en la cual se aplica la fuerza. Torque es igual a la fuerza por la distancia (T=Fxd). De esta relación podemos ver que el torque puede ser cambiado aumentando la fuerza o la distancia sobre la cual actúa la fuerza. Frecuentemente nosotros estamos limitados a la cantidad de fuerza que podemos aplicar, por lo que aumentamos la distancia sobre la cual actúa la fuerza.

Aquí vemos tres llaves con la misma fuerza aplicada a cada una de ellas. La llave del medio es del doble del largo de la llave de arriba y la llave del fondo es tres veces mas larga que la llave de arriba. Recordando nuestra ecuación, T=Fxd, podemos ver que estamos generando el doble del torque del perno de arriba en el perno del medio y tres veces el torque del perno de arriba en el perno de abajo. Todo esto sin aumentar la fuerza.

Si nosotros consideramos un engranaje como una serie de llaves, es fácil visualizar cuanta fuerza es aplicada a un diente del engranaje y cuanto torque se esta aplicando al eje.

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Llevando nuestra analogía un paso mas allá vemos que aumentando el tamaño del engranaje aumentamos el torque generado, asumiendo que la fuerza aplicada al diente es la misma.

En un planetario, si nosotros aplicamos fuerza al anillo dentado (anular) y el engranaje solar mueve a los engranajes planetarios, el anillo dentado (anular) proporciona mas torque debido a que tiene un radio mas grande. Mantengamos en mente nuestro Convertidor de Torque y los principios de engranajes y volvamos al Divisor de Torque.

Aquí se muestra el arreglo de un Divisor de Torque (amarillo) y una transmisión de velocidades (azul) en un tractor grande. El flujo de potencia desde el motor, a través del Divisor de Torque, la transmisión planetaria y luego al resto del tren de potencia hasta las cadenas.

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Esta es una vista en corte del Divisor de Torque. Como dijimos anteriormente, este consiste de un conjunto de engranajes, ubicado a la derecha y el Convertidor de Torque, en el lado izquierdo. Identifique los componentes mayores para evitar confusiones mas tarde.

1. Volante 2. Engranaje solar 3. Caja rotatoria 4. Impelente 5. Anillo dentado (anular) 6. Engranajes planetarios 7. Portador de planetarios 8. Eje de salida 9. Turbina 10. Estator 11. Caja del Divisor de Torque 12. Salida (flange y retenedor) Note que el volante comparte el mando entre el engranaje solar y el impelente del Convertidor de Torque. Podemos ver que la turbina esta estriada y es conducida por el anillo dentado (anular). También note que el eje de salida esta estriado y es conducido solo por el porta planetarios y que los planetarios son conducidos por el engranaje solar y por el anillo dentado (anular). Por lo tanto, en esta unidad, el torque del motor es transportado al eje de salida por dos vías (de aquí el nombre Divisor de Torque). La primera vía es una conexión mecánica directa al engranaje solar. La segunda, es a través de el Convertidor de Torque al anillo dentado (anular). Debido a que el radio del anillo dentado (anular) es mas grande, la mayor parte del torque va a través del Convertidor de Torque por el anillo dentado (anular).

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En este esquema podemos identificar dos unidades principales, el Convertidor de Torque, en el lado izquierdo y el planetario, en el lado derecho. Nuevamente note el acoplamiento entre el Convertidor de Torque y el planetario. La turbina del Convertidor de Torque y el anillo dentado (anular) del planetario actúan como una sola pieza.

Las partes involucradas en la operación del planetario son: 1. El anillo dentado (anular) 2. Los engranajes planetarios 3. El engranaje solar 4. El volante 5. El eje de salida

Las partes involucradas en la operación del Convertidor de Torque son: 1. El estator 2. El impelente 3. La turbina 4. El volante 5. El eje de salida

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Imagine que no hay carga en la maquina. El volante conduce directamente al impelente y al engranaje solar. Si asumimos que el impelente y la turbina están girando a la misma velocidad, el anillo dentado (anular) y el engranaje solar pueden girar a la misma velocidad también. Sin carga en la maquina, el eje de salida no tiene resistencia así todas las partes del planetario pueden girar en la misma dirección y a la misma velocidad. El planetario es la “clave” en la operación del Divisor de Torque.

Aquí nosotros vemos una vista lateral del planetario. Las flechas indican el movimiento de los engranajes. Veamos ahora el movimiento de los engranajes del planetario con la maquina bajo dos condiciones diferentes de carga.

En la izquierda vemos el planetario sin carga en la maquina. El engranaje solar, el anillo dentado (anular) y los engranajes planetarios están girando en la misma dirección y a la misma velocidad. En el lado derecho vemos lo que sucede cuando la maquina es puesta bajo carga. El eje de salida (y el porta planetarios) disminuyen su velocidad pero el engranaje solar continua girando a la misma velocidad. Esto fuerza a los engranajes planetarios a girar sobre sus ejes los cuales orbitan el engranaje solar. Esto causa que el anillo dentado (anular) disminuya su velocidad o como se ve aquí, incluso haciéndolo girar en una dirección contraria.

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Pero recuerde, nosotros dijimos que el anillo dentado (anular) y la turbina actúan como una unidad. Así, cuando el eje de salida comienza a disminuir su velocidad, el planetario causa una mayor disminución de velocidad o incluso la rotación en dirección reversa de la turbina. Dado que el impelente esta aun siendo conducido por la velocidad del motor, la multiplicación de torque toma lugar y el Convertidor de Torque es el que acarrea la carga. Dada la relación de engranajes en el planetario, la turbina del Convertidor de Torque disminuye su velocidad mucho mas rápido que el eje de salida esto significa que al ponerlo bajo una carga causara una mayor multiplicación de torque que la que puede ocurrir si solo un Convertidor de Torque (sin el planetario) fuera usado en el tren de fuerza. Veamos su operación en corte una ves mas. El volante esta conduciendo el engranaje solar y el impelente en el Convertidor de Torque a la velocidad del motor. Si asumimos que no hay resbalamiento en el Convertidor de Torque y que no hay carga en el eje de salida todos los componentes del planetario están girando a la misma velocidad. Esto puede ser cuando el tractor traslada cargas pequeñas o cuando se mueve sin carga. Si el eje de salida y el porta planetarios disminuyen su velocidad por la carga puesta a la maquina, los engranajes planetarios comienzan una traslación lentamente y comienzan a girar en su lugar debido a que la velocidad del engranaje solar no ha cambiado. Esto fuerza al anillo dentado (anular) y a la turbina del Convertidor de Torque a disminuir su velocidad o si el eje de salida va suficientemente lento, para girar en dirección reversa mientras el impelente del Convertidor de Torque no cambia su velocidad. La diferencia de velocidad entre el impelente y la

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turbina da la multiplicación de torque que toma lugar para equiparar el aumento de carga en el eje de salida. Esto completa la construcción y operación básica del Divisor de Torque. Ahora revisemos lo que hemos visto. Un Convertidor de Torque en un tren de potencia aumenta el torque de salida cada ves que el impelente esta girando mas rápido que la turbina, esto, ajustando el torque de salida a la carga de la maquina.

En el tren de potencia de los tractores grandes es usado un Divisor de Torque. Esta unidad combina un Convertidor de Torque con un planetario y da un torque dividido a la maquina para todas las velocidades que seleccione el operador.

Con la palanca de control de velocidad.

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En nuestra vista en corte vimos como el torque es enviado a través de dos vías al eje de salida. Nosotros aprendimos que, debido a que la relación de engranajes y el radio de los engranajes, la mayoría del torque es transmitido a través del Convertidor de Torque en esta vía al eje de salida. Algo del torque es transmitido mecánicamente al eje de salida. Así esta unidad da una combinación de mando de Convertidor de Torque y mando mecánico. También vimos como una leve disminución de velocidad del eje de salida causa una gran disminución de velocidad de la turbina del Convertidor de Torque resultando en un alto torque de salida. Esta unidad es ideal para potenciar maquinas que necesiten Convertidores de Torque de gran capacidad, tractores.

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